Danke, wusste nicht mehr wie der Thread heißt und könnte ihn deswegen nicht verlinken.
Ich würde mal versuchen das Thema etwas weiter zu drehen:
Wir wissen, dass wir mit Batteriespeichern nicht über das Jahr kommen (zumindest noch nicht, was in der Entwicklung möglich ist wird die Zeit zeigen).
Wir benötigen also ein anderes Speichermedium. Im Raum stehen hier meist generell Power2Gas Verfahren, zu denen auch Wasserstoff (wenn grün erzeugt) gehört.
Ich schicke direkt vorweg, dass ich mich gerade bei dem Thema nicht perfekt auskenne, bin daher vor allem auf Input gespannt.
Welcher dieser Gasenergieträger wäre denn hier die beste Option unter verschiedenen Gesichtspunkten?
Z.B.:
- Effizienz (Wirkungsgrad bei Umwandlung)
- Komplexität (Art der Kraftwerke, Chemische Prozesse)
- Nebenprodukte (COx, NOx)
Liegt Wasserstoff hier auch vorne?
Nach meinem Verständnis ja, da die H2-Brennstoffzelle zumindest in Großanlagen schon recht effizient (50-60% Wirkungsgrad) betrieben werden kann, nach meinen Infos ist das bei Methan deutlich weniger effizient, zumal es dort ja Kohlenstoff braucht.
Ja, ich weiß, in den Annahmen wird immer gesetzt, dass man das einfach aus der Luft nimmt und später wieder freisetzt (Definition Klimaneutral), aber auch das braucht ja Strom ohne Ende. Warum dann nicht gleich H2 verwenden und den Kohlenstoff ganz rauslassen?
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Der Vollständigkeit sei gesagt, dass Pumpspeicherkraftwerke die wohl aktuell beste Langzeitspeichertechnologie darstellen. Während das Potential für die klassischen Süßwasser-Pumpspeicherkraftwerke inzwischen größtenteils ausgenutzt wird, werden nun weitere Standorte bzw. Anwendungsfälle gesucht. Beispielsweise basierend auf dem hydrostatischen Druck von Wasser (im Ozean oder Bodensee oder direkt im Windrad – siehe den obigen Beitrag von @Schorschie), auf Luftkompression oder auf dem lithostatischen Druck.
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Aus meiner Sicht kommen z.B. Wasserstoff und Methan in Frage. Hintergrund ist hier auch, dass die Brennstoffzelle zwar einen guten Wirkungsgrad hat – wenn man aber Sektorkopplung (gleichzeitiger Wärme- und Strombedarf), Investitionskosten und Technologiereife mit berücksichtigt, wird man zu dem Schluss kommen, dass es sinnvoller ist, Gastubinen- und GuD-Kraftwerke zu nutzen.
Nutzt man Methan, so muss man an der aktuellen Infrastruktur wenig ändern, hat aber das erhebliche Problem, das CO2 wieder aus dem Rauchgas zu holen. Bei saisonaler Speicherung gibt es also die Alternativen, riesige Mengen Rauchgas über den Winter anzusammeln und im Sommer per Power-to-Gas in Methan zu wandeln, oder das Rauchgas in die Luft zu blasen und per ineffizienter direct-air-capture später wieder raus zu holen. Bei der Verbrennung entsteht natürlich auch Nox, Feinstaub etc.
Bei Wasserstoff muss zunächst die Infrastruktur her, die Gasturbinen müssen noch darauf optimiert werden und die Speicherung ist nicht ganz so trivial. Auch wenn man bei der Verbrennung ebenfalls mit NoX zu kämpfen hat, dürfte der Vorteil, dass man das Verbrennungsprodukt Wasser nicht mehr aufwändig auffangen muss, das überkompensieren. Insgesamt ist mein Eindruck, dass die meisten Experten (z.B. Claudia Kemfert, Volker Quaschning) das auch so sehen.
Wasserstoff scheint mir hier also ein sinnvoller Weg. Jetzt muss man hier vielleicht etwas pragmatisch denken. Wasserstoff halte ich z.B. auch in der Luftfahrt langfristig für unverzichtbar. Als Ingenieur halte ich Technologieoffenheit grundsätzlich für sinnvoll, aber ich fürchte in der Klimakrise muss die Regierung jetzt schnell Fakten schaffen und für einen groben Kurs die Weichen stellen. Damit rechtzeitig die Infrastruktur da ist, kann es also sinnvoll sein, jetzt massiv den Wasserstoff-Weg zu fördern – auch wenn es an der ein- oder anderen Stelle theoretisch bessere Alternativen geben könnte.
Das würde ich mittel-/langfristig für grünen Wasserstoff eher als Vorteil denn als Problem sehen, da es ja keine zu geringe Beschränkung gibt, wieviel produziert werden kann (Wasser gibt es mehr als genug. Die Primärenergieproduktion soll sowieso langfristig auf erneuerbar umgestellt werden). Dann lohnt es sich mehr, in Produktionskapazität zu investieren, was auf die Dauer eher zu günstigeren Kosten führt.
Ich würde Methan aus dem Grund nicht unterschätzen, weil dafür die ganze Infrastruktur bereits existiert.
Klar kann theoretisch mehr produziert werden. Das Problem ist nur, dass bei mehr Bedarf auf immer schlechtere Standorte für EE zurückgegriffen werden muss. Das lässt letztlich die Kosten der Produktion ansteigen. Wenn die Investitionskosten zurückgehen, durch den weiteren Ausbau der Elektrolyseure und damit verbundenen Lernkurveneffekten, dann werden die Stromkosten noch mehr ins Gewicht schlagen. Von daher ist es auch ökonomisch nicht ratsam Wasserstoff Wasserstoff überall zu nutzen, wo es geht.
Das würde ich nicht unterschreiben🤔
Vor allem in Ländern, in denen effizient Gruber Wasserstoff erzeugt werden könnte, ist Wasser knapp. Schließlich braucht es Trinkwasser für die Elektrolyse.
Aus meiner Sicht, braucht Deutschland für die Planung der Deckung des Primärenergiebedarfs eine davon, wieviel Kapazität EE man in Deutschland haben möchte und welchen Anteil man in Form von Strom und/oder Gas importieren möchte.
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Wenn du künstliches Methan meinst, dann klingt die Idee zwar schön ist aber langfristig wesentlich unattraktiver als Wasserstoff. Der ohnehin nicht so gute Wirkungsgrad von Power-to-H2 gegenüber der direkten Stromnutzung wird noch mal schlechter durch die Erzeugung von syntethischem Methan.
Kurzfristig ist es vielleicht attraktiv, weil die Anpassungen geringer erscheinen. Langfristig ist es aber wesentlich teuerer und verhindert eigentlich nur dem Umstieg auf wesentlich effizientere Technologien. Der höhere Energiebedarf macht zudem aber auch Probleme beim Ausbau der EE. Da werden mehr Flächen benötigt und es gibt bereits jetzt gesellschaftliche Probleme, die dann nur noch größer werden. Klar macht der disruptive Umstieg anderweitig ebenfalls gesellschaftliche Probleme (Stichwort Umstellung von Heizungen z.B.) aber das ist dann eine akute kurzfristige Sache und ich würde behaupten, dass langfristig viel höhere Energiepreise für synthetisches Methan da viel mehr gesellschaftliche Probleme verursachen werden.
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Natürlich ist die direkte Stromnutzung besser als irgendeine Form der Speicherung. Aber woher weißt du, dass ein geschlossenes Power-to-Methan-System, wie z.B. hier erwähnt: Methan soll Öko-Energie speichern - tagesspiegel.de
schlechter ist, als Power-to-H2? Hast du da Quellen?
Eine Quelle habe ich jetzt gerade spontan nicht zu dem Vergleich mit einem solchen geschlossenen System. Ich bezog mich aber auf die Frage der weiteren Nutzung der vorhandenen Infrastruktur zum Gastransport. Da ist es relativ klar, dass Wasserstoff einen Vorteil gegenüber synthetischem Methan hat.
Was das genannte Produkt angeht. Da würde ich erst mal argumentieren, dass es von Seiten des Systemwirkungsgrades einen Nachteil gegenüber der direkten Nutzung des Wasserstoffs hat. Wasserstoff ist da ja auch das Ausgangsprodukt für das Methan. Wieso also diesen nicht direkt Nutzen? Abgesehen davon, wenn ich vor Ort zum Heizen ohnehin den Strom habe. Dann ist auch da eine Wärmepumpe wesentlich sinnvoller also aus dem Strom erst mal Wasserstoff und dann synthetisches Methan zu machen.
Zudem benötige ich in dem genannten Prozess Wärme, die über Induktion erzeugt wird. Da frage ich mich dann doch, wieso man diese strombasierte Wärme nicht einfach besser direkt nutzt als in einen Prozess zu stecken, wo am Ende auch wieder nur Wärme rauskommt. Technisch auf jeden Fall eine spannende Sache, aber vermutlich nicht die Lösung, die einen Unterschied ausmachen wird.
edit: Satzbau angepasst
Da kann ich dir nicht folgen. Eigentlich hat doch gerade Methan den Vorteil, dass es 1:1 mit der vorhandenen Erdgasinfrastruktur genutzt werden kann.
Da bin ich bei dir, da Methan beispielsweise aus H2 und CO2 gewonnen wird.
Es gibt noch einen schönen Artikel quasi von der Helmholtz- Gemeinschaft dazu:
Die Hoffnungsträger Wasserstoff und Methan - eskp.de
Die schreiben beispielsweise:
Forscher vermuten allein für Niedersachsen, dass das Potential der Salzkavernen bei einer Befüllung mit Wasserstoff bei circa 350 Milliarden kWh liegt.
Das wären 350 TWh und damit wohl mehr als genug, um die gesamten saisonalen Schwankungen einer 100% EE-Produktion in D komplett auszugleichen. 
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Dazu sagte ich, dass es kurzfristig attraktiv erscheinen mag. Langfristig die Umwidmung auf Wasserstoff aber sinnvoller sein dürfte. Einfach weil synthetisches Methan über einen längeren Zeitraum betrachtet so viel teurer ist, als sich ein mal für die Umwidmung zu entscheiden. Da müsste dann schon ein technologischer Sprung kommen, dass Methanisierung um großen Stil extrem viel günstiger und damit effizienter wird.
Okay, dann habe ich den Teil überlesen.
Wenn ihr über den Professor Fichtner stolpert und dem zuhört is eigentlich ziemlich klar das es alles in Richtung Akkus geht, das wir evtl Pufferung mit grünen Gasen und Fliegen und Schiffe damit versorgen who knows…
Über musk kann man sagen was man will, aber ohne ihn wären wir heute vollkommen ideenlos was E mobilitä angeht, weil dann hätten die fossilen einfach weiter wie bisher gemacht
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Man kann auch Salzwasser aufbereiten und danach elektrolysieren, das kostet nur wenige Prozent Energie mehr.
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Da wäre ich etwas vorsichtiger. Du hast ja selber keine Daten die das belegen, wie du geschrieben hast. Klar scheint eine zusätzliche Wandlung erst mal nur nachteilig. Aber es hängt wirklich vom System ab. Wir haben uns mal mit Druckluft Speicher beschäftigt. Jeder glaubt, dass ist die Verschwendung schlecht hin. Weit gefehlt. Es ist nur nicht hip sich damit zu beschäftigen.
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Ich habe doch versucht es möglichst vorsichtig zu formulieren. Sicher ist das natürlich nicht. Aber es gibt gute Gründe, dass es so sein dürfte.
Hauptgrund ist, dass für die Erzeugung von synthetischen Methan CO2 benötigt wird. Das ist, ohne konzentrierte Quelle, sehr aufwendig und Energie-intensiv. Bei einer Anwendung in der Breite wird es nicht ausreichen auf industrielle Abströme zurückzugreifen, zumal dann eine CO2-Transportinfrastruktur notwendig wäre. Bei direct Air Capturing sehe ich nicht, dass die Kosten weit genug gedrückt werden können. Damit ist der Energieträger synthetisches Methan deutlich teurer als das zugrundeliegende H2. Diese Mehrkosten werden vermutlich langfristig die Einsparung der vermiedenen Umwidmung der Erdgasnetze auffressen. Die Kundinnen haben zwar kurzfristig gespart werden aber dann durch höhere Energiekosten “bestraft”.
Viele Untersuchungen gibt es in der Tat dazu nicht. Aber hier ein Indiz, dass es auf Deutschland betrachtet so kommen könnte: https://www.langfristszenarien.de/enertile-explorer-wAssets/docs/LFS_Kurzbericht_final_v5.pdf
Die Systemmehrkosten sind auf der letzten Seite gegenübergestellt worden.
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Ihr überseht immer den am Ende wichtigsten Punkt, final wenn alles auf solare Energie umgestellt ist, wird genügende günstige solare = grüne = erneuerbare Energie für alles vorhanden sein! Die Rohstoffe sind zu einem grossen Teil schon aus der Erde geholt und zumindest 1,3 milliarden solcher rohstoffpakete fahren heute dumm rum und jagen irrsinnige mengen sprit in die atmosphäre die gilt es dann ebenfalls mit solarer Energie zu recyclen/transformieren/upcyclen
(Grafik im Artikel)
Anhand des Wirkungsgrades kann man leicht erkennen, das Wasserstoff als Energieträger (nicht als Quelle) für Mobilität, für Heizung und für einen Großteil der Prozesswärme die Ausnahme bleiben muss.
Würde man diesen Artikel und Ansatz folgen, bräuchten wir 2030 für 20% der e-autos ca. 42% der im Verkehr aufgewendeten Energie. Das ist Verschwendung.
Ausnahme hierfür ist für mich nur der Weg einer langfristigen Speicherung von Energie über den Energieträger Wasserstoff bei Überschussproduktion.
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