Fossile Energieträger gehen, Power-to-X kommt

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Die Emission von Treibhausgasen muss sinken, fossile Energieträger müssen intelligent ersetzt werden. Power-to-X ist die Lösung für viele Fragen rund um das Pariser Klimaabkommen. Aus grünem Strom werden synthetische Kraftstoffe, die in zahlreichen Industrieanwendungen zum Einsatz kommen.

Das Pariser Klimaabkommen sieht eine Begrenzung der Erderwärmung von weniger als 2°Celsius gegenüber den vorindustriellen Werten vor. Um dieses Ziel zu erreichen, bedarf es einer signifikanten Reduktion der Treibhausgasemissionen: In allen Sektoren - Verkehr,  Gebäude und Industrie - müssen fossile Energieträger durch erneuerbare Energien ersetzt werden.

Ein häufig diskutierter Ansatz dabei ist, alle Sektoren weitestgehend zu elektrifizieren. Da der Anteil des „grünen Stroms“ einen immer höheren Anteil am Strommix einnimmt, liegt darin langfristig grundsätzlich großes Potenzial, CO2-Emissionen zu reduzieren.

Allerdings ist diese direkte Elektrifizierung nicht für alle Anwendungen gleich gut umsetzbar. In der  Schiff- oder Luftfahrt, der Bau- oder Landwirtschaft werden Energieträger mit einer hohen Energiedichte benötigt. Sonst könnte kein Mähdrescher die Ernte einbringen und kein Containerschiff seine Fracht über den Ozean steuern. Eine strombasierte „one-size-fits-all“-Lösung wird es daher in der Energiewende nicht geben. Die Energiewende sollte daher keine reine „Stromwende“ bleiben, die sich vornehmlich auf die Elektrifizierung fokussiert, sondern vielmehr einen technologieoffenen Ansatz zur Reduktion von Treibhausgasen verfolgen.

 

Was ist Power-to-X und wozu brauchen wir das? 

Die Power-to-X Technologie ermöglicht es, unter der Verwendung von regenerativ erzeugtem Strom, Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Der Wasserstoff kann dann direkt genutzt oder zu synthetischem Gas oder Flüssigkeiten weiterverarbeitet werden, beispielsweise Methan (Power-to-Gas), flüssigen Kraftstoffen (Power-to-Liquide) oder auch chemischen Rohstoffen (Power-to-Chemicals).

Dieses Verfahren ist nicht neu und bereits seit Anfang des 20. Jahrhunderts bekannt. Vor allem aber die Zunahme der regenerativen Stromerzeugung sowie die Notwendigkeit, mit den Pariser Beschlüssen CO2-Neutralität zu erreichen, machen es heute ökonomisch und ökologisch sinnvoll diese Technologie weiter voranzutreiben. 

Power-to-X ist ein bedeutendes Thema für die Sektorkopplung, denn mit Power-to-X wird grüner Strom lagerfähig. Das ist ein wesentlicher Baustein, um die energiepolitischen Ziele Deutschlands und Europas zu erreichen. Power-to-X ist zudem ein Thema für alle Branchen, die heute mit fossilen Kraft- und Rohstoffen zu tun haben und  von herausragender strategischer Bedeutung für diejenigen Industrien, die mit der „Disruption“ des Verbrennungsmotors konfrontiert sind.. 

 

Was bedeutet das für die einzelnen Sektoren?

Warum ist Power-to-X wichtig für die Sektorkopplung?

 

Verkehrssektor

Im Autoverkehr ist die Elektrifizierung eine denkbare Lösung, da hier die Möglichkeit besteht, entsprechende Infrastrukturen aufzubauen. Schwierig bis unmöglich wird es, im internationalen Schiffs- und Flugverkehr auf elektrische Antriebe umzustellen, denn die Anforderungen an die Energiedichte der Treibstoffe, Reichweite und Lebensdauer von Schiffen und Flugzeugen fordern andere Konzepte. Mittels Power-to-X hergestellte synthetische Kraftstoffe können diesen Ansprüchen gerecht werden und zur Defossilisierung des Verkehrssektors insgesamt beitragen. 

Industrie

Im Industriesektor werden heute etwa zwei Drittel des Energiebedarfs für die Wärmeerzeugung durch den direkten Einsatz fossiler Brennstoffe gedeckt. Wie im Verkehrssektor besteht auch in industriellen Prozessen grundsätzlich die Möglichkeit einer direkten Elektrifizierung. Allerdings sind Industrieprozesse sehr heterogen: In einer Gießerei oder einem Stahlwerk zum Beispiel werden sehr hohe Temperaturen benötigt, so dass diese Prozesse nicht pauschal elektrifiziert werden können. Daher werden hier zur Reduktion fossiler Brennstoffe zunächst Effizienzsteigerungen und, in einem weiteren Schritt, der Wechsel zu treibhausgasarmen oder sogar -freien Energieträgern von Bedeutung sein. Insbesondere für Hochtemperaturprozesse werden treibhausgasneutrale Power-to-X Brennstoffe in Zukunft eine große Rolle spielen. Dies hat den großen Vorteil, dass die bereits bestehende Infrastruktur im Bereich Gas und Wärme weiterhin genutzt werden kann.  

Power-to-X ermöglicht auch die Produktion weiterer Rohstoffe zur stofflichen Nutzung in der chemischen Industrie. In vielen Umwandlungsprozessen, beispielsweise in der Stahl-, Zement- oder chemische Industrie,  kommt CO2 als Wertstoff zum Einsatz. Diese Verfahren bieten künftig ein beträchtliches Potenzial zur Reduktion von CO2-Emissionen in industriellen Prozessen. 

Die Rolle des Maschinenbaus 

Der Maschinen- und Anlagenbau ist Treiber einer erfolgreichen Energiewende. Diese Industrie liefert die für eine erfolgreiche Nutzung der Power-to-X Technologie notwendigen Komponenten:

  • "Power" (z.B. Windenergie)
  • "to X" (Verfahrenstechnik)
  • "for A" (Anwendung beispielsweise in Mobilen Maschinen oder Schiffsmotoren)

MAN Energy Solutions

„Power-to-X ist eine Zukunftstechnologie, die bereits heute verfügbar ist. Wir können morgen anfangen, eine 50MW-Anlage zu bauen. Die Herausforderungen liegen nicht im technischen, sondern im regulatorischen Bereich. So lange die CO2-Emission nichts kostet, kann die CO2-Vermeidung auch nicht wirtschaftlich werden.“

Dr. Uwe Lauber, CEO MAN Energy Solutions und Vorsitzender AG Power-to-X for Applications

Die derzeit laufenden Forschungsprojekte der Unternehmen zielen vorwiegend darauf ab, die bereits vorhandene Technologie zu optimieren und neue Verfahren zu entwickeln. Welche Verfahren sich am Ende als die effizientesten herausstellen und welche Roh- und Kraftstoffe zum Einsatz kommen werden ist heute noch nicht absehbar – der Wettbewerb um die besten Lösungen hat gerade erst begonnen. 

Aktuell besteht die größte Herausforderung darin, die bereits vorhandenen Technologien zur Marktreife zu bringen. Für die Unternehmen stellt sich damit die Frage, wie Geschäftsmodelle mit Power-to-X aussehen und wie diese erfolgreich am Markt etabliert werden können. Wichtigste Voraussetzung für die Unternehmen ist, dass sie stabile rechtliche Rahmenbedingungen vorfinden – denn nur so lassen sich langfristig Investitionen in Forschung und Entwicklung planen und kalkulierbar machen! Ein wichtiger Faktor dabei ist auch, dass Power-to-X Projekte sich erst für  Unternehmen rechnen, wenn CO2-Emissionen bepreist werden. 

In der Politik genießt Power-to-X bereits hohe Aufnmerksamkeit, Forschungsmittel werden zur Verfügung gestellt. Ein aktuelles Beispiel für Forschungsförderung ist das Programm MARITIM.green.propulsion des Bundeswirtschaftsministeriums. 

Frontier Economics

"Ohne Power-to-X Technologien lassen sich die Paris-Ziele realistisch nicht erreichen. Ohne PtX wird eine Energiewende an ökonomische und technische Grenzen stoßen und nicht zuletzt an der mangelnden gesellschaftlichen Akzeptanz scheitern!"

Dr. David Bothe, Associate Director, Frontier Economics

Perspektiven

Der europäischen Industrie bietet sich mit der Power-to-X Technologie eine große Chance. In Deutschland ist die Diskussion, wie diese  Technologie genutzt werden kann, besonders weit vorangeschritten. Viele der Technologieführer sitzen in Deutschland, Österreich und der Schweiz. 

Knackpunkt wird in Zukunft die Frage nach den Produktionskapazitäten sein. Um Kraftstoffe in ausreichender Menge anbieten zu können, müssen sie erst einmal erzeugt werden. Der Vorteil von Power-to-X ist, dass, sobald der Prozess einmal angeschoben ist, die erzeugten Kraft- und Rohstoffe sofort in traditionellen Anwendungen genutzt oder in vorhandene Netze eingespeist werden können.

 

Netzwerk und AG P2X4A

Die im Dezember im VDMA neu gegründete Arbeitsgemeinschaft Power-to-X for Applications (AG P2X4A) bündelt Aktivitäten zum Thema Power-to-X und wird die vielfältigen Ideen und Konzepte konsequent weiterentwickeln. Im VDMA sind die wesentlichen Player einer P2X-Wertschöpfungskette bereits organisiert: von der Umwandlung erneuerbarer Energie über die Anlagenbauer der Verfahrenstechnik  bis hin zu den Abnehmern künstlicher Kraft- und Brennstoffe. 

Die AG P2X4A bindet nun auch alle weiteren wichtigen Stakeholder – wie zum Beispiel die Automobilindustrie und die Mineralölwirtschaft – ein und bietet dieser heterogenen Community eine übergreifende Plattform zur Zusammenarbeit. Wir haben uns vorgenommen, mit der neuen AG P2X4A den Blick der Öffentlichkeit für die Alternativen zur direkten Elektrifizierung zu schärfen und wollen damit eine breite Akzeptanz dieser Technologie erreichen. Wir werben für eine ganzheitliche und technologieoffene Betrachtung der Energiewende! 

 

Gibt es bereits marktreife Lösungen zur Herstellung von eFuels? 

Peter Müller-Baum, Geschäftsführer AG Power-to-X for Applications

 


Im Rahmen EU Industry Days 2019 auf der Hannover Messe findet die Podiumsdiskusion “Power-to-X: A Contribution to a Sustainable Energy Transition in Europe” statt. Schauen Sie vorbei!