«Energiewende» und «Energiestrategie 2050» – die Schlagworte sind griffig. Wofür sie stehen, weiss man eigentlich auch. Kein Strom mehr aus Atomkraftwerken, dafür mehr aus Sonne und Wind. Zweiter Punkt: Reduktion der Verbrennung von fossilen Energieträgern und drittens muten uns die Ideen hinter den Schlagworten auch zu, unseren Energieverbrauch ziemlich drastisch zu reduzieren.

Eine oft erwähnte Problemstelle ist der elektrische Strom. Strom ist sauber und in vielerlei Beziehung effizient. Aber er hat ein Problem: Er lässt sich schwer speichern – als Strom. Das Speicherproblem ist beim Strom kein Luxus (wie kann man gegen zu viel Strom sein?), sondern dringend. Denn die Stromnetze müssen dauernd reguliert werden, Angebot und Nachfrage müssen sich entsprechen. Bläst der Wind und scheint die Sonne, ist schnell zu viel Strom da. Mehr als gerade gebraucht wird. Und in der Nacht oder im Winter, wenn viel gebraucht wird, liefert die Photovoltaik weniger Strom.

Forschungsansätze integrieren

Mit diesem Zuviel und Zuwenig umzugehen, dieses Problem hat noch keine schlüssige Lösung, vor allem noch keine, die funktioniert. Ideen, was man mit überschüssigem Strom machen könnte, gibt es. Man kann ihn brauchen, um Wasserstoff herzustellen (Power-to-Gas-Technologie). Wasserstoff lässt sich leicht – und lange – lagern und auch gut transportieren. Brennstoffzellen, die Wasserstoff wieder in Energie umwandeln – wobei nur Wasser entsteht –, funktionieren schon gut. Busse und Autos fahren problemlos damit. Wird Wasserstoff zu Methan umgewandelt, kann man ihn auch in die Gasnetze einspeisen. Für die Methanisierung braucht es Kohlendioxid.

Das Paul-Scherrer-Institut Würenlingen (PSI) hat nun eine Versuchsanlage in Betrieb genommen, mit welcher sich solche Prozesse erforschen lassen. Auf dieser ESI-Plattform (Energy- System-Integration- Plattform) sollen nun verschiedene Ansätze der Umwandlung vor allem im Bereich der Power-to-Gas- Technologie zusammengeführt werden. «Bei der ESI-Plattform geht es darum, all diese bisher isoliert erforschten Bausteine erstmals in ihrem komplexen Zusammenspiel im Pilotmassstab zu untersuchen», erklärt Peter Jansohn, Leiter Energy System Integration am PSI. Mit der Integration von Methan und Wasserstoff auf einer gemeinsamen Plattform betritt die ESI-Plattform Neuland: «Damit haben wir die Möglichkeit, vielfältige Varianten des Power-to-Gas-Konzepts durchzuspielen – das unterscheidet die ESI-Plattform von anderen Ansätzen.»

Auf dem 100-kW-Anlagensystem soll jetzt ausprobiert werden, was überhaupt technisch möglich ist. Die Anwendungsmöglichkeiten gehen aber weiter: Was würde es kosten, eine Anlage im MW-Bereich zu bauen und zu betreiben? Denn da würden die Bedürfnisse liegen. Windräder produzieren bereits im MW-Bereich. Wobei eine Leistung von 100 kW nicht gerade wenig ist. Immerhin könnte man damit ungefähr 50 Einfamilienhäuser mit Strom versorgen.

Auf der Anlage soll aber nicht nur mit Strom Wasserstoff hergestellt und Wasserstoff wieder verstromt werden, man will auch die Möglichkeiten anderer Energielieferanten austesten: Biogas aus Abfällen oder Holz oder Industrieabgase können bei der Methanisierung des Wasserstoffs dienlich sein.

Von der Forschung in die Praxis

«Mit der ESI-Plattform haben wir am PSI eine Einrichtung geschaffen, mit der wir demonstrieren können, wie integrale Speicherkonzepte aussehen müssen, damit eine dezentrale Energieversorgung mit erneuerbaren Energien funktionieren kann», sagt Alexander Wokaun, Bereichsleiter Energie und Umwelt am PSI. Bis jetzt sind ja Energieproduktion und Netze getrennt. Es gibt die Stromnetze, die Gasnetze, die Tankstellennetze für Treibstoff – in Zukunft müssten die miteinander verbunden werden können. Ähnliche Anlage wie die ESI-Plattform würden dann bei den (Strom-)Produktionsanlagen zu stehen kommen und könnten je nach Bedarf und Vorhandensein Wasserstoff oder Methan in entsprechende Netze oder Tanks einspeisen.