Klimaneutrales Gas – Definition und Potenzial
In den nächsten Jahren wird es immer mehr Gas aus erneuerbaren Quellen geben – also Biomethan, synthetisches Erdgas und Wasserstoff –, die das klassische Erdgas ergänzen und schrittweise ersetzen. Denn bis 2050 soll die Gasversorgung komplett auf klimaneutrales Gas umgestellt werden. Alle Gas-Heiztechnologien können auch mit klimaneutralem Gas betrieben werden. Aber wie wird es erzeugt?
Als klimaneutrales Gas werden alle Energieträger bezeichnet, die in gasförmiger oder in aus Gasen verflüssigter Form vorliegen und die einen wesentlichen Beitrag zur Erfüllung der Klimaziele leisten.
Biogas und Biomethan
Biogas entsteht bei der Vergärung von Biomasse. Es kann direkt in Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt oder zu Biomethan aufbereitet und in die vorhandene Gasinfrastruktur eingespeist, gespeichert und zu den Verbrauchern transportiert werden.
Biogas wird aktuell in ca. 9.300 Biogas-Anlagen deutschlandweit produziert und in BHKWs verstromt. In 215 Anlagen wurde in 2019 Biogas auf Erdgasqualität aufbereitet. Dieses Biomethan ist flexibel anwendbar, z.B. zur Wärmeerzeuguung oder als umweltschonender Kraftstoff. Es ist nahezu CO2-neutral, da bei der Verbrennung nur die Menge CO2 abgeschieden wird, die zuvor durch z. B. Energiepflanzen aufgenommen wurde.
- Als organisches Ausgangsmaterial für die Biogaserzeugung dienen nachhaltig und gewässerverträglich angebaute Energiepflanzen, tierische Exkremente (Gülle, Mist) sowie kommunale und industrielle Abfall- und Reststoffe wie z. B. Speisereste.
- Im Fermenter entsteht Biogas bei der Vergärung von Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff und Licht. In einem mehrstufigen Prozess werden die Substrate mithilfe von Mikroorganismen aufgespalten und so Biogas produziert.
- Das so entstandene Biogas wird entweder direkt in Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt oder zu Biomethan aufbereitet. Bei der Aufbereitung zu Biomethan wird Biogas getrocknet und entschwefelt, außerdem wird das enthaltene CO2 abgeschieden.
- Biomethan hat die gleichen chemischen und brenntechnischen Eigenscahften wie Erdgas und ist in der Anwendung genauso effizient und zudem nahezu klimaneutral. Denn das bei der Verwendung anfallende CO2 stammt aus den organischen Einsatzstoffen, die das CO2 zuvor aus der Atmosphäse aufgenommen haben.
Erneuerbarer Wasserstoff
Erneuerbarer Wasserstoff oder auch sogenannter "grüner Wasserstoff" entsteht durch die Elektrolyse von Wasser unter Verwendung von Strom aus erneuerbaren Quellen. Überschüssiger erneuerbarer Strom wird so in erneuerbares Gas umgewandelt. Die Technologie nennt man Power-to-Gas. Aktuell sind etwa 40 Power-to-Gas-Anlagen in Deutschland mit einer Erzeugungsleistung von 30 MW in Betrieb.
Für eine uneingeschränkte Einspeisung von erneuerbarem Wasserstoff in das Gasnetz ist eine nachgeschaltete Methanisierung notwendig. Das so aus dem erneuerbaren Wasserstoff erzeugte Methan weist die gleichen Eigenschaften wie Erdgas auf und wird daher auch als synthetisches Gas (SNG = Synthetic Natural Gas) bezeichnet. Das CO2 für die Methanisierung kann aus Biogas, aus der Verbrennung von Biomasse, biogenen Abfällen oder Klärschlamm gewonnen werden.
- Erneuerbare Strom wird von der Power-to-Gas-Anlage aufgenommen.
- Im Elektrolyseur wird Wasser (H2O) mit Hilfe von elektrischer Energie in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gespalten.
- Der so gewonnene Wasserstoff kann direkt genutzt oder in die Gasinstrastruktur eingespeist werden. Dabei sind technische Beimischungsgrenzen der Infrastruktur und der angeschlossenen Anwendungen zu beachten.
- Aufgrund der technischen Beimischungsgrenzen kann eine Methanisierung des Wasserstoffs als weitere Verfahrensweise sinnvoll sein. Bei der Methanisierung werden aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) das mit Erdgas nahezu identische Methan (CH4) und Wasser (H2O) erzeugt.
Dekarbonisierter Wasserstoff
Dekarbonisierter Waserstoff kann aus Erdgas hergestellt werden.
Der sogenannte "blaue Wasserstoff" wird aus Erdgas in Kombination mit der Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO2) erzeugt. Anschließend erfolgt eine dauerhafte Verbringung des CO2 in geologische Lagerstätten (auch Carbon Dioxide Capture und Storage – CCS-Technologie genannt). Blauer Wasserstoff wird bereits im Industriemaßstab in Deutschland produziert.
Sogenannter "türkiser Wasserstoff" entsteht, wenn in Verfahren wie Plasmalyse oder Pyrolyse Erdgas in Wasserstoff und festen Kohlenstoff (C) umgewandelt wird. Der feste Kohlenstoff kann z.B. in der Werkstoffindustrie verwendet werden.
Heute klimaschonend, morgen klimaneutral
Erdgas leistet bereits heute einen entscheidenden Beitrag für den Klimaschutz. Auf dem Weg zur Klimaneutralität in Deutschland wird der Anteil von klimaneutralem Gas in den nächsten Jahren deutlich zunehmen. Gas hat also nicht nur eine Zukunft, Gas macht auch Zukunft. Auch im Jahr 2050 wird Gas eine wichtige Rolle bei der effizienten und bezahlbaren Energieversorgen von Haushalten und Gewerbe spielen.
Aus erneuerbaren Rohstoffen
Erneuerbares Biogas kann auf Erdgasqualität aufbereitet und als Biomethan in das vorhandene Gasnetz eingespeist werden. So ist es jederzeit schnell verfügbar.
Potenzial von Wasserstoff
Wasserstoff macht es möglich, regenerativ erzeugte Energie in bedeutenden Mengen zu speichern. Er gilt als Energieträger der Zukunft und ermöglicht die Sektorkopplung.
Power-to-Gas: speicherbare Energie
Mit der Power-to-Gas-Technologie wird erneuerbarer Strom regelbar und lässt sich in Form von Wasserstoff in der Gasinfrastruktur transportieren und speichern.