Lemgo. Strom aus erneuerbaren Energien hat einen Nachteil: Bisher kann er nicht zufriedenstellend gespeichert werden. Da dies aber wichtig ist, um zeitliche und leistungsbedingte Schwankungen auszugleichen, widmen sich Forscher der Hochschule OWL im interdisziplinären Forschungsprojekt „bioCONNECT“ diesem Problem. Das Schlüsselverfahren ist die Methanisierung, das die Experten optimieren wollen. Ihr Ansatz: Statt kostenaufwendiger Verfahren mit hohen Temperaturen wandeln Bakterien den Überschussstrom in Methan um, das dann im Erdgasnetz gespeichert werden kann. Das Projekt, das im Rahmen des Forschungsschwerpunkts „Intelligente Energiesysteme“ läuft, wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Energiewende in Deutschland: Bis 2050 soll der Anteil erneuerbarer Energien am Bruttoendenergieverbrauch 80 Prozent betragen - so sieht es die Bundesregierung vor, um dem Klimawandel entgegenzuwirken. Beim Einsatz der verschiedenen Technologien gibt es allerdings oft Probleme durch teils naturgegebene, teils verteilungsbedingte Leistungsschwankungen: „Windkraft beispielsweise wird vor allem nördlichen Teil des Landes an den Küsten und offshore erzeugt, aber im ganzen Land benötigt. Und leider wird der Strom nicht passend zum Stromverbrauch der Nutzer produziert, sodass eine Zwischenspeicherung unumgänglich ist“, sagt Professor Klaus Heikrodt vom Fachbereich Maschinentechnik und Mechatronik, der das mit über 300.000 Euro geförderte Projekt leitet. Aber: „Bisher fehlen zufriedenstellende Technologien, um den erzeugten Strom speichern und Schwankungen ausgleichen zu können.“

Eine Lösung ist, überschüssige Energie ins deutsche Erdgasnetz zu leiten. „Das gesamte Netz ist über 480.000 km lang, transportiert doppelt so viel Energie wie das Stromnetz und gilt als das am besten ausgebaute der Welt. Es besitzt ein hohes Arbeitsspeicherpotenzial von 30 Milliarden Kubikmetern und hat kaum Transport- und Verteilungsprobleme wie bei Stromnetzen, wo an vielen Stellen Hochspannungstrassen fehlen“, so Professor Heikrodt. Dazu muss der überschüssige Strom aber zunächst umgewandelt werden – idealerweise in Methan. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Überschussstrom zu methanisieren. Eine davon ist die biokatalytische Methanisierung, die gegenüber dem konventionellen Verfahren erhebliche Vorteile bietet.

Bisherige Verfahren: hoher energetischer Aufwand
Zur Methanisierung wird bisher ein chemisches Verfahren, der „Sabatier-Prozess“, angewendet. Hierbei werden Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff in Methan umgewandelt. Das Kohlenstoffdioxid (CO2) wird aus Biogasanalagen gewonnen, der Wasserstoff per „Power-to-Gas“-Prinzip: Überschussstrom, beispielsweise von einer Windkraftanlage, wird mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt. Der Sabatier-Prozess wird mit hohen Temperaturen (bis zu 400° C) und Drücken betrieben und kann nur mit konstanter Last gefahren werden – er ist daher für diesen Anwendungsfall ungeeignet. Er benötigt konstant reinen Wasserstoff und reines Kohlenstoffdioxid in einem bestimmten Verhältnis, weitere Gaskomponenten müssen vorher entfernt werden. Als Beispiel: Das CO2 aus Biogasanlagen ist mit Methan vermischt. In dieser Form kann weder das Methan ins Erdgasnetz eingespeist werden noch das Kohlenstoffdioxid als Quelle für den Sabatier-Prozess dienen. Die beiden Stoffe müssen zunächst getrennt werden – weiterer Aufwand, der Energie kostet und den Wirkungsgrad herabsetzt.