In einem der Leserkommentare hat ein BUND-Vertreter behauptet, dass der Gesamtwirkungsgrad für die Wiederverstromung bei über 50% läge, und dafür eine BDEW-Quelle genannt. Ich komme im Gegensatz dazu in keinem praxisnahen Szenario auf über 20%, „wenn man ehrlich rechnet“.  Diese Diskrepanz möchte ich kurz erklären, weil in dem Artikel dazu kein Platz war.

Wirkungsgrade sind, wie Sie wissen, multiplikativ, daher muss die gesamte Prozesskette von der Umwandlung in Wasserstoff, dann in Methan, dann die Kompression, der Transport und die Wiederverstromung berücksichtigt werden. Dies wird manchmal vergessen und führt zu sehr hohen Wirkungsgraden fürs Schaufenster, die in der Praxis bei weitem verfehlt werden.

• Elektrolyseanlagen für H2 erreichen im Labor und in Dauerlast Werte um die 70%. Sie sind im Rahmen der Energiewendediskussion ja aber gerade dafür gedacht, stark schwankende elektrische Leistungen aus Sonne und Wind in H2 umzuwandeln. Daher ist ein Wert um oder unter 60% viel realistischer, weil die optimalen Betriebsbedingungen der Katalysatoren nicht immer erreicht werden.
• Die Bereitstellung von CO2 für die Methanisierung kostet relativ viel Energie. Das führt in den mir bekannten Praxisbeispielen zu Wirkungsgraden für die Methanisierung im Bereich von 30 – 38%.
• Das Gas ist unkomprimiert relativ wertlos, es kann so nicht transportiert werden. Also muss es auf 200 – 700 bar verdichtet werden.  Dabei erwärmt sich das Gas sehr stark, und diese Wärme kann in der Regel nicht genutzt werden.  Nach Abzug der Abwärme verbleibt für die Kompression ein Wirkungsgrad von 85 – 90%.
• Einspeisung und Transport in existierende Pipelines – dies ist ja das angedachte Szenario – erfordert auch noch Energie. Beim Transport von Wasserstoff sind dies 1,16% der chemischen Energie bei jeder Kompressorstation, die etwa alle 150km an Pipelines benötigt werden.  Ein realistisches Szenario ist ja die Erzeugung von Massenchemikalien im südlichen Mittelmeer und der Transport in die Verbrauchszentren in Mitteleuropa, also über ca. 2.000 km.  Bei Wasserstofftransport wäre der Transport-Wirkungsgrad also in etwa bei 86%, bei Methan allerdings höher, im Bereich von 95%. Eine gute Übersicht über die Wirkungsgrade in der Wasserstoffwirtschaft liefert der beigefügte Artikel.
• Bei Verstromung in thermischen Kraftwerken liegen die besten Gaskraftwerke in der Spitze bei 60% Wirkungsgrad, die ich allerdings im Szenario, dass diese nur Lückenbüßer für Wind- und Solarkraftwerke sind, für unrealistisch halte. Ich kalkuliere optimistisch mit ca. 50%.  Brennstoffzellen haben übrigens einen signifikant schlechteren Wirkungsgrad unter 20% und sind daher noch keine Lösung.

Multipliziert man die Wirkungsgrade in der Prozesskette für Methan, erhält man den Gesamtwirkungsgrad für die Wiederverstromung: 38% x 90% x 95% x 50% ergibt gerade einmal 16% Gesamtwirkungsgrad. Bei Wasserstoffproduktion und Transport erhält man mit diesen Zahlen etwas über 20%, da aber Wasserstoff gut durch alle bekannten Materialien hindurchdiffundiert, drückt der Verlust den Gesamtwirkungsgrad auch auf unter 20%. Außerdem bleiben in all diesen Szenarien die Investitionen an Energie für alle technischen Anlagen unberücksichtigt, diese würden aber die „ehrliche“ Rechnung noch weiter drücken.

Die Herausforderung für die Ingenieure ist es meines Erachtens, höherkettige Kohlenwasserstoffe (Propan, Butan, Methanol, Ethanol) mit hohem Wirkungsgrad >80% zu erzeugen, die bei Normalbedingungen flüssig sind und einfacher transportiert werden können. Von solchen Technologien sind wir allerdings noch sehr weit entfernt. Es gibt meines Wissens ein paar vielversprechende Ideen, Methan katalytisch über biogene Enzyme herzustellen, bislang funktioniert dies aber nur im Labor.

Dr. Björn Peters