In Power-to-Gas-Anlagen wird aus Wasser durch Elektrolyse Wasserstoff gewonnen – hierfür werden Stromüberschüsse aus Sonnen- und Windenergie verwendet. Der Wasserstoff kann entweder direkt genutzt werden oder in einem zweiten Schritt mithilfe von erneuerbar erzeugtem Kohlendioxid in Biomethan umgewandelt werden. Dieses wird aufgrund der synthetischen Herstellungsweise als Bio-SNG (Synthetic Natural Gas) bezeichnet. Die durch Power-to-Gas entstandenen grünen Gase können in bestehende Netz-Infrastrukturen eingespeist und dauerhaft gespeichert werden.
Die Power-to-Gas-Technologie kann für verschiedene Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Neben der Nutzung von reinem Wasserstoff und Bio-SNG als Energiequelle oder Speichermedium können durch das Verfahren auch Power-to-Liquid-Produkte wie Kraftstoff und eine Vielzahl von Basischemikalien hergestellt werden. Die Möglichkeiten reichen von der Strom- und Wärmeerzeugung über den Einsatz in der Chemieindustrie bis hin zur Nutzung in der Schifffahrt und im Straßenverkehr.
Ohne Speicherverfahren bleibt überschüssiger erneuerbarer Strom einfach ungenutzt. Hier setzt die Power-to-Gas-Technologie an, die elektrische Energie in stoffliche Energieträger umwandelt, aus denen bei Bedarf wieder Strom gewonnen werden kann. Power-to-Gas-Anlagen können sowohl große Strommengen nutzbar machen, als auch Regelleistungen anbieten und so flexibel auf Stromschwankungen reagieren. Nur durch die Power-to-Gas-Technik ist es möglich, erneuerbaren Strom zu 100 % effizient und ausfallfrei zu verwenden.
Die Sektorenkopplung zielt darauf ab, ein Gesamtkonzept für die integrierte Nutzung kohlenstofffreier Stromerzeugung und erneuerbarer Kohlenstoffquellen zu realisieren. Unterschiedliche Industriesektoren arbeiten interdisziplinär zusammen, um umweltfreundliche Technologien zusammenzuführen. Die elektrische Energie wird dabei zum Bindeglied zwischen den Bereichen Wärme, Elektrizität, Mobilität, Industrie und Immobilien. Ziel der Sektorenkopplung ist es, mehr Nutzen aus erneuerbaren Energieformen zu ziehen und eine Balance zwischen ökologischer Erzeugung, Versorgungssicherheit und ökonomischem Verbrauch herzustellen.
Im Jahr 2050 werden laut energiewirtschaftlichen Studien zwischen 100 und 700 TWh Energie aus synthetischen Energieträgern benötigt. Mithilfe der Speichermöglichkeiten von Power-to-Gas soll ein großer Teil des Bedarfs an kohlenstoffarmer Energie gedeckt werden. Dafür müssen die entsprechenden Rahmenbedingungen geschaffen werden: Neben der Entwicklung effizienterer und kostengünstigerer Verfahren muss der Ausbau der Infrastruktur für Power-to-Gas voranschreiten. Voraussetzung ist der Abbau von rechtlich-regulatorischen Hemmnissen, die Umgestaltung von Fördermechanismen und die Schaffung eines technologieoffenen Rechtsrahmens in Deutschland und Europa.
Power-to-Gas ist einer der wichtigsten Bausteine, um die Klimaschutzziele in Deutschland zu erreichen. Denn diese Technologie hilft dabei, den Energiebedarf der Sektoren Wärme, Verkehr und Industrie kohlendioxidarm zu decken. Nur wenn in allen Bereichen fossile Rohstoffe durch erneuerbare Energien ersetzt werden, können die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 80 bis 95 % reduziert werden.
Aufgrund seiner hervorragenden Umwelteigenschaften wird das in Power-to-Gas-Anlagen entstandene, grüne Gas in Deutschland auch als „Windgas“ bezeichnet. Es wird in zahlreichen, neu entstehenden Einstiegsmärkten verwendet oder verarbeitet. In Deutschland gibt es mehr als 30 Pilotprojekte mit einer Elektrolyseleistung von über 20 MW. Startups und etablierte Unternehmen testen bereits neue Verfahren, Komponenten und Betriebskonzepte. Im Rahmen von Forschungsprojekten werden in Deutschland erste konkrete Projekte der Sektorenkopplung öffentlich gefördert. Aber auch andere Länder sind bereits im Bereich Power-to-Gas aktiv. Dazu gehören Länder wie die USA, Japan, Australien, Dänemark, Island und die Schweiz.
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