Potenzial der thermisch integrierten Hochtemperaturelektrolyse und Methanisierung für die Energiespeicherung durch Power-to-Gas (PtG)

Durch die Kopplung der Verfahren Hochtemperaturelektrolyse und Methanisierung im Rahmen der Power-to-Gas-Technologie ergibt sich eine besonders vorteilhafte und effiziente Möglichkeit zur Speicherung von volatilem Strom aus Windkraft und Photovoltaik. Bei der Power-to-Gas-Technologie wird elektrische Überschussenergie in chemisch gebundene Energie in Form von H2 oder CH4 umgewandelt und anschließend ins Erdgasnetz eingespeist. Bei Nutzung der Hochtemperaturelektrolyse ergeben sich höhere Gesamtwirkungsgrade gegenüber Verfahren mit konventioneller Niedertemperaturelektrolyse. Basis der HT-Elektrolyse ist die Solid Oxid Electrolysis Cell (SOEC), deren Entwicklung noch am Anfang steht, jedoch aufgrund thermodynamischer Charakteristika bei hohen Temperaturen Vorteile bietet. Für die Power-to-Gas-Technologie sind hierdurch Wirkungsgradsteigerungen von 20 %-Punkten möglich im Vergleich zur Niedertemperaturelektrolyse, insbesondere wenn Methan als Energieträger fungieren soll. Im Beitrag werden verschiedene Varianten der Kopplung von HT-Elektrolyse und Methanisierung dargestellt und mit Verfahren unter Nutzung der Niedertemperatur-Elektrolyse verglichen.