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Abstract

Die Bundesregierung gibt in ihrer Energiestrategie vor, dass die regenerativen Energien massiv ausgebaut werden, so dass sie eine tragende Säule der Energieversorgung darstellen und, um so den Ausstoß von CO2 reduzieren. Zu einer entsprechenden Empfehlung ist auch die Ethik- Kommission „Sichere Energieversorgung“ gekommen und konstatiert, dass saisonale Energiespeicher unter Nutzung von Wasserstoff oder Methan langfristig notwendig werden. Die hier vorgestellte, erweiterte „Power-to-Gas-to-Power“-Technologie (PGP, Abbildung) beruht auf der Erzeugung von Wasserstoff aus regenerativen Energien und daraus produziertem Methan unter Einsatz von im Kreislauf geführtem Kohlenstoffdioxid. Beide Gase werden in zwei beieinander lokalisierten, kombinierten Untergrundspeichern vorgehalten. Bei Energiebedarf wird Methan vor Ort in einem Gas-und Dampfturbinenkraftwerk umgesetzt, Kohlenstoffdioxid abgetrennt und emissionsneutral wieder in den Untergrundspeicher verbracht. Für die Bestimmung des notwendigen Energieeinsatzes beim Betrieb der CO2- und CH4-Untergrundspeicher wurden diese zunächst mit Hilfe numerischer Simulationen untersucht, um die Druckdynamik im Speicher während der Ein- und Ausspeicherung im Jahreszyklus zu bestimmen (Streibel et al. 2013). Die Rechnungen dienten als Grundlage, um den Energieeinsatz bei der Einspeisung der Gase in die jeweiligen Untergrundspeicher unter Berücksichtigung der spezifischen, temperatur- und druckabhängigen Eigenschaften von CH4 und CO2 zu berechnen. Unter Berücksichtigung aller Einzelschritte berechnet sich ein Gesamtwirkungsgrad von 27,7 % (Streibel et al. 2013) und Stromgestehungskosten von insgesamt 20,43 Eurocent/kWh (Kühn et al. 2013). Obwohl der Wirkungsgrad geringer als jener von Pump- und Druckluftspeichern ist, sind die resultierenden Kosten auf gleichem Niveau und damit konkurrenzfähig.