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Power to X

Akronym: PtX, P2X

Definition: die Umwandlung elektrischer Energie in chemische Energie oder in Wärme

Spezifischere Begriffe: Power to Gas, Power to Liquid, Power to Heat

Kategorien: elektrische Energie, Energiespeicherung, erneuerbare Energie, Grundbegriffe

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 15.02.2020; letzte Änderung: 14.03.2020

Power to X (oder Power-to-X, kurz PtX) ist ein Oberbegriff für verschiedene Verfahren, bei denen elektrische Energie in chemische Energie oder in Wärme umgewandelt wird. “X” steht hier also z. B. für “Gas”, “Liquid”, “Chemicals” oder “Heat”; das führt also zu Power to Gas, Power to Liquid oder Power to Heat. Es gibt auch spezifischere Varianten, zum Beispiel Power to Syngas, Power to Ammonia oder Power to Protein. Für spezifische technische Realisierungen lese man Artikel wie die über Power to Gas und Power to Liquid; in diesem Artikel zum Oberbegriff geht es um grundsätzlichere Aspekte.

Grundsätzlich geht es bei Power to X meist um neue Formen der Elektrifizierung, und besonders häufig um die Gewinnung chemischer Substanzen, die entweder als Energiespeicher bzw. Energieträger dienen oder nicht-energetisch genutzt werden können (etwa Ammoniak oder Proteine, oder Gase für die Herstellung von Kunststoffen). Solche Verfahren werden als Teil einer zunehmenden Sektorkopplung verstanden.

Während traditionell in sehr großem Umfang der gegenteilige Weg beschritten wird, also die Gewinnung elektrischer Energie durch Verstromung diverser chemischer Substanzen wie Kohle, Erdgas oder Erdöl, könnte es in Zukunft wichtig werden, diverse Substanzen mithilfe elektrischer Energie herzustellen. Dies liegt im Kern daran, dass es diverse Möglichkeiten gibt, erneuerbare Energie in Form von Strom ohne klimaschädliche Emissionen zu gewinnen, und dass damit dann beispielsweise Synthesekraftstoffe für Strahltriebwerke erzeugt werden können, die CO2-neutral (wenn auch meist nicht klimaneutral) sind. Im Falle von Schiffsantrieben wäre sogar Klimaneutralität möglich, ebenso bei Teilen der Chemie, z. B. der Produktion von Kunststoffen. Power to X könnte also zukünftig ein wesentlicher Bestandteil einer klimaneutralen Wirtschaft werden.

Power to X kann kaum sinnvoll eingesetzt werden, solange hierfür elektrische Energie aus konventioneller, also in der Regel CO2-belasteter Herstellung stammt. Daran ändert sich grundsätzlich auch nichts, wenn bestimmte ökologisch günstige Erzeugungskapazitäten für Power to X reserviert werden, anstatt anderswo beispielsweise Strom aus fossil befeuerten Kraftwerken zu substituieren. Solange beispielsweise Gaskraftwerke betrieben werden, kann es nicht sinnvoll sein, gleichzeitig aus elektrischer Energie Gas herzustellen; man würde besser z. B. Gas einsparen, indem man die Gaskraftwerke weniger betreibt, oder Kohlestrom verdrängen. Es könnte allerdings sinnvoll sein, im Falle von Stromengpässen Gaskraftwerke zu betreiben mithilfe von Gas, welches in Zeiten von Stromüberschüssen mit Power to Gas hergestellt wurde. Leider ist aber der Zyklenwirkungsgrad hierfür ziemlich gering, d. h. es kann nur ein relativ kleiner Teil der für Power to Gas eingesetzten elektrischen Energie (z. B. ein Drittel) wiedergewonnen werden.

Nutzung überschüssiger Energie

Häufig wird in Erwägung gezogen, für Power to X zeitweilig anfallende überschüssige elektrische Energie einzusetzen – etwa in Zeiten, in denen Windenergie oder Solarenergie mehr Strom liefert, als momentan benötigt wird. Dies ist insofern günstig, dass dafür dann keine zusätzlichen Stromerzeugungskapazitäten benötigt werden; in der Folge kann die verbrauchte elektrische Energie sehr günstig bezogen werden, womit ein besonders großer Kostenfaktor von Power to X effektiv reduziert wird.

Auch die Energieautarkie würde mit diesem Ansatz gestärkt. Es könnten tendenziell größere Kapazitäten für die Erzeugung erneuerbarer Energie errichtet werden, wenn die Überschüsse besser nutzbar würden.

Andererseits fallen die Anlagenkosten (Investitionskosten) wesentlich stärker ins Gewicht, wenn die Auslastung der Anlagen (die Zahl der Volllaststunden pro Jahr) entsprechend der Verfügbarkeit von Überschüssen reduziert ist. Insbesondere die häufig benötigte Elektrolyse benötigt teure Anlagenteile, für die eine hohe Auslastung ökonomisch wünschenswert ist.

Ein modifizierter Ansatz wäre, solche Anlagen in den meisten Stunden des Jahres zu betreiben, jedoch gezielt nicht an den Tagen, in denen es zu Engpässen der Stromversorgung kommt. Allerdings kann dies erst dann sinnvoll werden, wenn die Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern bereits weitgehend verdrängt ist, also hauptsächlich erneuerbare Energie dafür genutzt wird.

Nutzung zusätzlich erzeugter elektrischer Energie

Um Power to X in sehr großem Umfang zu nutzen, etwa für die Versorgung eines Großteils der Flugzeuge mit synthetischem Kraftstoff, bräuchte man mehr elektrische Energie, als sie beispielsweise in Deutschland gewonnen werden könnte – und möglichst auch billigere elektrische Energie. Es bietet sich an, dafür Windenergie und Sonnenenergie an günstigeren Standorten, etwa in Spanien und Nordafrika, einzusetzen. Wegen der größeren Erträge der Anlagen an günstigen Standorten und der besser und billiger verfügbaren Flächen könnten die Produktionskosten dort erheblich niedriger sein als in Mitteleuropa. Auf der anderen Seite wäre der Transport chemischer Energieträger über weite Strecken kein großes Problem – jedenfalls erheblich günstiger als der Transport entsprechender Mengen elektrischer Energie.

Mögliche Bedenken betreffen die mit diesem Ansatz nicht erreichte Energieautarkie, die allerdings auch bei Nutzung fossiler Energieträger wie Erdöl schon lange nicht mehr bestand.

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Siehe auch: Power to Gas, Power to Liquid, Power to Heat, klimaneutral, Sektorkopplung, erneuerbare Energie, Energieautarkie
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, Energiespeicherung, erneuerbare Energie, Grundbegriffe

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