Power to X

Power to X, abgekürzt PtX, ist eine Technologie, bei der elektrische Energie genutzt wird, um synthetische Brenn-, Kraft- und Grundstoffe herzustellen. Doch wie funktioniert das Verfahren, was sind seine Vorteile und inwiefern ist Power to X eine der Schlüsseltechnologien auf dem Weg zur Klimaneutralität?

Wie funktioniert Power to X?

Aufgrund der Fluktuation mancher erneuerbaren Energien sind Power to X Verfahren unverzichtbar. So kommt es durch den steigenden Anteil der erneuerbaren Energien an der Gesamtenergieproduktion immer wieder zu Zeiten, in denen die Menge an eingespeistem Strom den Bedarf übersteigt. Gleichzeitig gibt es immer wieder Stunden schwacher Wind- und Solarstromproduktion, in denen zur Deckung der Nachfrage Energiespeicher (z.B. im Stromspeicher Haus) einspringen müssen.

Die Power to X Technologien basieren auf der elektrolytischen Gewinnung von Wasserstoff durch den Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien. Dabei wird der aus nachhaltigen Energiequellen gewonnene Strom in Form von grünem Wasserstoff in Wärmeenergie oder chemische Energie umgewandelt und in einem weiteren Schritt in diverse Kraftstoffe umgewandelt - beispielsweise Power-to-Gas oder Power-to-Liquid.

Power to X Wasserstoff lässt sich langfristig speichern, dient bereits heute an vielen Stellen als Ausgangsprodukt in der chemischen Industrie und wird in der Stahlindustrie oder als Treibstoff in der Brennstoff­zellen-Technologie eingesetzt. Für die Nutzung in der Wasserstoff-Brennstoff­zelle und der Direktmethanol-Brennstoff­zelle spricht der im Vergleich zu fossilen Brennstoffen sehr viel höhere Wirkungsgrad der Brennstoff­zelle.

Der Vorteil an Power to X und den so erzeugten Kraftstoffen ist, dass diese teilweise über existierende Infrastrukturen (z.B. Tankstellen oder Gasnetz) verfügen und sich daher direkt nutzen lassen.[1]

Für was steht das X in Power to X?

Der Begriff "Power" in Power to X steht für den zeitweise überschüssigen - also über dem Bedarf liegenden - Strom durch Erneuerbare Energien. "X" bezeichnet die Art des produzierten Fuels beziehungsweise den jeweiligen Verwendungszweck.[2]

Welche Produkte sind über die Power to X Technologie zugänglich?

Die Power to X Prozesse werden nach ihrem Verwendungszweck und daher zum Beispiel in "Power-to-Fuel" oder "Power-to-Chemicals" sowie nach der erzeugten Energieform ("Power-to-Gas", "Power-to-Heat", "Power-to-Liquid") unterteilt.[2] Überschneidungen sind hier durchaus möglich.

Unterteilung nach Energieform:

  • Power-to-Gas (PtG)
  • Power-to-Liquid (PtL)
  • Power-to-Heat (PtH)

Unterteilung nach Verwendungszweck:

  • Power-to-Chemicals
  • Power-to-Ammonia
  • Power-to-Fuel
  • Power-to-Protein
  • Power-to-Power
  • Power-to-Syngas[3]

Warum nutzt man Wasserstoff bei Power to X?

Wasserstoff stellt in der Regel den Ausgangsstoff für Power to X dar. Mittels Elektrolyse wird unter Einsatz von grünem Strom grüner Wasserstoff erzeugt. Diesen kann man anschließend direkt nutzen oder in weiteren Schritten (Power to X) mit anderen Gasen wie Kohlendioxid oder Stickstoff weiterverarbeiten.[4]

Ist die Forschung in den Bereichen
Wasserstoff und Power to X sinnvoll?

Deutschland sowie die EU haben es sich zum Ziel gemacht, bis zum Jahr 2050 zu 100 Prozent klimaneutral zu sein und das EU-weite Energiesystem bis dahin vollständig zu dekarbonisieren. Eine wichtige Rolle bei dieser Entwicklung spielt die sogenannte Sektorkopplung - also die Vernetzung des Stromsektors mit der Industrie und dem Verkehr. Für die Sektorkopplung sind die Technologie Power to X und der Ausbau von Power to X Anlagen von besonderer Bedeutung. Investitionen in die weitere Erforschung der Potenziale von Wasserstoff und Power to X in Deutschland sind daher auf jeden Fall wünschenswert.[5]

Ist Power to X wirtschaftlich sinnvoll?

Um die gesteckten Klimaziele zu erreichen, bedarf es der Herstellung ausreichender Mengen an nachhaltigen synthetischen Power to X Kraftstoffen. Der Bedarf ist so groß, dass die Kapazitäten in der Power to X Produktion in den nächsten Jahren deutlich ausgebaut werden müssen. Das gleiche gilt für auf grünem Wasserstoff basierende nachhaltige Grundstoffe, die in der chemischen Industrie genutzt werden. Für die deutsche und europäische Wirtschaft birgt der weltweite Trend und die Nachfrage nach Power to X Produkten große wirtschaftliche Chancen.[5]

Fazit

Sowohl in Deutschland und Europa als auch weltweit werden nachhaltig hergestellter Wasserstoff und Power to X in Form strombasierter Brenn-, Kraft- und Grundstoffe einen wichtigen Beitrag zur angestrebten Dekarbonisierung der Wirtschaft leisten. Der im Elektrolyseverfahren produzierte Wasserstoff kann nicht nur direkt genutzt werden, sondern durch Weiterverarbeitung (Power to X) auch als Alternative zu fossilen Rohstoffen zum Einsatz kommen. Die Anwendung von Power to X bietet sich zum Beispiel in der energieintensiven Industrie, beispielsweise der Stahlindustrie, und in Teilen der Chemieindustrie an. Ebenfalls betroffen ist der Verkehrssektor. Vor allem im Luft- und Langstreckenseeverkehr wird die direkte Nutzung von Strom aufgrund technischer Hindernisse voraussichtlich auch in Zukunft nicht möglich sein. Die Power to X Bedeutung steigt also - wirtschaftlich und gesamtgesellschaftlich.

Was versteht man unter Power-to-X?

Power to X, abgekürzt PtX, ist eine Technologie, bei der elektrische Energie genutzt wird, um synthetische Brenn-, Kraft- und Grundstoffe herzustellen. Der Begriff "Power" in Power to X steht für die zeitweise überschüssige – also über dem Bedarf liegende – elektrische Energie durch erneuerbare Quellen. "X" bezeichnet die Art des produzierten Fuels beziehungsweise den jeweiligen Verwendungszweck.

Welche Arten von Power-to-X Produkten gibt es?

Unterteilung nach Energieform:

  • Power-to-Gas (PtG)
  • Power-to-Liquid (PtL)
  • Power-to-Heat (PtH)

Welchen Vorteil bietet Power-to-X?

Der Vorteil an Power to X und den so erzeugten Kraftstoffen ist, dass diese teilweise über existierende Infrastrukturen (z.B. Tankstellen oder Gasnetz) verfügen und sich daher direkt nutzen lassen. Power to X Wasserstoff lässt sich langfristig speichern und dient bereits heute als bspw. Treibstoff in der Brennstoff­zellen-Technologie.

Quellen

[1] https://www.denaAC.de/fileadmin/dena/Dokumente/Pdf/607/9264_Power_to_X_Technologien.pdf
[2] https://www.tuvsud.com/de-de/indust-re/klima-und-energie-info/power*-to-x#:~:text=Und%20so%20funktioniert%20es%20im,Wasserstoffmolek%C3%BCle%20und%20ein%20Sauerstoffmolek-%C3%BCl%20aufgespalten.
[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Power-to-X#Einteilung
[4] https://solarenergie.de/hintergrundwissen/solarenergie-nutzen/sektorenkopplung/power-to-x
[5] https://www.bmuv.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Klimaschutz/factsheet-_ptx_lab_lausitz_bf.pdf