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Kopernikus-Projekt legt neue Power-to-X-Roadmap vor
Wie nachhaltig synthetisierte Kraftstoffe Teil einer emissionsneutralen Energieversorgung werden könnten

Mit dem Kopernikus-Projekt untersucht das Bundesforschungsministeriums (BMBF), wie ein CO2-neutrales Deutschland aussehen könnte. In den vier Unterprojekten geht es nicht nur um technologischen Fortschritt, sondern auch darum, wie er in das Energiesystem und die Gesellschaft von morgen integriert werden kann.

Was ist P2X, Power-to-X oder PtX?

Power-to-X, kurz: PtX oder P2X, ist der Oberbegriff für Technologien, die mit der Energie des erneuerbaren Stroms andere Energieträger erzeugen. In der Regel werden Gase wie Wasserstoff oder Methan (Erdgas) oder flüssige Brennstoffe wie Methanol erzeugt, die gut speicherbar aber auch noch anderweitig einsetzbar sind. Zum Teil wird auch die Herstellung fester Kunststoffe auf Basis des so erzeugten Wasserstoffs in Verbindung mit Kohlendioxid dazu gezählt. Ziel ist es, klimaneutral gewonnene Energie für Bereiche verfügbar zu machen, die nicht direkt aus erneuerbaren Quellen versorgt werden können – dazu zählen insbesondere die Sektoren Verkehr und Wärme.

Nun haben die Forschenden den Plan für Phase III des Unterprojekts „P2X“ (Power-to-X) vorgelegt, das sich mit der Umwandlung elektrischer Energie in andere Energieträger wie Wasserstoff oder Methanol beschäftigt. Die Roadmap 3.0 weist den Weg für die praktische „Umsetzung der entwickelten Technologien in Groß-Demonstratoren“, wie es auf der Projektseite des BMBF heißt.

Bewertungsphase vor dem Abschluss

Nachdem in Phase I (2016 bis 2019) des Kopernikus-Projekts P2X-Technologien zur Synthetisierung von Treibstoffen erforscht und weiterentwickelt wurden, geht es in der noch laufenden Phase II (2019 bis 2022) um deren Integration in Wertschöpfungsketten: von der elektrochemischen Umwandlung bis zur Bereitstellung von Treib- und Brennstoffen. Zudem soll das Potenzial zur Reduktion der Treibhausgasemissionen gegenüber Herstellung und Verbrauch konventioneller Treibstoffe bewertet werden.

Die neue Roadmap für Phase III (2022 bis 2025) enthält bereits einige Erkenntnisse über die Voraussetzungen, unter denen P2X-Technologien wirtschaftlich effizient und für den Klimaschutz effektiv eingesetzt werden können. Da die Forschungen vor der Novellierung des Klimaschutzgesetzes abgeschlossen wurden, liegt ihnen das Jahr 2050 für die Klimaneutralität zugrunde. Mittlerweile hat die Bundesregierung die Zielmarke 2045 ausgegeben. Dies verändert aber die grundsätzlichen Erkenntnisse nicht.

Die Voraussetzungen müssen stimmen

Demnach ist der Einsatz von P2X unverzichtbar. Die nachhaltig erzeugten Treibstoffe müssten aber vor allem in Bereichen eingesetzt werden, „in denen keine alternativen, effizienteren Technologien verfügbar sind oder in denen Kohlenstoffträger für die stoffliche Nutzung benötigt werden“, heißt es in dem 184 Seiten umfassenden Dokument.

Zudem hat das Forscher-Team ausgerechnet, dass sich die Treibhausgasemissionen erst dann durch P2X senken ließen, wenn die durchschnittlichen Emissionen der Stromerzeugung unter 200 Gramm CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde liegen. Derzeit liegen sie etwa noch doppelt so hoch.

Der Hintergrund: Die Erzeugung von Synthese-Treibstoffen erhöht den Strombedarf. Wenn der zusätzliche Strom nicht aus emissionsneutralen Quellen erzeugt werden kann, müssen konventionelle einspringen, welche wieder die Emissionen steigen lassen. Dann ist es klimafreundlicher, gleich die herkömmlichen Energieträger zu nutzen.

Energieimporte bleiben unverzichtbar

Der wirtschaftliche Betrieb von P2X-Anlagen wird auf absehbare Zeit nur unter sehr hoher Auslastung möglich sein. Deshalb kommt das Kopernikus-Team zu dem Schluss, dass sie vornehmlich mit Offshore-Windkraftanlagen zu koppeln wären, weil diese die nötige Erzeugungs-Konstanz erbringen.

Zu den Erkenntnissen gehört aber auch, dass Deutschland angesichts seines hohen Bedarfs voraussichtlich von Energie-Importen abhängig bleiben wird. Darum erwägt die Studie in verschiedenen Szenarien unter anderem unterschiedliche Importmöglichkeiten.

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