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Ökologische Bewertung der inländischen Erzeugung synthetischer Gase Lebenszyklusanalyse der Wasserstoffherstellungsverfahren Schmutzwasser-Plasmalyse und Elektrolyse sowie der untertägigen und chemischen Methanisierung am Beispiel der Stadt Berlin

Fossile Energieträger deckten im Jahr 2021 noch immer über 80 Prozent des Primärenergieverbrauchs in Deutschland. Obwohl eine deutliche Reduktion des Gasverbrauchs für die Klimaschutzziele und für eine höhere Versorgungssicherheit unverzichtbar ist, wird Gas auch zukünftig etwa in der Industrie, in der Fernwärmeerzeugung und als Energiespeicher gebraucht. Dieser Bedarf muss perspektivisch über Wasserstoff und synthetisches Methan sowie teilweise über Biomethan gedeckt werden. Neben Wasserstoffimporten kann die inländische Produktion solcher Gase einen Beitrag leisten. Die Studie vergleicht Ökobilanzen von zwei Verfahren der Wasserstoffherstellung – Schmutzwasser-Plasmalyse und Elektrolyse – sowie zwei Verfahren der Methanherstellung – untertägige Methanisierung und chemische Methanisierung.

Die Ökobilanz-Studie zeigt am Beispiel des Standortes Berlin, unter welchen Rahmenbedingungen die untersuchten Verfahren im Vergleich zu Erdgas Umweltvorteile haben. Als Varianten werden verschiedene Standortkonzepte und Strommixe berücksichtigt. Fazit: Von den betrachteten Varianten der Wasserstoffproduktion hat die Schmutzwasser-Plasmalyse mit einem Strommix aus Wind- und PV-Strom den größten ökologischen Nutzen in den betrachteten Wirkungskategorien. Auch das Elektrolyseverfahren ist vor allem mit Blick auf die Klimawirkung zu empfehlen, sofern die Abwärme der Elektrolyse genutzt werden kann und erneuerbarer Strom für den Betrieb eingesetzt wird. Bei der Methanproduktion lässt sich im Vergleich zu konventionellem Erdgas sowohl mit der untertägigen Methanisierung als auch mit der chemischen Methanisierung eine deutliche Reduktion der Treibhausgasemissionen erzielen. Voraussetzung dafür ist, dass bei der Herstellung des benötigten Wasserstoffs wie auch bei der Methanisierung erneuerbarer Strom eingesetzt wird.

Als Fallbeispiel dient ein seit 2017 stillgelegter unterirdischer Erdgasspeicher in Berlin-Charlottenburg: Das Projekt untersuchte, ob er nach dem Power-to-Gas-Prinzip künftig als Energiespeicher für Strom aus erneuerbaren Quellen genutzt werden könnte. Es zeigte sich, dass dieser Standort für eine untertägige Methanisierung keine optimalen Bedingungen bietet. Das Verfahren sollte dennoch für andere Standorte weiter untersucht und erprobt werden. In Berlin und generell in Städten ist eine Wasserstoffproduktion mit Plasmalyse und Elektrolyse aus ökologischer Sicht zu empfehlen, weil gerade im urbanen Raum Abwärmepotenziale gut genutzt werden können. 

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