Potentialanalyse Power-to-Gas in der Schweiz

Diese Studie untersucht die technische Machbarkeit sowie die Potentiale von Power-to-Gas
(PtG) für die Umwandlung von überschüssigem Strom in chemische Energieträger (Wasserstoff,
Methan, flüssige Kohlenwasserstoffe, etc.) in der Schweiz.
Grundsätzlich ist die technische Machbarkeit von PtG gegeben, jedoch sind die spezifischen
Kosten vergleichsweise hoch. Die hohen Kosten ergeben sich auch durch die geringen Wirkungsgrade
von rund 55% (700 bar Tankstellen-Wasserstoff) bzw. 45-50% (200 bar Methan oder
flüssige Kohlenwasserstoffe) aufgrund der notwendigen Umwandlungsschritte. PtG ist deshalb
ausschliesslich nur in Verbindung mit Stromüberschüssen aus erneuerbaren Quellen sinnvoll.
Wird fossile Elektrizität verwendet, ist die CO₂-Bilanz in jedem Fall negativ.
Erneuerbare Stromüberschüsse ergeben sich in der Schweiz in Zukunft, wenn der Atomstrom
durch Photovoltaik (PV) ersetzt werden soll. Damit die jährlich 25 TWh_el Atomstrom durch PV
ersetzt werden können, müssten 50% der “geeigneten” Dachflächen mit PV ausgebaut werden.
Um die PV-Überschüsse am Mittag in die Abend-/Nachtstunden zu verschieben, ist zudem
ein 24h-Tag-/Nachtausgleich (z.B. mittels Batterien, Pumpspeicherkraftwerken, etc.) sinnvoll.
Durch diesen Ausgleich werden die anfallenden Stromüberschüsse verteilt und Leistungsspitzen
geglättet. Beides ist für einen Betrieb von PtG-Anlagen erforderlich.
Nach Abzug des Tag-/Nachtausgleichs – bei einem PV-Ausbau mit 50% der “geeigneten”
Dachflächen – resultiert im Durchschnitt ein jährlicher Stromüberschuss von 10.8 TWh_el (davon
10.4 TWh_el im Sommer), die entweder abgeregelt oder durch PtG umgewandelt werden
müssen. Der bisher praktizierte Export von Stromüberschüssen in Nachbarländer wird aufgrund
des dortigen PV-Zubaus mit grosserWahrscheinlichkeit nicht mehr funktionieren.
Am wirtschaftlichsten können PtG-Produkte in der Mobilität abgesetzt werden, da dort die
Energiekosten an den Gesamtkosten relativ gering sind und der Druck zur CO₂-Reduktion
hoch ist. Aufgrund des hohen Reifegrads der Methanproduktion und der Verfügbarkeit von
Gasfahrzeugen wurden diese Abschätzungen nur für Methan als Treibstoff für Gasfahrzeuge
vorgenommen. Basierend auf den o.g. Überschüssen besteht das energetische Potential, gegen
1 Mio. Gasfahrzeuge ganzjährig mit Methan zu betreiben. Berücksichtigt man dabei Skaleneffekte
und in der Schweiz vorgesehene gesetzlichen Massnahmen zeigt sich, dass dies wirtschaftlich
zwar anspruchsvoll, aber möglich wäre.
Auch nutzbares CO₂ für die Methanisierung ist in der Schweiz genügend vorhanden, jedoch
oft nicht in der Nähe von grossen Stromproduzenten wie Wasserkraftwerken, die für PtG nötig
wären, um Netzentgelte einzusparen. Es lohnt sich deshalb, in diesem Kontext auch die reine
Wasserstoffnutzung wie auch die atmosphärische CO₂-Versorgung weiter voranzutreiben.