Energiewende: Power-to-X-Technologien für die Sektorenkopplung

Wegen der Volatilität der Erneuerbaren Energien steigen die Flexibilitätsanforderungen insbesondere im Bereich der Stromerzeugung und -nutzung enorm. Dabei steht immer die Anpassung von Erzeugereinheiten an die unterschiedlichen Bedarfe im Vordergrund und es wird zunehmend schwieriger, die Bereitstellung und Bedarfe zu synchronisieren. Eine Lösung wäre, möglichst alle „Sektoren“ gemeinsam zu betrachten und zu kombinieren. Dabei können Power-to-X(PtX)-Technologien zur Umsetzung und Realisierung der Sektorenkopplung eingesetzt werden.

Oft ist Wasserstoff die Basis für die PtX-Prozesskette. Aus der mit regenerativ erzeugtem Strom betriebenen Wasserelektrolyse kann der sogenannte „grüne“ Wasserstoff gewonnen werden. Anschließend entsteht beispielsweise aus einer Reaktion von Wasserstoff mit Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff Methan oder Ammoniak, die vielfältig eingesetzt werden können. Außerdem ermöglicht die Erzeugung von flüssigen Kohlenwasserstoffen aus regenerativem Strom und CO₂ über sogenannte Power-to-Liquid (PtL)-Verfahren eine Umstellung auf defossilisierte Kraft-, Brenn- und Chemiegrundstoffe. Auch in solchen Anwendungsgebieten, die nicht über eine direkte Elektrifizierung oder Nutzung von Gasen adressiert werden können. 

VDI-Agenda "Power-to-X-Technologien für die Sektorenkopplung"

Die neue VDI-Agenda "Power-to-X-Technologien für die Sektorenkopplung" informiert über die umfangreichen Aktivitäten im Rahmen der Richtlinienreihe VDI 4635 „Power-to-X“. Damit sollen Doppelarbeit und vor allem Widersprüche in technischen Regelwerken vermieden werden.

Durch die Interdisziplinarität des Fachgebiets und die teils noch jungen Technologien existiert noch kein einheitliches System zur Vergleichbarkeit bezüglich Mess- und Nachweismethoden oder der Angabe und Bezeichnung von Systemparametern. 

Darum betrachtet der Richtlinienausschuss VDI 4635 PtX alle Einzelprozesse und alle Prozessketten von PtX. Um Anlagen und einzelne Prozesse miteinander vergleichen zu können, werden in der Richtlinienreihe VDI 4635 PtX insbesondere die technischen Parameter der verschiedenen Prozesse der PtX-Kette definiert und standardisiert. Zudem werden Aspekte der Planung, Auslegung, Inbetriebnahme und Betrieb, Genehmigungs- und Sicherheitsfragen sowie systemische Aspekte adressiert.
Die Richtlinienreihe ist als Baukastensystem mit mehreren Teilen vorgesehen. Folgende PtX-Prozesse werden in separaten Arbeitsgruppen und dazugehörigen Blättern betrachtet:

• Power-to-X 
• Power-to-Gas
• Power-to-Liquid
• Power-to-Solids 
• Power-to-Heat

Richtlinienprojekt VDI 4635 „Power-to-X“

Dabei werden nicht nur die eigentlichen Umwandlungspfade (PtX) behandelt, sondern auch die jeweils relevanten Technologien sowie die erforderlichen Komponenten. 

Derzeit werden folgende Einzelprozesse im Detail betrachtet:

• Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse 
• Bereitstellung von Kohlenstoffoxiden
• Methanisierung
• Erzeugung flüssiger Kohlenwasserstoffe
• Ammoniaksynthese
• Systemische Aspekte von PtX-Anlagen

Zurzeit arbeiten mehr als 130 Mitglieder an der Richtlinienreihe. Sie kommen aus den Bereichen Industrie, Wirtschaft, Wissenschaft und Verbände. In der VDI-Richtlinienarbeit sind außerdem der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) sowie die Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. (DECHEMA) und die Arbeitsgemeinschaft Fernwärme (AGFW) eingebunden. Dadurch werden Begriffe harmonisiert und Doppelarbeit vermieden. Auch Vertreter der TÜV SÜD Industrie Service GmbH und der TÜV Rheinland Industrie Service GmbH unterstützen die Richtlinienarbeit mit ihrer Expertise im Bereich Genehmigungen, Sicherheit und Inbetriebnahme.

Weiterführende Informationen zum Richtlinienprojekt VDI 4635 „Power-to-X“ finden Sie in der VDI-Agenda „Sektorenkopplung mit Power-to-X“.