In einem eigenen Projekt untersucht das Bundesforschungsministerium seit 2016 Power-to-X-Technologien für die Sektorkopplung. Diese Technologien sollen es ermöglichen, Energie aus erneuerbarer Stromerzeugung als Grundlage für Mobilität oder Chemieproduktion zu nutzen. Nun liegt eine erste Roadmap vor, welche die verfügbaren Technologien einordnen und im Hinblick auf Nachhaltigkeit bewerten soll. Bisher sind rund 50 Einrichtungen an dem Projekt beteiligt.
Dem Autorenteam zufolge ist es für die Berechnung fundierter Lebenszyklus-Analysen noch zu früh. Aber es sei möglich, in einigen Bereichen notwendige Randbedingungen wie Rohstoffverfügbarkeit oder Effizienzgerade für die untersuchten Technologien zu formulieren, die bei der weiteren Bearbeitung hilfreich sein werden. Zudem enthalte das Dokument neben Kapiteln zur politischen Einordnung, einer Darstellung der angewandten Methoden, der vorläufigen Analyse verschiedener Anwendungen und einem Fazit auch ein eigenes Kapitel zu offenen Fragen, die aus der Berücksichtigung unterschiedlicher Interessen und Blickwinkel innerhalb des Projekts entstanden seien.
Zielkonflikte bei Power-to-X-Technologien
Insgesamt zeigt sich dem Autorenteam zufolge, dass der Zielkonflikt zwischen Wirtschaftlichkeit der Produktion und Stabilisierung des Stromnetzes je nach Produkt sehr komplex sein kann. Im Bereich synthetischer Kraftstoffe gebe es vor allem für den Schiffs- und Flugverkehr realistische Chancen für Power-to-X-Technologien, doch stelle sich gerade bei großvolumigen Produkten schnell die Frage nach dem Standort. Neben erneuerbarem Strom würden auch CO2-Quellen – beispielsweise Direktgewinnung aus der Luft, CO2 aus Biogasanlagen oder aus Industrieprozessen – und Wasser benötigt. Andererseits müssten die Produkteigenschaften kompatibel sein mit der Infrastruktur und dem Folgeprozess der Anwendung. Daraus würden sich Randbedingungen für die Ansiedlung von PtX-Anlagen ergeben, die von der industriellen Großanlage bis zu Containerlösungen reichen könnten.
Ein besonderes Augenmerk der Roadmap liegt auf Elektrolysetechnologien, die für fast alle stofflich orientierten Power-to-X-Technologien den ersten Schritt der Prozesskette bilden. Vorteil der Elektrolyse sei, dass die Prozesse ihre elektrische Leistung in der Regel sehr dynamisch variieren können. Damit könne man sie neben der Herstellung von Produkten auch für die Netzstabilisierung einsetzen, wenn aufgrund mangelnden Netzausbaus lokale Stromnetzengpässe auftreten.
Vorläufiges Fazit der Roadmap: Die zukünftige Bedeutung der Power-to-X-Technologien hängt entscheidend von der zukünftigen Entwicklung des Energiesystems ab. Das Hauptaugenmerk müsse dabei auf der weiteren Defossilisierung der Stromversorgung liegen. Ob und ich welchen Anwendungen Power-to-X-Technologien zum Einsatz kommen, hänge nicht zuletzt von der Frage ab, ob dieser Einsatz auch regulatorisch unterstützt wird.