Grüne Gase

Der Weg zu einem CO2-neutralen Energiesystem

Quellen, Weiter­verwertung, Transport und Nutzung von grünen Gasen

Die Energiebranche ist im Wandel, eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes wird forciert. OGE als klassischer Fernleitungs­netz­betreiber hat sich zum Ziel gesetzt, die Energie­wende aktiv zu unter­stützen und dabei lang­jährige Erfahrung mit neuen Techno­logien zu verknüpfen. Dabei sind Grüne Gase in Ver­bindung mit er­neuer­barem Strom und viele weitere Fach­begriffe in aller Munde. Doch welche so­ge­nannten „Grünen Gase“ gibt es über­haupt, wo kommen sie her oder wie werden sie her­gestellt und wofür können sie ge­nutzt werden?

Ausgangslage:
Erdgas

Transport von Erdgas quer durch Deutschland – das ist das Kern­geschäft der OGE. Der fossile Brenn­stoff stammt aus erdgas­fördernden Ländern u. a. Norwegen oder Russland und wird über Fern­leitungs­netze verteilt, an nach­gelagerte Netze über­geben und dient am Ende unter­schiedlichsten End­kunden, wie z. B. Haus­halten, der Industrie oder der Mobilitäts­branche.

Erdgas
Erdgas
Erdgasleitung

Biogas

Biogas wird aus Biomasse gewonnen, also z. B. aus Agrar­abfällen, Gülle oder nach­wachs­enden Roh­stoffen. Biogas­anlagen sind bereits heute an verschie­den­sten Stellen an das Gas­netz ange­schlossen, und er­setzen schon heute 1 % des fossilen Erdgases.

CO2
Biogasanlage
Aufbereitetes
Biogas
Biogas
Erdgasleitung

Dekarbonisierter
(blauer und türkiser)
Wasserstoff

Obwohl Wasser­stoff das am häufig­sten vor­kommende Element im Uni­versum ist, kommt es in seiner reinen Form auf un­serem Pla­neten kaum vor. Zwei gängige Verfahren zur Gewin­nung von Wasser­stoff aus Erdgas sind die Dampf­reformierung und die Erd­gas-Pyrolyse.

Bei der Dampf­reformierung wird CO2 abgeschieden, das dann gespeichert (CCS) oder weiter­verwertet werden kann (CCU). So wird der Ausstoß von CO2 reduziert. Als Neben­produkt der Pyrolyse entsteht Kohlen­stoff. Dieses feste Granulat kann sicher gelagert und später als Roh­stoff wieder­verwendet werden.

Dampf­reformierung
Pyrolyse
CO2
C
H2
CCS – Carbon Capture and Storage
Schiff
Speicher
CCU – Carbon Capture and Usage
Industrie
Erdgasleitung
Wasserstoffleitung

Power-to-Gas: erneuerbarer (grüner) Wasserstoff

Der Begriff Power-to-Gas bezeichnet die Erzeu­gung von synthe­tischen Gasen aus Strom. Das hierbei ange­wendete Ver­fahren ist die Elektrolyse. Wird hierfür Strom aus regenerativen Energien genutzt, erfolgt die Erzeu­gung von Wasser­stoff emissions­frei. Somit kann durch Power-to-Gas ein wichtiger Beitrag zum Klima­schutz und zum Gelingen einer integrierten Energie­wende geleistet werden.

Wird hierfür Strom aus regene­rativen Energien genutzt, erfolgt die Erzeu­gung von Wasser­stoff emissions­frei.

Somit kann durch Power-to-Gas ein wichtiger Beitrag zum Klimas­chutz und zum Gelingen einer inte­grierten Energie­wende geleistet werden.

Strom aus
erneuerbaren Energien
H2O
Elektrolyse
O2
H2
Blending
Methanisierung
+
CO2
SNG
Erdgasleitung
Wasserstoffleitung

Wofür können Grüne Gase genutzt werden?

Wasserstoff wird als ein Energie­träger der Zukunft insbe­sondere beim Energiemix eine wichtige Rolle spielen. Dabei ist es wichtig, vorhandene Infra­struktur best­möglich zu nutzen und ziel­gerichtet weiter­zu­entwickeln, damit Wasser­stoff als Energie­träger in verschie­densten Bereichen zum Einsatz kommen kann.

Mobilität
Haushalte/Wärme
Industrie
Kraftwerke/
Stromerzeugung
Erdgasleitung
Wasserstoffleitung

Glossar

Biomethan/Biogas

Biomethan, auch Biogas genannt, ist ein Gas, welches durch die Ver­gärung von Bio­masse entsteht. Nach der Auf­bereitung (Trocknung, CO2-Abscheidung und Ent­schwefelung) hat Bio­methan vergleich­bare chemische und brenn­technische Eigen­schaften wie Erdgas. Es kann daher als Ersatz für Erdgas in das öffent­liche Gas­netz einge­speist werden.

Blending

Als Blending wird die Mischung unter­schiedlicher Flüssig­keiten oder Gase bezeichnet. Im Zusammen­hang mit Grünen Gasen ist die Mischung von Erdgas und alter­nativen Brenn­gasen wie bei­spiels­weise Wasser­stoff gemeint.

CCS

Carbon Capture and Storage bezeichnet ein Ver­fahren, das der Vermin­derung von CO2-Emissionen in tech­nischen Prozessen dient. Das CO2 wird aus dem Abgas einer tech­nischen Anlage abge­schieden und in unter­irdischen Lager­stätten gespeichert.

CCU

Carbon Capture and Utilization bezeichnet die Ab­scheidung von CO2 aus den Abgasen von tech­nischen Anlagen und an­schließende Weiter­verwendung in chemischen Prozessen. Im Gegen­satz zum CCS wird das abge­schiedene CO2 nicht gespeichert, sondern weiter­verwendet. Bei­spiele für die Abnehmer von CO2 sind die Lebens­mittel­industrie (Mineral­wasser) oder die Produ­zenten von Feuerlöschern.

CNG

Compressed Natural Gas ist ein anderer Ausdruck für kompri­miertes Erdgas. CNG wird als Kraft­stoff in der Mobi­lität verwendet.

Dampfreformierung

Die Dampfreformierung ist ein Verfahren zur Her­stellung von Wasser­stoff auf Basis von kohlen­stoff­haltigen Roh­stoffen, über­wiegend Erd­gas. In einem mehr­stufigen Ver­fahren wird das im Erd­gas ent­haltene Methan (CH4) unter Zugabe von Wasser­dampf (H2O) bei hohen Tempe­raturen aufge­spalten in Kohlen­stoff­monoxid (CO) und Wasser­stoff (H2). Unter Anwendung eines Kataly­sators wird der Groß­teil des CO mit Wasser­dampf zu CO2 umgesetzt. Es ist möglich, das im Prozess frei­werdende CO2 abzuscheiden, um es zu speichern oder weiter­zu­verwenden (siehe CCS und CCU).

Elektrolyse

Aufspaltung von chemischen Ver­bindungen mithilfe von elek­trischer Energie. Im Kontext der Grünen Gase ist die Zer­legung von Wasser in Wasser­stoff und Sauer­stoff gemeint.

Erdgas

Erdgas ist ein brenn­bares, natürlich ent­standenes Gas­gemisch, das in unter­irdischen Lager­stätten vorkommt. Haupt­bestand­teil von Erd­gas ist Methan (CH4).

Vorhandene Infrastruktur

Die bereits vorhandenen Gas­leitungen können grund­sätzlich auch für den Transport von Wasser­stoff genutzt werden. Der Aufbau eines Wasser­stoff­netzes ist also zu einem großen Teil durch Umstellung von Erdgas­leitungen für den Transport von Wasser­stoff möglich. Da kein voll­ständiges neues Wasser­stoff­netz errichtet werden muss, können sowohl Zeit als auch Geld gespart werden.

Kohlenstoff (C)

Kohlenstoff ist ein chemisches Element, welches unter Norm­bedingungen in einem festen Zustand vorliegt. Bei der Pyrolyse wird Kohlen­stoff in Form von Ruß abgeschieden.

Kohlenstoffdioxid (CO2)

Kohlen­stoff­dioxid oder Kohlen­dioxid ist eine chemische Verbindung aus Kohlen­stoff und Sauer­stoff. Bei Norm­bedingungen ist es ein unbrenn­bares und farb­loses Gas. CO2 ist das bekann­teste Treib­haus­gas. Das soge­nannte CO2-Äquivalent ist ein Maß dafür, wie klima­schädlich ein Treib­haus­gas ist.

LNG

Liquefied Natural Gas ist Erd­gas, das durch Ab­kühlung auf unter -160 °C verflüs­sigt wird und dadurch stark an Volumen verliert. Es kann aufgrund des geringen Volumens (ca. 1/600 des gas­förmigen Zu­stands) in wärme­isolierten Tanks per Schiff über weite Ent­fer­nungen trans­portiert werden.

Methanisierung

Als Methanisierung wird der chemische Prozess zur Erzeugung von synthe­tischem Methan bezeichnet. Hierzu wird Wasser­stoff durch Hinzu­nahme von Kohlen­stoff­monoxid (CO) oder Kohlen­stoff­dioxid (CO2) aufbereitet. Der Prozess kann entweder mit­hilfe eines Kataly­sators oder unter Einsatz von Mikro­organismen erfolgen.

Power-to-Gas

Die Umwandlung von elek­trischem Strom in andere Energie­träger wird als Power-to-X bezeichnet. Eine Aus­prägung von Power-to-X ist Power-to-Gas, welches die Um­wandlung von elek­trischem Strom in brenn­bare Gase (z.B. Wasser­stoff oder Methan) mit­hilfe von Elektro­lyse bezeichnet. Im Ver­gleich zum Strom können Gase besser ge­speichert und im vor­handenen Gas­netz transpor­tiert werden.

Pyrolyse

Pyrolyse ist ein chemisches Verfahren, bei dem Kohlen­stoff­verbindungen bei hohen Tempera­turen und in Abwesen­heit von Sauer­stoff in ihre Bestand­teile ge­spalten werden. Bei der Pyro­lyse von Erdg­as wird das enthal­tende Methan (CH4) in Wasser­stoff (H2) sowie elemen­taren Kohlen­stoff (C) ge­spalten.

Sektorenkopplung

Als Sektoren­kopplung (auch Sektor­kopplung) wird die Ver­netzung von unter­schied­lichen Netzen (Strom, Wärme, Gas, Mobilität) und Industrien be­zeichnet. Ziel der Sektoren­kopplung ist die Aus­nutzung von Synergie­effekten zwischen den unter­schied­lichen Bereichen. Ein konkretes Beispiel für die Sektoren­kopplung bei OGE ist die Nutzung von Überschuss­strom für den Antrieb von Verdichtern.

SNG

Synthetic Natural Gas ist eine Bezeich­nung für synthe­tisches Erdgas (siehe Methanisierung).

Wasserstoff (H2)

Wasserstoff ist das am häufigsten vor­kommende chemische Element im Universum und das erste Element im Perioden­system. Unter Norm­bedingungen ist Wasser­stoff ein farb- und geruchs­loses Gas. Wasser­stoff hat eine ge­ringere Energie­dichte als Methan; bezogen auf das Volumen hat Wasser­stoff nur etwa ein Drittel der chemischen Energie von Erd­gas. Wasser­stoff kann sowohl als Energie­träger als auch als Roh­stoff für die chemische Industrie genutzt werden. Beim Betrieb von Brenn­stoff­zellen mittels Wasser­stoff werden keine schäd­lichen Emissionen frei­gesetzt, sondern nur Wasser. Der über­wiegende Teil der globalen Wasser­stoff­produktion erfolgt heute auf Basis von fossilen Energie­trägern (siehe Dampf­reformierung und Pyrolyse). Ein kleiner Anteil Wasser­stoff wird mittels Elektro­lyse produziert.

Grauer Wasserstoff

Aus fossilen Energie­trägern erzeugter Wasser­stoff, bei dessen Produktion CO2 frei wird und in die Atmo­sphäre gelangt.

Dekarbonisierter (blauer) Wasserstoff

Über Dampf­reformierung erzeugter Wasser­stoff; Ab­scheidung und Speicherung bzw. Nutzung von frei­werdendem CO2.

Dekarbonisierter (türkiser) Wasserstoff

Über Pyrolyse erzeugter Wasser­stoff. Speicherung bzw. Nutzung des an­fallenden elementaren Kohlen­stoffs.

Erneuerbarer (grüner) Wasserstoff

Aus Elektro­lyse unter Nutzung von rege­nerativ erzeugtem Strom erzeugter Wasser­stoff.