Die einzige bekannte Möglichkeit, Energie aus Windkraft oder Solarstrom langfristig speicherbar und transportierbar zu machen, ist die Herstellung von Wasserstoff als strombasiertes Gas. Dieses könnte auch zu anderen, dann ebenfalls strombasierten Gasen wie Ammoniak oder Methan verarbeitet werden. Auch eine Verarbeitung zu flüssigen Kohlenwasserstoffen (synthetische Kraftstoffe) ist technisch möglich, allerdings kaum wirtschaftlich lohnend, da diese nur in Verbrennungskraftmaschienen mit hohen Verlusten nutzbar sind. Nur dort, wo die Nutzung von Wasserstoff technisch nicht machbar sein sollte, wie vielleicht im Flugverkehr, könnte dies sinnvoll sein.
Was sind die richtigen nachhaltigen Anforderung an strombasierte Gase?
Ihre Herstellung muss vollkommen CO2-frei erfolgen, mindestens aber mit deutlich (mehr als ein Drittel) weniger CO2-Emissionen verbunden sein, als die Nutzung von Erdgas.
Als Energiequellen für ihre Gewinnung kommen nur Windkraft und Solarstrom in Frage.
Die Nutzung von Wind- oder Solarstrom für die Gasherstellung keine Erhöhung der CO2-Emissionen im Gesamtsystem hervorrufen. Das bedeutet nicht, dass die konkreten Wind- oder Solaranlagen für die H2-Gewinnung zusätzlich zu vorhandenen Anlagen errichtet werden müssen. Es ist vollkommen ausreichend, dass durch hinreichenden Zubau von Wind und PV die CO2-Emissionen des Gesamtsystems sinken.
Hier ist insbesondere zu beachten, dass z.B. der Einsatz von H2 aus Windstrom in Fahrzeugen mehr CO2 vermeiden kann als bei der Netzeinspeisung (Strommix), wie folgende einfache Rechnung zeigt (genauere Rechnung siehe hier):
Die Nutzung der Energie aus 1 Kilowattstunde Diesel oder Benzin setzt 0,27 kg CO2 frei. Bei einem Verbrauch von 5 … 10 l/100 km braucht man 0,5 … 1 kWh pro Kilometer und setzt damit 0,.135 … 0,27 kg CO2 frei. Der Verbrauch eines Wasserstofffahrzeuges liegt bei 33 kWh/100 km im Fahrzeug und unter Berücksichtigung von 65% Wirkungsgrad bei H2-Gewinnung, Verdichtung und Transport ergeben sich 47 kWh/100 km bzw. 0,47 kWh/km. Mit 1 kWh Windstrom kann man also 2,1 km fahren und spart damit 0,26 … 0,57 kg CO2.
Verstärkend wirkt sich aus, dass Fahrzeuge, welche 50 km mit Strom und 500 km mit H2 fahren können, alltagstauglich sind und also viele Käufer finden werden – mit dem Ergebnis, dass die überwiegenden Kurzstrecken mit Strom gefahren werden und so die CO2-Ersparnis durch erneuerbare gewonnenen Wasserstoff ein Vielfaches grösser ist bei bei obiger Rechnung.
Mit weiterem Ausbau erneuerbarer Energie ist die CO2-Ersparnis über Brennstoffzellenfahrzeuge also grösser als bei Netzeinspeisung des Stromes. Dies zeigt, dass die „Zusätzlichkeit der erneuerbaren Stromerzeugung“ für die Gewinnung strombasierter Gase kein geeignetes Kriterium ist. Es kommt nur auf die CO2-Emissionen im gesamten Energiesystem an. Der Ausbau erneuerbarer Energien und die entsprechenden Ausschreibungsmengen müssen sich schlicht an den für alle Sektoren benötigten Strommengen orientieren.
Kein Netzausbau für strombasierte Gase, da zu teuer: Da die Erzeugung dieser Gase aus PV und Windkraft mit 1000 – 4000 Volllaststunden erfolgen muss UND davon nur Teilmengen des Stromes genutzt werden können, weil mindestens die Hälfte für die Netzeinspeisung benötigt wird, werden Anlagen zu Gewinnung strombasierter Gase nicht mit wesentlich mehr als 2000 Volllaststunden betrieben werden können. Niemand wünscht sich das, aber es ist unumgänglich. Es kommt also darauf, die H2-Herstellung so billig wie möglich zu machen. Wichtig aber ist, dass ein Netzausbau für eine so geringe Auslastung viel zu teuer wäre. Vielmehr muss der Wasserstoff in räumlicher Nähe zur Wind- und PV-Stromgewinnung hergestellt werden. Der Strom ist über eine Direktleitung zu transportieren, denn diese sind viel kostengünstiger als öffentliche Leitungen, weil sie keiner Redundanz unterliegen und die Eigenkapitalverzinsung für solche Leitungen viel kleiner ist, als die staatlich garantierte der Netzbetreiber.
Kein Kohlenstoff aus fossilen Quellen darf für strombasierte Gase genutzt werden, denn damit würde die CO2-Emission nur verschoben. Kohlenstoff aus Biogas oder Luft könnte dagegen genutzt werden. Übergangsweise käme lediglich Kohlenstoff aus unvermeidbaren fossilen Quellen in Frage, wobei klare zeitliche Begrenzungen vorgegeben sein müssten.
Voraussetzung für einen Markthochlauf strombasierter Gase sind auf jeden Fall eine gleich hohe CO2-Bepreisung in allen Sektoren, gleich hohe Abgaben und Steuern auf alle Energien pro deren CO2-Emission und die Abschaffung der vielen Hemmnisse für Power-to-Gas.
Was ist für strombasierte Gase unwichtig bzw. falsch?
Falsch wäre auf jeden Fall eine übergangsweise Lockerung der obigen Kriterien mit der Begründung, es bedürfe eines Anschubes. Diese Begründung ist nicht stichhaltig. Es bedarf lediglich der richtigen regulatorischen Rahmenbedingungen für Power-to-Gas, um einen Markthochlauf zu ermöglich. Jede Lockerung würde nur zu massiven Fehlanreizen und Fehlentwicklungen führen – am Ende käme es dann nur zu starken Rufen, die CO2-basierte H2-Gewinnung immer weiter zu stützen, um Arbeitsplätze zu sichern etc.
Die Nutzung von Wind- oder Solarstrom für strombasierte Gase ist kein Letztverbrauch. Es handelt sich im eigentlichen Sinne um garkeinen Stromverbrauch im klassischen Sinne, sondern um die Herstellung eines Energieträgers aus Windkraft oder Solarenergie. Dass in einem Zwischenschritt Strom genutzt wird, ist vollkommen irrelevant. Man könnte schliesslich Wasserstoff auch aus Sonne oder Wind ohne die Stromzwischenstufe erzeugen (wenngleich wohl kaum wirtschaftlich).
Abregelung ist nicht relevant: Es ist unsinnig, zu glauben, dass der Strom für die Herstellung strombasierter Gase nur aus sonst abgeregelten Mengen könnte. Dafür sind diese Mengen heute viel zu gering – sie gehören vielmehr in die Windspeicherheizung. Andererseits: Der Abregelung wird man auch nicht mit dem Ausbau der Stromnetze entgegenwirken können, da hilft tatsächlich nur der zügige Ausbau der erzeugungsnahen Sektorkopplung. Wenn aber die heutigen Abregelmengen für den Ausbau strombasierter Kraftstoffe zu klein sind, dann muss vor allem Strom genutzt werden, der auch eingespeist werden könnte – was, siehe voriger Absatz, auch mit CO2-Minderung verbunden sein kann.
Wärmepumpen oder Elektromobilität versus H2-Herstellung: es ergibt keinen Sinn, diese Pfade der Sektorkopplung gegeneinander auszuspielen. Sie werden alle gleichzeitig benötig und müssen gleichermassen ausgebaut werden, wie dieses Schaubild zeigt.
Eine Anrechnung der Strommengen für strombasierte Gase oder Sektorkopplung im allgemeinen auf den Strommix wäre falsch und darf nicht erfolgen. Es handelt sich schließlich um Energiemengen ausserhalb des Strommarktes, die auch nie in den Strommarkt gelangt sind.