// Motivation

Power-to-Gas ist ein Verfahren zur Speicherung von Strom aus erneuerbaren Quellen sowie zur Erzeugung von CO₂-neutralen Kraftstoffen (Wasserstoff, Methan). Die herausragende Bedeutung von Power-to-Gas für das künftige Lastmanagement im Stromnetz sowie insbesondere für eine zukunftsträchtige, nachhaltige Mobilität – und somit für die entscheidenden Elemente der Energiewende – gilt unter energiepolitischen Akteuren in Deutschland als unumstritten. Strombasierte Kraftstoffe sind notwendiger Bestandteil des zukünftigen Kraftstoffportfolios für den Verkehrssektor, um die energiepolitischen Ziele im Rahmen der Energiewende erreichen zu können. Die Ressourcen für konventionelle Biokraftstoffe sind begrenzt. Batterie-elektrische Mobilität alleine kann eine Energiewende im Verkehr nicht gewährleisten. Eine nachhaltige Mobilität mit steigenden regenerativen Anteilen wird somit ohne die Power-to-Gas-Technologie nicht darstellbar sein. Mehrere Demonstrationsprojekte haben bereits gezeigt, dass das Power-to-Gas-Verfahren zur Erzeugung und Bereitstellung von regenerativem, strombasiertem Wasserstoff (eH₂) und Methan (eCH₄) sicher und technisch einwandfrei funktioniert.

Tragfähiges Konzept für saubere, innovative Mobilität

Im Leuchtturmprojekt Power-to-Gas Baden-Württemberg arbeiten Forschungsinstitute und assoziierte Industriepartner gemeinsam an der Weiterentwicklung der Technologie hin zu mehr Effizienz und niedrigeren Kosten. Ziel ist es, die eH₂-Erzeugung für den industriellen Einsatz im Mobilitätssektor wirtschaftlich nutzbar zu machen.

Das Projekt kombiniert eine industriell betriebene Power-to-Hydrogen-Anlage in der Leistungsklasse 1 MW_el mit Technologieentwicklung in Einsatzumgebung und wissenschaftlicher Begleitforschung. Der Betrieb und das umfassende Monitoring der nach aktuellem Stand der Technik errichteten industriellen Power-to-Hydrogen-Anlage ermöglicht eine detaillierte technologische Bestandsaufnahme. An diese Anlage ist eine Forschungsplattform angebunden, in der fortschrittliche Elektrolyseure in der industriellen Einsatzumgebung erprobt werden können. Die ergänzende Begleitforschung soll technologische Verbesserungspotenziale und Handlungsempfehlungen aufzeigen, die in eine Technologie-Roadmap einfließen. Auf Basis der Ergebnisse werden potenzielle Geschäftsmodelle für unterschiedliche eH₂-Nutzungspfade im Mobilitätsbereich ausgearbeitet und analysiert. Forschung und Industrie, darunter Energieversorger, Anlagenbauer und Automobilfirmen arbeiten in diesem Projekt eng zusammen, um einen erfolgreichen Technologietransfer zu gewährleisten und damit zur nachhaltigen Sicherung des Wirtschafts- und Exportstandortes Deutschland beizutragen.

Kernkomponente Elektrolyse

Insbesondere die Kernkomponente Elektrolyse soll unter industriellen Bedingungen „am Markt“ weiterentwickelt werden. So wird im Laufe des Projektes ein effizienz-optimiertes Elektrolyse-System des ZSW und seiner Partner mittels einer F&E-Plattform in die industrielle Anlage eingebunden und erprobt. Aber nicht nur die Elektrolyse, sondern auch die damit verbundenen Komponenten und Subsysteme (Verdichter, Gleichrichter, Druckbehälter, Analytik, Sicherheitstechnik) werden gemeinsam mit darauf spezialisierten Unternehmen hinsichtlich der Kosten- und Effizienzpotenziale analysiert, um erfolgversprechende Ideen in Power-to-Gas-Produkte bis hin zu Serienmodulen umsetzen zu können.

Wirtschaftlicher Betrieb

Das Projekt ist so konzipiert, dass nach Ablauf und bei Erfolg der F&E-Arbeiten das effizienz-optimierte Elektrolyse-System weiter betrieben und so zu einem wirtschaftlichen Betrieb der Power-to-Anlage beitragen kann. Über 1000 umwelt- und klimafreundliche Brennstoffzellen-PKW könnten perspektivisch mit dem in der Anlage erzeugten eH₂ mobil sein – eine Menge, die nicht nur symbolträchtig ist, sondern auch einen ersten konkreten Beitrag für eine nachhaltige Mobilitätsstrategie darstellt.

Mit dem Projekt setzen die Projektpartner mit Unterstützung des Landes Baden-Württemberg eine Vielzahl von Meilensteinen für das Energiesystem der Zukunft.

Chancen

Aus dem untersuchten Zusammenspiel von regenerativer, strombasierter Kraftstofferzeugung und dessen Nutzung ergeben sich für die Wissenschaft und Industrie vielfältige Chancen für eine zielgerichtete Ergebnisverwertung und die Technologieführerschaft im Bereich der nachhaltigen Mobilität durch Elektrolyse-Wasserstoff. Das Projekt integriert eine Vielzahl unterschiedlicher Branchen und kann starke Impulse für die Wirtschaft auslösen, insbesondere für die Automobil- und Zulieferindustrie, den Anlagenbau und die Verfahrenstechnik. Alle wichtigen Player der Gesamtkette vom erneuerbaren Strom bis zum eH₂-Endnutzer in der Mobilität sind in diesem Projekt vertreten.
Die Nutzung und Verwertung der Forschungsergebnisse soll durch folgende Aktivitäten sichergestellt werden:

Aktive Mitwirkung der Industriepartner an der Begleitforschung mit der Möglichkeit eigene Forschungsschwerpunkte zu platzieren

Schaffung einer Power-to-Gas-Testplattform am Anlagenstandort mit der Möglichkeit Komponenten und Subsysteme in industrieller Umgebung zu erproben und auf Basis der Ergebnisse weiter zu optimieren

Öffentliche Veranstaltungen für relevante Industrieunternehmen mit dem Ziel des Ergebnistransfers in die Wirtschaft und der Initiierung von Produktentwicklungen für Power-to-Gas