An Heilsversprechen für eine elektrische Automobil-Zukunft fehlt es derzeit nicht. Dabei gerät eine Antriebsart aus dem Blickfeld, deren Technik bewährt, deren Umweltvorteile unbestritten und deren Verfügbarkeit langfristig gesichert ist: Das Erdgas.

Bei Töff ist Erdgas zwar noch kein Thema, aber bei Autos und Nutzfahrzeugen durchaus. Warum also nicht ab und zu über diesen alternativen Energielieferanten nachdenken? Erdgasfahrzeuge sind in der Schweiz mit einem Biogas-Anteil von mindestens 10 Prozent unterwegs (der durchschnittliche Biogas-Anteil im Treibstoff lag 2018 bei 22,4 %). Mit Erdgas und Biogas (Compressed Natural Gas, CNG) betriebene Fahrzeuge stossen weniger CO2 aus als Fahrzeuge mit Benzin- oder Dieselmotoren (ein mit Erdgas betriebener Ottomotor bis zu 25 Prozent weniger CO2). Stickoxide und Feinstaub, die vor allem die Dieselmotoren in Verruf gebracht haben, fallen praktisch gar nicht an.

25 Prozent weniger Treibstoffkosten

Die Treibstoffkosten für ein Gasauto liegen laut Informationen auf gazenergie.ch im Schweizer Durchschnitt rund 25 Prozent tiefer als für ein vergleichbares Benzin- oder Dieselauto. Das liegt unter anderem daran, dass der Bund klimafreundliche Treibstoffe durch finanzielle Anreize fördert. So ist die Mineralölsteuer auf Erdgas-Treibstoff reduziert und Biogas ist ganz von der Mineralölsteuer befreit. Zudem ist in einigen Kantonen die Motorfahrzeugsteuer für umweltschonende Fahrzeuge reduziert oder wird gar erlassen. Und schliesslich gewähren mehrere Versicherungsgesellschaften Rabatte. Dies alles ermöglicht ein bedeutendes Sparpotenzial.

Power-to-Gas

Chemisch besteht CNG überwiegend aus Methan und sein Energiegehalt ist so hoch, dass ein Kilo Erdgas etwa dem von 1,5 Litern Superbenzin entspricht. Gern wird als Argument gegen Erdgas-Autos ins Feld geführt, es handele sich ebenso wie beim Öl um einen fossilen und damit endlichen Energieträger. Nun könnte aber das Verfahren Power-to-Gas eine Schlüsselrolle spielen. Es wandelt überschüssigen Strom aus erneuerbaren Quellen in gasförmige Energieträger um. Forschende der Empa und des PSI haben das Potenzial von Power-to-Gas für die Schweiz untersucht. Demnach könnten bis zu einer Million Personenwagen in der Schweiz künftig mit durch Power-to-Gas-Verfahren erzeugtem Methan angetrieben werden, wie gazenergie.ch festhält.

Titelseite der Potentialanalyse Power-to-Gas in der Schweiz. Quelle: zenodo.org

Details der Potentialanalyse

In der Zusammenfassung der Potentialanalyse Power-to-Gas in der Schweiz heisst es:

Grundsätzlich ist die technische Machbarkeit von PtG gegeben, jedoch sind die spezifischen Kosten vergleichsweise hoch. Die hohen Kosten ergeben sich auch durch die geringen Wirkungsgrade von rund 55% (700 bar Tankstellen-Wasserstoff) bzw. 45-50% (200 bar Methan oder flüssige Kohlenwasserstoffe) aufgrund der notwendigen Umwandlungsschritte. PtG ist deshalb ausschliesslich nur in Verbindung mit Stromüberschüssen aus erneuerbaren Quellen sinnvoll. Wird fossile Elektrizität verwendet, ist die CO2-Bilanz in jedem Fall negativ.

Erneuerbare Stromüberschüsse ergeben sich in der Schweiz in Zukunft, wenn der Atomstrom durch Photovoltaik (PV) ersetzt werden soll. Damit die jährlich 25 TWhel Atomstrom durch PV ersetzt werden können, müssten 50% der „geeigneten“ Dachflächen mit PV ausgebaut werden. Um die PV-Überschüsse am Mittag in die Abend-/Nachtstunden zu verschieben, ist zudem ein 24h-Tag-/Nachtausgleich (z.B. mittels Batterien, Pumpspeicherkraftwerken, etc.) sinnvoll. Durch diesen Ausgleich werden die anfallenden Stromüberschüsse verteilt und Leistungsspitzen geglättet. Beides ist für einen Betrieb von PtG-Anlagen erforderlich.

Nach Abzug des Tag-/Nachtausgleichs – bei einem PV-Ausbau mit 50% der „geeigneten“ Dachflächen – resultiert im Durchschnitt ein jährlicher Stromüberschuss von 10.8 TWhel (davon 10.4 TWhel im Sommer), die entweder abgeregelt oder durch PtG umgewandelt werden müssen. Der bisher praktizierte Export von Stromüberschüssen in Nachbarländer wird aufgrund des dortigen PV-Zubaus mit grosserWahrscheinlichkeit nicht mehr funktionieren. Am wirtschaftlichsten können PtG-Produkte in der Mobilität abgesetzt werden, da dort die Energiekosten an den Gesamtkosten relativ gering sind und der Druck zur CO2-Reduktion hoch ist. Aufgrund des hohen Reifegrads der Methanproduktion und der Verfügbarkeit von Gasfahrzeugen wurden diese Abschätzungen nur für Methan als Treibstoff für Gasfahrzeuge vorgenommen. Basierend auf den o.g. Überschüssen besteht das energetische Potential, gegen 1 Mio. Gasfahrzeuge ganzjährig mit Methan zu betreiben. Berücksichtigt man dabei Skaleneffekte und in der Schweiz vorgesehene gesetzlichen Massnahmen zeigt sich, dass dies wirtschaftlich zwar anspruchsvoll, aber möglich wäre.

Auch nutzbares CO2 für die Methanisierung ist in der Schweiz genügend vorhanden, jedoch oft nicht in der Nähe von grossen Stromproduzenten wie Wasserkraftwerken, die für PtG nötig wären, um Netzentgelte einzusparen. Es lohnt sich deshalb, in diesem Kontext auch die reine Wasserstoffnutzung wie auch die atmosphärische CO2-Versorgung weiter voranzutreiben.

Die ganze Studie zum Download: Potentialanalyse Power-to-Gas in der Schweiz

Das neue Weissbuch Power-to-X, das PSI-Forschende gemeinsam mit Kollegen von sechs Schweizer Hochschulen und Forschungsinstitutionen nun vorstellen, beschäftigt sich mit den Perspektiven von Power-to-X. Bei Verfahren dieser Art wird beispielsweise Strom aus neuen erneuerbaren Energien genutzt, um Wasserstoff (H2) oder Methan (CH4) zu produzieren und so überschüssige Energie zu speichern. Diese kann dann zu einem anderen Zeitpunkt wiedergewonnen werden, zum Beispiel als Treibstoff, zum Heizen oder um wieder Strom zu generieren. Das Weissbuch analysiert verschiedene Teilbereiche und Perspektiven innerhalb des Schweizer Energiesystems. (Grafik: Paul Scherrer Institut/Jörg Roth)

Quellen: ampnet / gazenergie.ch / zenodo.org