Sonne im Boden speichern

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Empa und RAG Austria: „Underground Sun Conversion 2030“

Im Winterhalbjahr fällt zu wenig erneuerbare Energie an, um die kalte Jahreszeit zu überbrücken. Die Forschung an saisonalen Speicher- und Umwandlungstechnologien läuft deshalb auf Hochtouren. Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) ist an einem internationalen Forschungsprojekt von RAG Austria beteiligt, das eine unkonventionelle Lösung ins Auge fasst: Erneuerbarer Wasserstoff und Kohlendioxid werden zusammen in den Boden gepumpt, wo natürlich vorkommende Mikroorganismen die beiden Stoffe in Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, umwandeln.

„Underground Sun Conversion“: Die Anlage der RAG Austria pumpt Wasserstoff in die Erde – Foto © Karin Lohberger, RAG Austria

„Underground Sun Conversion“: Die vom österreichischen Energieunternehmen RAG Austria AG patentierte Technologie bietet einen Weg, um erneuerbare Energie saisonal und in großem Maßstab zu speichern und ganzjährig verfügbar zu machen. Im Sommer wird dabei überschüssige erneuerbare Energie – beispielsweise Solarstrom – in H2 umgewandelt. Dieser wird dann zusammen mit CO2 in natürlichen Untergrundspeichern – zum Beispiel ehemaligen Erdgaslagerstätten – in über 1.000 Metern Tiefe eingelagert.

Dort wandeln dann Urzeit-Mikroorganismen, sogenannte Archaeen, über ihren Stoffwechsel Wasserstoff und CO2 zu erneuerbarem Methan (CH4) um. Archaeen sind auf der ganzen Welt verbreitet, vorwiegend in anaeroben, also sauerstoffarmen Umgebungen, und sie waren vor Millionen von Jahren bereits für die Umwandlung von Biomasse in Erdgas verantwortlich. Durch die Zuführung von Wasserstoff und CO2 in geeignete poröse Sandsteinlagerstätten wird dieser Prozess quasi von neuem gestartet. Das dort unten „hergestellte“ Methan kann dann im Winter den Speichern wieder entzogen und als CO2-neutrales Erdgas vielfältig genutzt werden.

Zur Weiterentwicklung der Technologie haben sich österreichische und Schweizer Energieunternehmen und Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen. In einem vom europäischen Forschungsrahmenprogramm ERA-Net geförderten Projekt werden in den nächsten zwei Jahren die technischen und wirtschaftlichen Potenziale in der Schweiz und Österreich ausgelotet. Die Empa entwickelt dabei eine Perspektive auf das gesamte Energiesystem: „Wir schauen uns an, wann und wo Überschussstrom anfällt, wo geeignete CO2-Quellen wären und wo letztlich auch die Nachfrage nach erneuerbarem Erdgas vorhanden ist“, erklärt Martin Rüdisüli von der Empa-Abteilung „Urban Energy Systems“. Zusammen mit den geologischen Voraussetzungen, die von der Universität Bern untersucht werden, und den ökonomischen Randbedingungen, die von der OST erarbeitet werden, soll daraus eine Landkarte mit möglichen Standorten für die Anwendung der „Underground Sun Conversion“-Technologie entstehen.

Auf dem Weg zur Dekarbonisierung unseres Energiesystems

Die Volatilität der erneuerbaren Energiequellen stellt eine der großen Herausforderunen der Energiewende dar. Im Winter haben wir grundsätzlich zu wenig erneuerbaren Strom, im Sommer zu viel. In einer früheren Studie zum Potenzial der „Power-to-Gas“-Technologie – also der Umwandlung von erneuerbarem Strom in chemische Energieträger wie Wasserstoff oder Methan vorausgesetzt ein Großteil der geeigneten Dachflächen würde mit Photovoltaik ausgebaut, was wiederum nötig ist, wenn damit der wegfallende Atomstrom ersetzt werden soll. Wandelt man den Überschussstrom im Sommer in Methan um, ließen sich damit rund eine Million Gasfahrzeuge ganzjährig erneuerbar betreiben.

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