Power-to-X (PtX) bezeichnet Technologien, die überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien in chemische Energieträger und Rohstoffe umwandeln. Der zentrale Prozess dabei ist die Elektrolyse, bei der Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Der so gewonnene grüne Wasserstoff dient als Ausgangspunkt für weitere Umwandlungsprozesse und fungiert damit als Bindeglied zwischen der „Welt der Elektronen“ und der „Welt der Moleküle“.
Historische Entwicklung
Das Konzept entstand Ende der 2000er Jahre unter dem Begriff „Power-to-Gas“. Im Jahr 2014 prägte Professor Dr. Michael Sterner von der OTH Regensburg den übergreifenden Begriff „Power-to-X“ in einer Studie für den Think-Tank Agora Energiewende. Seitdem hat er sich weltweit durchgesetzt.
Die Entwicklung steht in einer langen Tradition der Wasserstoffforschung, die bereits in den 1980er Jahren mit der Gründung von Forschungsinstituten wie dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung in Stuttgart begann.
Technische Umsetzung
Der durch Elektrolyse erzeugte Wasserstoff eröffnet verschiedene Nutzungspfade. Drei typische Beispiele sind:
- Direkte Nutzung als reiner Wasserstoff
- Kombination mit CO₂ zu synthetischem Gas (SNG) oder E-Fuels
- Verbindung mit Stickstoff zu Ammoniak für die chemische Industrie
Bedeutung von Power-to-X für die Energiewende
Nach Einschätzung von Experten lassen sich 70 bis 80 Prozent des weltweiten Energiebedarfs durch direkte Elektrifizierung dekarbonisieren. Die verbleibenden 20 bis 30 Prozent – insbesondere in der Schwerindustrie und bei Hochtemperaturanwendungen – können nur durch Wasserstoff und Power-to-X klimaneutral gestaltet werden.
Der Hochlauf entsprechender Technologien steht allerdings vor mehreren Herausforderungen:
- Elektrolyseure sind vergleichsweise teuer und oftmals nicht in Serie produzierbar.
- Die Infrastruktur für Wasserstoff-Transporte steckt noch in den Kinderschuhen.
- Wirtschaftliche Rahmenbedingungen und Förderprogramme werden von vielen Marktakteuren als nicht ausreichend stabil eingeschätzt.
Allerdings schafft die rapide Entwicklung der erneuerbaren Energien, insbesondere der Photovoltaik, günstige Voraussetzungen für Power-to-X-Konzepte in der Zukunft. Mit sinkenden Stromgestehungskosten wird die Umwandlung in molekulare Energieträger zunehmend attraktiv.
Hier erläutert Prof. Michael Sterner das Konzept genauer.
Überschüssiger Strom (Power) wird über Wasserstoff als Zwischenstation in eine Vielzahl unterschiedlicher Energieträger (X) umgewandelt (© OTH Regensburg(
