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Power-to-X

© Wasserstoffatlas/OTH
PtX: Die Zukunft der Energie
PtX Eigenes Design
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Power-to-X (kurz PtX) beschreibt die Art, wie günstiger erneuerbarer Strom in Wasserstoff und seine Folgeprodukte umgewandelt und dann in der Industrie oder dem Verkehr eingesetzt wird.

Der Ursprung war eine Idee, die vor 15 Jahren Power-to-Gas genannt wurde: Dabei wollte man Wind- und Solarstrom speicherbar machen, indem man ihn über Elektrolyse in Wasserstoff überführt. In Kombination mit CO2 wollte man daraus synthetisches, erneuerbares, Gas gewinnen, das man in der vorhandenen Gasinfrastruktur dauerhaft nutzen, speichern und verteilen kann.

Auf diese Weise lässt sich erneuerbare Energie langfristig speichern – etwas, das Batterie- und Pumpspeicher nicht schaffen. Darüber hinaus sollte Power-to-Gas erneuerbare Energie in den Wärmemarkt, den Verkehr und in die Industrie bringen. Das geht einmal durch die Kombination von Wasserstoff und CO2 zu E-Fuels, aber auch durch die Kombination von Wasserstoff und Stickstoff zu Ammoniak.

Wasserstoff ist laut dem Erfinder des Power-to-X Begriffs das Bindeglied zwischen der Welt der Elektronen und der Moleküle. Laut ihm wäre es ideal, wenn wir alles mit reinem Wasserstoff hinbekämen. Aber manche Anwendungen seien noch nicht so weit, und die Energiedichte von Wasserstoff beträgt nur ein Drittel von erneuerbarem Methan.

Manche sprachen auch von Power-to-Hydrogen, Power-to-Chemicals oder Power-to-Products. Diese Varianten wurden von Prof. Michael Sterner in einer Studie für die Agora-Energiewende im Jahr 2014 zu Power-to-X abgekürzt. Der allgemeine Begriff hat sich dann weltweit durchgesetzt. Power-to-X drückt die große Vielfalt aus, die wir haben, wenn wir nicht in einer rein elektrischen Welt bleiben. Das ist zwar sehr effizient, erreicht aber nicht alle Bereiche. Dafür brauchen wir Wasserstoff und seine Derivate, weil es gerade für Anwendungen mit hohen Temperaturen einfacher und kostengünstiger ist.

Hier erläutert Prof. Michael Sterner, Erfinder des Power-to-X Begriffs was es damit auf sich hat.

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Der Wasserstoffatlas: Planung von Wasserstoffproduktion leicht gemacht

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Angesichts der Notwendigkeit einer vollständigen Umstellung des Energiesystems auf erneuerbare Energien und eines schrittweisen, aber vollständigen Abschieds von Kohle, Öl und (Erd-)Gas werden viele Prozesse oder Transportmöglichkeiten elektrifiziert. Der Großteil des Stroms wird dabei aus Wind- und Solaranlagen gewonnen. Wo aber direkte Stromnutzung nicht praktikabel bzw. möglich ist, kommt grüner Wasserstoff ins Spiel. Der Wasserstoffatlas der Ostbayerischen Technischen Hochschule (OTH) Regensburg ist ein digitales Tool, das Kommunen dabei unterstützt, in ihrem Netzgebiet eine eigene, hocheffiziente Wasserstoffproduktion hochzufahren. Wie genau, erklärt Falk Birett von der Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher (FENES) im Fachartikel.

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Prozesswärme aus Erdgas mit Wasserstoff-Beimischung

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Die industrielle Nutzung von grünem Wasserstoff als Energieträger zur Prozesswärme-Erzeugung gewinnt an Bedeutung, da Unternehmen nachhaltige Alternativen zu fossilen Brennstoffen suchen. Wasserstoff bietet durch Beimischung in die bestehende Gasversorgung eine Möglichkeit zur Reduzierung von CO₂-Emissionen und zur Flexibilisierung bei fortschreitender Integration von grünen Energieträgern in bestehende Infrastrukturen. Mehr über die Prozesswärme-Erzeugung mit Wasserstoff erfahren Sie in dem Fachartikel von Alexander Carl Hanf.

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Innovative Lösungen für die Wasserstoffversorgung

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Ein zuverlässiger Wasserstoffdurchfluss (H2) ist in Hochdruck-Speicher-Anwendungen, wie beispielsweise in einem Nutzfahrzeug oder einer Tankstelle, für kurze Betankungszeiten unerlässlich. Das deutsche Familienunternehmen Poppe + Potthoff (P+P) bietet mit seinem TOPAQ Wasserstoffverteilsystem eine modulare Systemlösung, welche einen sicheren und effizienten Wasserstoffdurchfluss vom Tank zur Brennstoffzelle oder zum Wasserstoffmotor ermöglicht. Teil dieser Systemlösung sind die von P+P entwickelten Tankventile, welche nun die erforderlichen Prüfungen nach Prüfungsnorm R134.01 mit einigen Erweiterungsprüfungen nach HGV3.1 erfolgreich abgeschlossen haben.

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Werkstoffprüfungen als Schlüssel zur sicheren Wasserstoff-Infrastruktur

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Um Wasserstoff als zentralen Baustein der Energiewende flächendeckend in Industrie, Mobilität und Energieversorgung in Deutschland zu etablieren, müssen neue Transportleitungen geschaffen und bestehende Erdgas-Pipelines für den Wasserstofftransport aufgerüstet werden. Dies bringt besondere Herausforderungen mit sich, da Wasserstoff nicht nur hochexplosiv ist, sondern auch die Materialien der Leitungen beansprucht. Eine professionelle Werkstoffprüfung ist entscheidend, um die nötige Sicherheit im Bereich der Wasserstoff-Infrastruktur zu gewährleisten. Wie eine solche Prüfung aussehen kann, beschreibt Stephan Lederer vom TÜV Hessen in seinem Fachartikel.

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