Power2X in der Praxis: E-Fuel-Produktion unter schwankendem Stromangebot

Wie sich die industrielle Herstellung von Power-to-Liquid-Kraftstoffen (PtL) auch bei schwankendem Angebot an erneuerbarem Strom flexibel und nachhaltig gestalten lässt, haben am 04.06.2025 Expertinnen und Experten aus Forschung, Industrie und Politik beim RePoSe-Symposium „Power2X in der Praxis“ in Frankfurt diskutiert.

Power-to-Liquid-Kraftstoffe bieten eine vielversprechende Lösung zur Reduzierung von CO₂-Emissionen, wenn der dafür eingesetzte Strom aus erneuerbaren Energien stammt. Gemeinsam erörterten knapp 60 Akteure, welche regulatorischen Rahmenbedingungen für die Integration erneuerbarer Energien in die E-Fuel-Produktion bestehen und wie die technische und wirtschaftliche Machbarkeit einer flexiblen Power-to-Liquid-Produktion sichergestellt werden kann. Hierbei präsentierten neben CENA Hessen die Projekt-Partner INERATEC, Fraunhofer LBF und Provadis Hochschule aktuelle Forschungsergebnisse und Praxiserfahrungen aus dem Projekt „RePoSe – Real-time Power Supply for E-Fuels“.

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Die Ergebnisse im Überblick

Grüner Wasserstoff als Basis für die PtL-Produktion

Grüner Wasserstoff ist die zentrale Basis für die nachhaltige Produktion von synthetischen Kraftstoffen. Er wird durch Elektrolyse hergestellt, wobei erneuerbarer Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Dr. Martin Müller vom Forschungszentrum Jülich präsentierte einen systematischen Überblick über Elektrolyseverfahren - darunter PEM-, alkalische und Hochtemperatur-Elektrolyse – und warf einen Blick auf zukünftige Ansätze wie die Co-Elektrolyse, bei der direkt Synthesegas erzeugt werden kann.

Speicherung von Wasserstoff als Flexibilitätsfaktor

Jonas Höckner von EWE Rüdersdorf zeigte, dass Kavernenspeicher zur Speicherung von Wasserstoff eine zentrale Rolle in zukünftigen Energiesystemen spielen werden – etwa in der Industrieversorgung, zur Netzstabilisierung und in der Sektorenkopplung. Allerdings stehen diese Anwendungen noch vor regulatorischen und wirtschaftlichen Unsicherheiten und benötigen eine gezielte Ausgestaltung des Marktrahmens.

Flexible PtL-Anlagen durch Stromprognosen und Steuerungsalgorithmen

Wie sich Schwankungen in der Strom- und Wasserstoffverfügbarkeit konkret auf den Betrieb von PtL-Anlagen auswirken, zeigte Dr. Alexander Zschocke von CENA Hessen. Die verfügbaren Mengen an Wasserstoff und regenerativen Stroms sind für das Hoch- bzw. Herunterfahren der PtL-Anlage entscheidend. Die Auslegung des Wasserstoffspeichers und der Erzeugungsleistung erneuerbarer Energien bestimmen die Zeiträume des Produktionsausfalls. Mithilfe von unterschiedlichen Prognosemodellen, wie Machine Learning, können Schwankungen in der Solarstromverfügbarkeit prognostiziert werden.

Theorie trifft Praxis: Produktion von PtL-Kerosin

In der Pilotanlage für synthetisches Kerosin in Frankfurt wird erstmals gezeigt, wie sich die schwankende Verfügbarkeit von Ökostrom auf die Herstellung von PtL-Kraftstoffen auswirkt. Alexander Irslinger von INERATEC präsentierte, wie durch Robustheit der PtL-Syntheseanlage und der Prozessreaktoren die Lastflexibilität deutlich gesteigert werden kann – ein wichtiger Schritt für den industriellen Maßstab.

Mechanische Belastung im Blick - Materialbeanspruchung beim flexiblen Betrieb

Ein variabler Betrieb wirkt sich auf die mechanische Beanspruchung der Fischer-Tropsch-Anlage aus. Thomas Pfeiffer von Fraunhofer LBF berichtete, welche Auswirkungen das häufige Hoch- und Herunterfahren der Anlage auf die einzelnen Bauteile hat und wie die Zuverlässigkeit der Anlage unter variablen Lasten identifiziert werden kann.

Nachhaltigkeit messbar machen: Lebenszyklusanalyse soll Transparenz schaffen

Von welchen Faktoren die Nachhaltigkeit der Kraftstofferzeugung abhängig ist, zeigte Prof. Dr. Ehret von der Provadis Hochschule. Die Nachhaltigkeit hängt dabei von verschiedenen Szenarien ab: vom CO₂-Ursprung, dem Strommix und der Wasserstoffquelle. Dadurch können frühzeitig Maßnahmen zur Reduktion der Umweltwirkung einzelner Prozessschritte ergriffen werden.

Power-to-X (Flexibilität) braucht klare Regeln: Voraussetzungen für den PtL-Markthochlauf

Den Abschluss bildete eine Podiumsdiskussion zum Thema „Voraussetzungen, Auswirkungen und Erfordernisse des Flexibilitätsanspruchs an Power-to-X“. Auf dem Podium diskutierten Dr. Sarah Bernhardt (PtX Lab Lausitz), Dr. Thomas Nietsch (ABO Energy), Alexander Irslinger (INERATEC) und Prof. Dr. Thomas Bayer (Infraserv GmbH & Co. Höchst KG) über die politischen, wirtschaftlichen und technischen Voraussetzungen für einen erfolgreichen PtL-Markthochlauf.

Im Panel herrschte ein klarer Konsens: Es braucht verbindliche und langfristige Regulatorik, um Investitionssicherheit für die Anlagen zu schaffen. Zielgerichtete Anreizsysteme, etwa Förderprogramme sind ebenso entscheidend, wie ein tragfähiger Business Case, um den PtL-Markthochlauf zu beschleunigen. Entscheidend ist auch, wann sich Flexibilität gegenüber kontinuierlichem Betrieb wirtschaftlich lohnt. Der Weg zu nachhaltigen, synthetischen Kraftstoffen ist anspruchsvoll, aber machbar. Der Tenor: Es braucht Mut zu Investitionen, Offenheit für neue Technologien und Sicherheit in der Regulatorik für einen erfolgreichen Markthochlauf.

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Das Projekt RePoSe wird im Rahmen des Gesamtkonzepts Erneuerbare Kraftstoffe durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert und durch das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr, Wohnen und ländlichen Raum kofinanziert.

Mehr zum Projekt RePoSe: https://www.cena-hessen.de/projekte/repose/