Power-to-X (auch bekannt als PtX oder P2X) ist ein Sammelbegriff für Technologien, die Strom in klimaneutrale synthetische Kraftstoffe umwandeln – etwa Wasserstoff, synthetisches Erdgas, flüssige Brennstoffe oder chemische Produkte. Diese können in schwer zu dekarbonisierenden Sektoren eingesetzt oder – anders als Strom – gespeichert und später genutzt werden.
Power-to-X spielt eine zentrale Rolle auf dem Weg zu einer klimaneutralen Gesellschaft mit wachsendem Energiebedarf. Mithilfe von Elektrolyse und CO₂-Wiederverwertung können Lösungen geschaffen werden, die unvermeidbare Emissionen – beispielsweise aus der Industrie – ausgleichen. So lassen sich konzentrierte CO₂-Ströme aus Biomassekraftwerken oder Biogasanlagen nutzen. Zudem bietet Power-to-X eine attraktive Möglichkeit zur langfristigen Energiespeicherung.
Neue Technologien werden heute zunehmend im großen Maßstab eingesetzt, um unsere Gesellschaft zu dekarbonisieren, die globale Erwärmung zu begrenzen und den Klimawandel zu bekämpfen. Fossile Energien werden durch erneuerbare Quellen wie Wind-, Solar- und Wasserkraft ersetzt. Auch die direkte Elektrifizierung – etwa in der Wärmeerzeugung für Haushalte und im Individualverkehr – nimmt Fahrt auf.
Doch nicht alle Sektoren lassen sich problemlos elektrifizieren. In Bereichen mit sehr hohem Energiebedarf reichen Batterien oft nicht aus – etwa im Schwerlastverkehr, in der Schifffahrt oder der Luftfahrt, wo Treibstoffe in flüssiger oder gasförmiger Form erforderlich sind.
Während direkte Elektrifizierung ein wichtiger Hebel zur Dekarbonisierung ist, gelten grüner Wasserstoff und E-Fuels ab den 2030er Jahren als zentrale Lösungen für schwer elektrifizierbare Sektoren. Zahlreiche Strategien – von der EU, nationalen und regionalen Regierungen sowie Unternehmen – setzen bereits auf Wasserstoff als wichtigen Energieträger auf dem Weg zu Netto-Null-Emissionen.
Power-to-X umfasst alle Prozesse, bei denen erneuerbarer Strom („Power“) in einen Energieträger oder eine Substanz („X“) umgewandelt wird. Das Ergebnis kann gasförmig sein – etwa Wasserstoff oder Methan (Power-to-Gas) – oder flüssig, wie Methanol, Ammoniak, synthetischer Diesel oder Kerosin (Power-to-Liquid). Diese flüssigen Kraftstoffe werden auch als E-Fuels oder Elektrokraftstoffe bezeichnet.
Die Vorteile von Power-to-X auf einen Blick:
Im Zentrum vieler Power-to-X-Anwendungen steht die Wasserelektrolyse: Dabei wird Wasser in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) gespalten. Diese Technologie ist zwar nicht neu, wird aber bislang kaum großflächig zur Wasserstoffproduktion eingesetzt. Für einen breiten Einsatz müssen leistungsstärkere und effizientere Elektrolyseure entwickelt werden.
Schon heute werden erste Anlagen im Megawatt-Maßstab getestet, das Ziel sind Kapazitäten im Bereich von 100 MW bis zu mehreren Gigawatt vor 2030. Zum Vergleich: Ein Elektrolyseur mit 1 MW Leistung produziert rund 20 kg Wasserstoff pro Stunde.
Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) ist die weltweit installierte Elektrolyse-Kapazität in den Jahren 2018 bis 2020 jeweils auf neue Rekordwerte gestiegen – mit Europa als führender Region mit rund 40 % Marktanteil.
Grüner Wasserstoff, also mittels erneuerbarer Energie erzeugter Wasserstoff, erfährt aktuell weltweit große Aufmerksamkeit. Die EU-Kommission schätzt, dass bis 2050 rund 24 % des globalen Energiebedarfs durch grünen Wasserstoff gedeckt werden könnten.
Damit grüner Wasserstoff zur Schlüsseltechnologie der Energiewende wird, muss er in Sektoren Einzug halten, in denen er bisher kaum genutzt wird – etwa in der Stahl-, Glas-, Kunststoff- und Düngemittelproduktion sowie im Schwerlastverkehr. Die zunehmende Verknüpfung der Einsatzbereiche ist unter dem Begriff Sektorkopplung bekannt.
Was bedeutet „grün“ bei Wasserstoff?
Wird bei der Elektrolyse ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen verwendet – etwa aus Wind- oder Solarkraft –, entstehen keine Treibhausgasemissionen. Deshalb sprechen wir von grünem oder erneuerbarem Wasserstoff.
Die Wege zur Klimaneutralität sind vielfältig – viele davon setzen maßgeblich auf Power-to-X. In einer Studie für die dänische Energieagentur wurde das globale Marktpotenzial für Power-to-X und CCUS (Carbon Capture Utilisation and Storage) untersucht. Das Ergebnis: Bis 2035 wird ein Marktvolumen von 601 bis 2.319 Milliarden Euro erwartet.
Die höchsten Marktpotenziale sehen Expert:innen im Bereich der Brennstoffzellenfahrzeuge im Straßenverkehr – insbesondere bei LKWs, die laut IEA-Prognosen rund 80 % des Wasserstoffbedarfs im Straßenverkehr ausmachen werden. Leichte Fahrzeuge hingegen werden mehrheitlich batterieelektrisch betrieben. In der Schifffahrt wird der größte Markt für methanolbasierte Motoren gesehen – vor Ammoniak und direkten Wasserstoffantrieben.
SUSTECHNIO GmbH
Hollerithallee 17
30419 Hannover