Unter Power-to-Gas im weiteren Sinne versteht man die Erzeugung gasförmiger Energieträger unter Einsatz der Elektrolyse. Motivation ist die Nutzung überschüssigen Stroms aus erneuerbarer Energie. Im engeren Sinn ist die Einspeisung des erzeugten Wasserstoffs oder des damit erzeugten Methans in das Erdgasnetz fester Bestandteil, wobei direkte Nutzungen von Wasserstoff ausgeklammert werden. Zur Abgrenzung davon wird der Begriff Power-to-Hydrogen für die Pfade vom Überschussstrom zu reinen Wasserstoffanwendungen verwendet.
Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Wasserstoffgehalt im einstelligen Prozentbereich im Erdgas in vielen Fällen unkritisch ist, wenn die brenntechnischen Kenndaten des DVGW-Arbeitsblattes G 260 eingehalten werden. Allerdings sind derzeit Restriktionen zu beachten für:
Die flächendeckende Anpassung des Transportnetzes für einen Wasserstoffgehalt von 1 vol-% ist kostengünstig, für eine Anpassung auf 10 vol-% würden laut Netzentwicklungsplan 2012 Kosten in Höhe von 4 Mrd. € anfallen. Die Unsicherheiten bezüglich der Wasserstoffverträglichkeit großer Industrieanlagen und Gasturbinen (Flammenlängen/Flammenrückschlag) sind beträchtlich. Die mit Anpassungsmaßnahmen verbundenen Kosten vielfach noch nicht abzusehen.
Für die Einspeisung von synthetischem Methan bestehen dagegen keine Restriktionen und damit riesige Mengenpotentiale. Nachteilig sind allerdings gewisse Umwandlungsverluste, und unter Umständen ein gewisser Aufwand zur Bereitstellung des CO2. An der Reduktion der Verluste durch geschickte Prozesskopplung wird jedoch intensiv gearbeitet, und dort wo CO2 unvermeidlich anfällt – etwa als Resultat der Stoffumwandlung in Zementwerken oder bei der Aufbereitung von Biogas, bietet die Methanisierung die Möglichkeit dessen Emission vor Ort zu vermeiden und den Kohlenstoff weiteren Nutzungen zuzuführen. Dies kann sich für Nutzungen, die explizit Kohlenstoff benötigen, bei knapper werdenden fossilen Ressourcen als tragend erweisen. Eine besondere Emissionsvermeidung bewirkt dieser Pfad darüber hinaus dann, wenn klimaeffektivere Pfade der Wasserstoffverwendung ausgeschöpft sind.