Power-to-Gas Flexibilisierungsoption im System

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1 Julia Antoni, Leiterin Innovations- und Wissensmanagement, Mainova AG biogaspartner die Konferenz. Zukunft Biomethan Ergebnisse. Power-to-Gas Flexibilisierungsoption im System

2 Die Mainova AG ist ein aktiver und kompetenter Spieler in Hessen und Deutschland Überblick Ist einer der 10 größten regionalen Energieversorger in Deutschland und der größte in Hessen Beschäftigt Mitarbeiter Erzielte 2011 einen Umsatz von Mio. Beliefert die Region als Vollversorger mit Strom, Gas, Wärme und Wasser Hat folgende Aktionärsstruktur o Stadt Frankfurt 75,2 % o Thüga AG 24,4 % o Streubesitz 0,4 % Hat folgende wichtige Beteiligungen o Thüga AG o Gas Union GmbH o Hessenwasser GmbH

3 Die Energiewende bedarf vier starker Säulen ENERGIEWENDE Erzeugung Netze Effizienz Speicher

4 Thesen aus dem Dena Dialogprozess Zukunft Biomethan Erneuerbarer Energien erhöhen sich die Anforderungen an die Flexibilität des Energiesystems. Technologien wie Power-to-Gas werden benötigt. Synergien mit Biomethan ergeben sich durch eine höhere Gasausbeute durch die Methanisierung des bei der Gasaufbereitung entstehenden biogenen CO2. Andererseits schafft der Ausbau von Biogaseinspeiseanlagen die für Power-to-Gas erforderliche Infrastruktur wie z. B. Wärmenetze und Wärmespeicher sowie BHKW-Technik. Der Ausbau von Biomethan ist auch eine Investition in eine zukunftsfähige Energieinfrastruktur.

5 Technologisch wird die Energiewende im Wesentlichen in drei Etappen umgesetzt 3 Ausbau Erneuerbarer Energien 35 % Bis 2020 Bis 2030 Bis Anschluss an die Netze - Ausbau und Flexibilisierung der Netze - Optimierung und Flexibilisierung der thermischen Kraftwerke Energietransport und -ergänzung 45 % 80 % - Lastverschiebungen (DSM) - Verstärkte konventionelle Stromspeicherung - Neue effiziente Anwendungen von Strom (Wärmepumpe, Elektrofahrzeuge) Energieabsorbtion - Reversible Speicherung von Strom - Neue regenerative Stromquellen - Alternative Nutzung von CO 2 - Sicherstellung der dynamischen Stabilität des Systems Neue reversible Speicher Ab 35% Anteil regenerativer Energie am Gesamtenergiemix liegt die zu installierende Leistung über der Summe aus maximalem Konsum, Speicher und Export

6 Gasverteilnetze spielen eine wichtige Rolle im Energiesystem von morgen Vision der Thüga Gruppe 97 % der regenerativen Energie wird dezentral erzeugt. Gasverteilnetze sind flächendeckend vorhanden. Die vorhandenen Gasverteilnetze können den künftigen Speicherbedarf an überschüssiger regenerativer Energie decken. Die dezentrale Erzeugung regenerativer Energie erfordert eine dezentrale Speicherlösung.

7 Die kommunalen Netze verbinden effizient die Erzeugung und Nutzung volatiler Erneuerbarer Energien Quelle: Thüga Aktiengesellschaft

8 Anlage ist auf einem Gelände der Mainova AG in Frankfurt am Main errichtet Wesentliche Kennzahlen der "Strom zu Gas- Demoanlage" der Thüga- Gruppe Technologie: PEM Elektrolyse (Hersteller ITM) Elektrische Anschlussleistung: 320 kw Erzeugtes Wasserstoffvolumen: 60 Nm 3 /h (bei Nennleistung 315 kw el ) Einspeisung in das Gasverteilnetz Inbetriebnahme: Ende 2013 Spatenstich: Betriebsdauer: Plan: 3 Jahre (anschließend ggf. Einbindung Methanisierung)

9 Elektrolyse und Gasdruckregel- Mess- und Mischanlage in Frankfurt am Main- Blick ins Innere

10 13 Partner aus der Thüga-Gruppe haben sich finanziell an der Anlage beteiligt Anlagenstandort: Frankfurt am Main

11 Die Anlage konnte bereits erfolgreich die Leistungsfähigkeit demonstrieren Bisherige Betriebmodi: Abnahmemessungen Diverse Betriebstests Statusmessung ( Nullmessung ) Tests für Teilnahme am Markt für Sekundärregelleistung (SRL) Nennlast zur Produktion von H2 Strom zu Gas, ITM Power Die Anlage erfüllt die Erfordernisse für eine Bewerbung am Markt für SRL. Die Anlage kann Fahrpläne mit sehr schnellen Lastwechseln bewältigen. Die Einspeisung von Wasserstoff ins Gasverteilnetz wurde erfolgreich demonstriert.

12 Die Anlage wird über die Leitwarte der Mainova AG gesteuert Sauerstoff Wasser Abwasser Erdgas + Wasserstoff GDRMMA* Erdgas Elektrolyse Wasserstoff Steuerung Erdgasverteilnetz Daten Steuerungsinfrastruktur Wassernetz * Gasdruckregel-, Mess- und Mischanlage Trafo Strom Strom zu Gas- Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe Mittelspannungsnetz

13 DENA Biogasregister- nun auch für P2G Biogasregister Deutschland auch für Power to Gas geöffnet Im Biogasregister Deutschland kann nun auch die regenerative Erzeugung von Power to Gas dokumentiert werden, das in das deutsche Erdgasnetz eingespeist wird. Bis Ende des Jahres ist eine Herkunftsdokumentation von Power to Gas sogar kostenfrei möglich. Zudem werden für alle Systemnutzer die Gebühren zur Jahresmitte gesenkt. Darauf weist die Deutsche Energie-Agentur (dena) hin, die das internetbasierte Biogasregister Deutschland betreibt.

14 Für den Wasserstoff aus der Elektrolyse ergibt sich ein breites Anwendungsfeld Brennstoff für die Wärmeversorgung Brennstoff für die Rückverstromung in KWK-Anlagen zusammen mit Wärmeversorgung Kraftstoff für die Mobilität Rohstoff für die Industrie Quelle: dena Strategieplattform Power to Gas

15 Mögliche Erweiterung der Thüga-Anlage um eine Methanisierungseinheit Derzeit: Direkte Wasserstoffeinspeisung in das Gasnetz Möglichkeit: Umwandlung Wasserstoff in Methan mit Einspeisung Beachtung der brenntechnischen Grenzen des Gasgemisches Wasserstoffsensible Verbraucher begrenzen den H 2 - Gehalt im Gasnetz zum Teil erheblich

16 Projekterfahrungen Funktionalität, Soziologie und Recht Power to Gas mehr als ein Stromspeicher Erzeugung Netze Effizienz Speicher Funktionalität PEM Elektrolyse und Gasdruckregel- Mess- und Mischanlage Infrastruktur vorhanden, Potenzial zum Ausbau Regelenergievermarktung Stromnetzentlastung Soziologie Akzeptanz bei der Bevölkerung Recht Unklare Regulatorische Vorgaben Steuern und Abgaben

17 Julia Antoni, Leiterin Innovations- und Wissensmanagement Mainova AG Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

18 Die Umsetzung der Energiewende Die prinzipielle technische Herausforderung Leistung Traditionelles System 3/3 Leistung Zeit Phase 1 Energiewende 2/3 Leistung 1/3 Zeit Phasen 2/3 Energiewende Im Grundsatz ersetzt die Energiewende Brennstoffkosten durch Kapitalkosten. Ab einem regenerativen Energieanteil von 35 % sind Lastverlagerung und reversible Speicherung erforderlich. Der urbane Raum bietet dafür die erforderlichen Optionen. 2/3 Zeit

19 Energie in GWh Der Ausbau erneuerbarer Energiequellen ohne reversible Speicherung führt zu einer Sättigung der Erzeugung Installierte regenerative Leistung Energievernichtung Energiebedarf (100 %) Konventionelle Energien 35 % Erneuerbare Energien Installierte Leistung Strompreiskapriolen ca Haushalte Jahr Ab 35 % Anteil regenerativer Energie am Gesamtenergiemix liegt die zu installierende Leistung über der Summe aus maximalem Konsum, Speicher und Export

20 Prinzip der technischen Subsidiarität Der Ausgleich von volatiler Erzeugung und von volatilem Verbrauch erfolgt am besten vielschichtig Die Kopplung von verschiedenen Ausgleichs- und Kompensationsmechanismen wirkt kostensenkend. Gemäß dem Pareto Prinzip verursachen die letzten 20 % der Zielerreichung rund 80 % der Kosten. Jede nur auf einer Säule beruhende Lösung ist damit sehr teuer 1. Punktuell (Gebäude) Batteriespeicher, Wärmespeicher 2. Lokal (Dorf, Quartier) Batteriespeicher, Kältespeicher, P2G 3. Regional (100 km x 100 km) Hochspannungsnetz, Elektrolyse, P2G 4. National Höchstspannungsnetz, Pumpspeicher 5. Europäisch Höchstspannungsnetz, Pumpspeicher, DC-Netze Verfahren Verfahren Kombination von Verfahren Lösung nur auf der Verbundebene 5. Reichweite 5. Beitrag 20

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