Die industriepolitischen Perspektiven von Power to Gas Stuttgart,

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1 Die industriepolitischen Perspektiven von Power to Gas Stuttgart, Betriebsstart 250 kw P2G Anlage am ZSW Gregor Waldstein (SolarFuel GmbH) SolarFuel GmbH Industriestrasse 6, D Stuttgart

2 Wenn volatile Erzeuger zur primären Energiequelle werden, dann benötigen wir Speicher die Überschüsse verwerten und Defizite gesichert decken Gegenüberstellung von EE Erzeugung und Last im Stromsektor Signifikantes Ausbaupotential für kostengünstigen erneuerbaren Stron bieten die volatilen Quellen wie Wind- und Sonnenenergie Erzeugung und Last müssen im Stromnetz stets im Gleichgewicht sein keine Übereinstimmung Power in % Power in % Windleistung Juni 2010 Last Juni 2010 Time (one month June 2010 Germany) Time (one month June 2010 Germany) Quelle: SolarFuel -1-

3 Bei geringem Anteil volatiler Erzeugung besteht kein Bedarf an Stromspeichern. Die Speicherung erfolgt durch Vorhaltung von fossilen Energieträgern Analyse von Erzeugung und Last "gestern" Flexible, bedarfsgerechte Erzeugung kann die bestehenden Defizite jederzeit ausgleichen Die Vorhaltung von Gas in Speichern sichert die Leistungsbereitschaft von Gaskraftwerken. Eine Speicherung von Strom ist nicht erforderlich. Power in % Power in % Energie = Leistung x Zeit Lastdeckung 17% Lastdeckung durch thermische Erzeugung: 83% Time (one month, June 2010) Average consumption vs. Sorted power of wind (one month, June 2010) 1. Aggregate production of onshore wind in north east of Germany 2011 Quelle: SolarFuel -2-

4 Ab einer volatilen Lastdeckung von 17% treten Marktverwerfungen auf. Der energy only Markt stellt Versorgungssicherheit nicht her. Analyse von Erzeugung und Last heute" Leistungsüberschüsse treten zunächst kurzzeitig auf und sind wirtschaftlich kaum nutzbar Export von Überschüssen erfordert: Netzausbau und Preis dumping Dieses Problem betrifft: Deutschland heute Europa ab 2025 Power in % Energie wird ohne Preislimit auf den Spotmarkt geworfen Grenzbeitrag der Windenergie sinkt Bedarf für thermische Erzeugung: zu niedrig für wirtschaftlichen Betrieb Time (Szenario hours of one year sorted wind data all Germany 2010) Quelle: SolarFuel -3-

5 Bei hoher volatiler Durchdringung wird die Nutzung von Überschüssen wirtschaftlich, die Versorgung wird kostengünstig und sicher Analyse von Erzeugung und Last morgen" Power-to-Gas kann Überschüsse gesichert nutzen Auch bei Schwachwind ist ein hoher Teil der Last direkt gedeckt, das minimiert den Bedarf an teurer ergänzenden Erzeugung PtG ist wirtschaftlich einsetzbar: In Norddeutschland heute In Deutschland 2025 Optimierungs Dreieck Über- schüsse Power in % Anhaltende Leistungsüberschüsse erlauben wirtschaftliche Nutzung direkte Lastdeckung wird maximiert Themische Erzeugung mit grünem Gas= grüne Erzeugung Direkte Last- deckung Defizite Time (Szenario hours of one year sorted wind data all Germany 2010 Quelle: SolarFuel -4-

6 Hohe volatile Durchdringung die Voraussetzung für wirtschaftliche Speicherung - besteht heute auf lokaler Ebene und breitet sich fortschreitend auf Europa aus. Strategien der Ordnungspolitik zur Bewältigung der Volatilität europäisch Volatilität verteilen Speicher vorläufig vermeiden = Netzausbau und Preisvolatilität national regional Aggregationsniveau Volatilität bewältigen Speicher aufbauen = Versorgungssicherheit und Preisstabilität lokal verwertbare Überschüsse verfügbar Quelle: SolarFuel Zeithorizont -5-

7 Bis 2020 soll Power to Gas im MW Maßstab soweit erprobt sein, dass die Technologie im energiewirtschaftlichen Maßstab (GW) eingesetzt werden kann Marktentwicklung in Deutschland Demonstration Markterprobung DE im Megawattmaßstab Energiewirtschaftlicher Einsatz Im Gigawattmaßstab Kurzfristig Mittelfristig Langfristig GW el Quelle: SolarFuel -6-

8 Für die marktnahe Erprobung von Power to Gas sind kurzfristig grundlegende Hemmnisse zu beseitigen Zwei zentrale ordnungspolitische Anregungen von SolarFuel zu aktuellen Gesetzesnovellen 1 PtG transferiert Energie von einem öffentlichen Netz in ein anderes öffentliches Netz und konsumieret dabei selbst keine Energiedienstleistung PtG ist kein Letztverbraucher Sinne des EnWG: Klarstellung in 118 EnWG 2 Grünes Gas aus grünem Strom ist ein hochwertiger erneuerbarer Energieträger EE-Gas ist mit Bio-Kraftstoffen gleichzustellen: 37b Bundes Immissionsschutzgesetz Quelle: SolarFuel -7-

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10 Agenda 1 Ordnungspolitische Perspektive: Power to Gas aus der Sicht des Energiemarktes 2 Strukturpolitische Perspektive: Power to Gas als Motor für Beschäftigung

11 Power-to-Gas (PtG) koppelt das Stromnetz mit dem Gasnetz und schafft ein Hybridnetz, das hohe Anteile volatiler Erzeugung wirtschaftlich integrieren kann Das Gasnetz wird zur Systemplattform für gespeicherte Erneuerbare Energie in einem Sektor-übergreifenden Energiesystem Power-to-Gas erschließt 200 TWh bestehende Speicherkapazität im Gasnetz Stromnetz Gasnetz Wind Stromerzeugng Sonne Stromspeicherung Gasspeicher CO 2 CO 2 Elektrolyse/H 2 CO 2 -Tank H 2 CO 2 Methanisierung H 2 CH 4 Electricity H 2 SNG Mobility BEV FCEV CNG-V CNG-V = Compressed Natural Gas Vehicle Quelle: Specht, Sterner et al. FCEV = Fuel Cell Electric Vehicle BEV = Battery Electric Vehicle TU-Wien Power-to-Gas, technischer Stand und wirtschaftliches Potential.pptx -10-

12 Mit Herbstwind im Frühjahr Cabriolet fahren PtG bedeutet Energie speichern in einer neuen Dimension, auch aus Sicht von Audi Präsentation des Audi e-gas Projekts, Hamburg im Mai 2011 Quelle: Audi -11-

13 Windstrom drückt das Preisniveau am Spotmarkt bei Starkwind das reduziert die Margen der Stromerzeuger und bläht die EEG Kosten auf Zusammenhang zwischen Last, Windeinspeisung und EEX Spotpreis In Deutschland heute installiert: Wind: MW PV MW Quelle: IWES Datenbasis

14 Bei Kurzzeitspeichern ist die Umwandlungseffizienz kostentreibend, Bei Langzeitspeichern ist das Energievolumen kostenbestimmend Speicherkosten bei frequenzgerechter Systemauslegung der Energie- und Leistungskomponenten Wenige Stunden Wenige Tage Kosten Cent pro kwhoutput Batterie (1) Pumpspeicher (2) E/P>>1h Power-to-Gas Least cost frontier E/P<1h Tag Wetterlage / Saison Zyklusdauer Quelle: SolarFuel -13-

15 Mit einem ausgewogenen Portfolio an Speichersystemen kann die Volatilität effizient beherrscht werden Einsatzbereiche der Speichertechnologien Das Erzeugungsportfolio bestimmt die Struktur der Speicher Anforderungen Einsatz eines frequenzgerecht ausgelegten Speicherportfolios Windenergie (1) Erratisch Regelleistung und Tag Nacht Ausgleich Regelenergie und Ausgleich von Wetter und Saisoneffekten Überschüsse :Power-to-Gas Defizite: Flexible Gaskraftwerke Pumpspeicher Photovaltaik (1) Wiederkehr Batterien Regelmäßig Quelle: SolarFuel, (1) Grafik: Verbund AG, IIR Konferenz 2011 Stunden Tage Zyklusdauer Wochen / Monate -14-

16 Mehr als 60 Prozent der eingesetzten elektrischen Energie (kwh el AC ) wird zu speicherbarem Erdgassubstitut Energieinhalt (kwh LHV ) konvertiert Stoff und Energiebilanz der SolarFuel Anlage Konvertierungsrate mit CO2 aus Biogas Strom Elektrolyse 98.9% Substitute Natural Gas (SNG) 61,6% 100% 11.7% HT Abwärme Strom CO 2 -Verdichtung 1.1% 26.7% NT Abwärme Beschaffenheit von Edukt- und Produktgas der Methanisierung von CO 2 Edukt-Gas 79.5 H 2 Synthesereaktion Volumenabnahme 5:1 CH 4 -reiches Produkt-Gas (SNG) 92% CH 4 4% 4% 20.5 CO 2 H 2 CO 2 Quelle: ZSW, SolarFuel -15-

17 Prof. Staiß und Dr. Specht vom ZSW zeigen Minister Altmaier und Ministerpräsident Kretschmann die Alpha + Anlage Druckstacks der alkalischen Elektrolyse im September 2012 Quelle: Staatsministerium Baden-Württemberg -16-

18 Die SF-Beta Anlage mit 6.300kW Anschlussleistung wird im Auftrag der Audi AG realisiert. (IBN geplant 2013) Baufeld der Beta Anlage am Gelände einer Biomethan Anlage der EWE in Werlte Quelle: Audi AG -17-

19 Die SF-Beta Anlage mit 6.300kW Anschlussleistung wird im Auftrag der Audi AG realisiert. (IBN geplant 2013) Bauplan der Beta Anlage am Gelände einer Biomethan Anlage der EWE in Werlte Quelle: Audi AG -18-

20 Das PtG Geschäftsmodell steht auf zwei Säulen, Verkauf von erneuerbarem Gas und Verstetigung von volatilem EE-Strom Einkommensströme einer Power-to-Gas Anlage Versteigung/Regelung erneuerb. Strom Power-to-Gas Erneuerbares Gas Direktvermarktung geregelter Windstrom Spotmarkt Regelenergie Vermeidung Netzengpass Mobilität Strombezug = Bedienungslogik Unstetiger Überschuss EE-Gas Wärme Verstromung Volatile Erzeugung Verstetigte Leistung zur direkten Lastdeckung Konsum der Energiedienstleistung Ergänzende Leistung bei Bedarf Quelle: SolarFuel -19-