Power to Gas zur Dekarbonisierung des Energiesystems Klimaziele nach COP21

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Power to Gas zur Dekarbonisierung des Energiesystems Klimaziele nach COP21"

Cornelia Dittmar
vor 7 Jahren
Abrufe

1 Für Mensch & Umwelt Power to Gas zur Dekarbonisierung des Energiesystems Klimaziele nach COP21 Dr. Ing. Katja Purr Fachgebiet I 2.2 / Energiestrategien und -szenarien

Langfristige Perspektive Treibhausgasneutrales Deutschland UBA Szenario - 95% rund 3.

regenerativer Stromerzeugung die Nutzung von Strom als Endenergieträger wird wesentlich steigen dort wo keine direkte Stromnutzung möglich ist, werden strombasierte Energieträger zum

2 Langfristige Perspektive Treibhausgasneutrales Deutschland UBA Szenario - 95% rund TWh Nettostromerzeugung regenerativer Strom Verluste* Eine thgn Energieversorgung (ohne CCS, Kernenergie und energetische Nutzung von Anbaubiomasse) basiert im wesentlichen auf regenerativer Stromerzeugung die Nutzung von Strom als Endenergieträger wird wesentlich steigen dort wo keine direkte Stromnutzung möglich ist, werden strombasierte Energieträger zum Einsatz kommen die notwendige Stromerzeugung für die gesamte Energieversorgung wird erheblich ansteigen Strom Elektrolyse Wasserstoff Synthese Methan Kraftstoffe Verluste Verluste *inkl. Leitungsverluste, der Verluste aus der Methan-Rückverstromung und der Verluste der Biomassenutzung zur Strombereitstellung 2

3 Sektorkopplung stärkere Verzahnung des Strombereiches mit dem Wärme-, Brenn-, Kraftstoff- und Rohstoffbereiches ermöglicht durch direkte oder indirekte Verwendung von regenerativem Strom eine treibhausgasneutrale Versorgung aller Anwendungsbereiche bzw. die vollständige Substitution fossilen Energieträger und Rohstoffe umgesetzt mit Power-to-X (umfasst sämtliche neuen technischen Optionen zur stromseitige Sektorkopplung) erhöht die Flexibilität im Stromsystem und unterstützt so die Integration fluktuierender erneuerbarer Stromerzeugung Es geht nicht in erster Linie um die Verwertung temporärer (netzbedingter) Stromüberschüsse, sondern um die Ausgestaltung eines nachhaltigen Systems. 3

4 Langfristige Perspektive Klassische Sektorkopplung - zukünftige Sektorkopplung (100% EE) Gaskessel KWK Gas KWK, GT Wärme Strom Kraftstoffe PtH KWK, Heizkessel PtG KKW, Kerosin, KWK Benzin, Diesel feste & flüssige Brennstoffe E-Mob PtL: PtG Kerosin, Benzin, Diesel PtL Rohstoffe (nicht energ. Nutzung) 4

Langfristige Perspektive Power to gas - Wasserstoff Wasserstoff wird bisher nur im geringen Umfang als Endenergieträger genutzt, aber Rohstoffstoff u.a. in Raffinerien Wasserstoff Vorteile gegenüber Methan und fl.

5 Langfristige Perspektive Power to gas - Wasserstoff Wasserstoff wird bisher nur im geringen Umfang als Endenergieträger genutzt, aber Rohstoffstoff u.a. in Raffinerien Wasserstoff Vorteile gegenüber Methan und fl. Brennstoffe geringere Umwandlungsverluste, benötigt kein CO 2 Nachteil geringe Energiedichte benötigt neue Infrastruktur Einsatz von Wasserstoff als Energieträger technisch machbar: tlw. Wärmeanwendungen Chemische Industrie Möglich Seeverkehr - Kurzstrecke möglich für Lkw Langstecken möglich zur Speicherung Ausgangsstoff für reg. Methan und reg. flüssige Energieträger Quelle:fuel-cell-e-mobility.info 5

6 Langfristige Perspektive Power to Gas - Methan regeneratives Methan kann fossiles Gas vollständig ersetzen bestehende Infrastruktur kann ohne technische Einschränkungen genutzt werden langfristig in folgenden Anwendungsbereichen benötigt: Prozesswärmeversorgung insbesondere dort, wo eine C-Quelle benötig wird Chemische Industrie möglich Speicherung Stabilisierung der Stromversorgung Denkbar auch im Verkehr Quelle:netzwerkerdgas.de Quelle:greenmotorsblog.de Quelle:focus.de 6

7 Langfristige Perspektive Power to liquid Bereitstellung flüssiger Kraftstoffe mithilfe von regenerativem Strom, Wasser und CO/CO 2 durch katalytische Syntheseprozesse z.b.: Methanol, Kerosin, Diesel, Benzin, Wachse die Nutzung von thgn Energieträgern ist neben Vermeidung, Verlagerung und Effizienzverbesserung eine Schlüsselbaustein für die Verkehrswende Quelle:badischeZeitung.de PtL-Kraftsoffe können in heutigen Techniken genutzt werden für einige Verkehrsträger gibt es kaum Alternativen Insbesondere Luft- und Seeverkehr regenerative flüssige Energieträger werden auch in der Industrie benötigt Quelle:urlaubsgur.de 7

8 Kurzfristig Abregelungen von EE sind momentaner Treiber der Diskussion Höchste Priorität hat die Vermeidung bzw. Verringerung (netzbedingter) Stromüberschüsse Reduzierung der konventionellen Mindesterzeugung - Damit kann sowohl die marktgetriebene als auch die netzgetriebene EE-Abregelung verringert werden. - Damit kann der höchster Substitutionseffekt bzw. höchste Klimaschutzwirkung gewährleistet werden. Wo die temporär nicht vermieden werden können, sollten CO2 mindernde und systemdienliche Lösungen gefunden werden. 8

9 Integration von PtX (I) 9

10 Integration von PtX (II) Die klimafreundliche Integration der neuen Verbraucher in das Gesamtenergiesystem sollte oberste Prämisse sein. Verstärkte Integration : der Elektromobilität ab etwa 700 g CO2-Äq./kWh im Bezugsstrom. PtH in Verbindung mit Wärmepumpen ab etwa 650 g CO2-Äq./kWh im Bezugsstrom Die Förderung von PtG/PtL-Anlagen, damit mittel-und langfristig der wirtschaftliche Betrieb dieser Technik gewährleistet ist; ab ca. 180 g CO2- Äq./kWh im Bezugsstromes wird PtG/PtL ein Klimaschutzeffekt erreicht. bei der Integration von PtG schrittweise mit der Substitution der fossilen Wasserstoffwirtschaft, ggf. mit einer zeitnahen Fokussierung auf die Petrochemie, zu beginnen. 10

11 Integration von PtX (IV) Sektorkopplung muss mit übergeordneten Maßnahmen einhergehen: Perspektivisch müssen die EE-Ausbauziele und die gesetzten Stromeinsparziele an die Integration der neuen zusätzlichen Stromverbraucher angepasst werden, so dass die Klimaschutzziele sicher erreicht werden. Die regulatorischen Rahmenbedingungen sind weiterzuentwickeln, um Marktverzerrungen zwischen einzelnen Techniken und Flexibilisierungsoptionen zu verhindern und eine aus Klimaschutzgründen notwendige, energetisch effiziente und volkswirtschaftlich sinnvolle Nutzung der PtX-Techniken zu ermöglichen. 11

Was bedeutet Paris? (I) Quelle: M. Meinshausen, Australian-German Climate & Energy College, The University of Melbourne, climatecollege.unimelb.edu.au Vgl. Art.

12 Was bedeutet Paris? (I) Quelle: M. Meinshausen, Australian-German Climate & Energy College, The University of Melbourne, climatecollege.unimelb.edu.au Vgl. Art. 2 (a) Übereinkommen von Paris: der Anstieg der durchschnittlichen Erdtemperatur deutlich unter 2 C über dem vorindustriellen Niveau gehalten wird und Anstrengungen unternommen werden, um den Temperaturanstieg auf 1,5 C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen Die 1,5 C ersetzen nicht das Ziel zur Einhaltung der 2 C-Obergrenze 12

13 Was bedeutet Paris? (II) Die Beschlüsse der Pariser Klimakonferenz senden ein eindeutiges Signal an die globale Gesellschaft und Wirtschaft aus: Die Zukunft muss kohlenstoffarm und klimaresilient sein. Dekarbonisierung ist unser gemeinsames Ziel. Konkrete Implikationen auf nationale Ebene sind noch nicht spezifizierbar eine Begrenzung des Temperaturanstiegs auf deutlich unter 2 C kann mit höherer Wahrscheinlichkeit erreicht werden, desto früher Klimaschutzmaßnahmen effektiv umgesetzt werden 13

14 Zusammenfassung Treibhausgasminderungsmaßnahmen müssen intensiviert und effektiv umgesetzt werden. Zentrale Rollen zum Gelingen der Energiewende und ambitionierter Klimaschutzpolitik: Effizienz Ausbau erneuerbarer Energien Sektorkopplung über alle Anwendungsbereiche hinweg. 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Katja Purr Hier steht der Veranstaltungstitel in 12 Punkt 15

16 Backup 16

17 UBA Szenario - Endenergieverbrauch Strom in TWh regeneratives Methan in TWh flüssige regenerative Kraftstoffe in TWh private Haushalte 104,7 44,5 0 GHD 90,3 62,4 18,6 Industrie energetisch 179,7 198,8 0 Verkehr 91, ,3 Summe energetisch 465,8 305,7 551,9 1323,4 Industrie stofflich 282 Summe stofflich und 1605,4 energetisch 17

18 Endenergieverbrauch in TW h Endenergieverbrauch in TW h UBA Szenario - Vergleich der Endenergie im Jahr 2010 und ,9% 20,4% 41,8% 51,7% 37,9% 20,3% Wärme Strom Kraftstoffe ,9% ,5% % ,9% 47,2% ,7 28,5% 0 11,3% Haushalte Industrie Verkehr Gewerbe, Handel, Dienstleistungen Insgesamt kann der Endenergieverbrauch 2050 gegenüber 2010 halbiert werden. Vor allem im Bereich private Haushalte bzw. beim Wärmeverbrauch sind erhebliche Energieminderungen möglich. Auch in der Industrie und im GHD-Sektor ergibt sich entsprechend der Annahmen mindestens eine Halbierung des Endenergiebedarfes. Im Verkehr nur eine geringe Absenkung des Endenergieverbrauches durch Mitbilanzierung vom dt. Anteil am internationalen Flug- und Seeverkehr. 18

19 Langfristige Perspektive Power to heat in Verbindung mit konsequenter Energieeinsparungen wird es eine Umstellung auf eine strombasierte Wärmeversorgung sowohl zur Raum- und insbesondere zur Prozesswärmeversorgung geben. direktelektrisch Prozesswärmeversorgung in der Industrie - Umstellung der Verfahrenstechnik Stahlindustrie (keine Primärstahlerzeugung mehr über Hochofen-Oxygenstahl-Route stattdessen Elektrostahlerzeugung mittels Schrott und Schwammeisen) Glasindustrie Gießereiindustrie Nahrungsmittelindustrie Flexibilisierung in Wärmenetzen Flexibilisierung in KWK-Systemen Quelle: siemens.com indirekt Wärmepumpen in Niedertemperaturanwendungen (z.b. Gebäuden) in Wärmenetzen 19

20 Langfristige Perspektive Elektro-Mobilität direkte Stromnutzung für die meisten Verkehrsträger ist eine Elektrifizierung technisch möglich Quelle: Deutsche Handwerkszeitung.de Elektromobilität (incl. Plug-in-Hybrid) Pkw Leichte Lkw OH-Lkw Bus Schiene im THGND-Szenario beträgt der Endenergiebedarf von Strom 15% des gesamten Endenergiebedarfs* im Anwendungsbereich Verkehr Quelle: spiegel. de Quelle: siemens.com *inkl. des dt. verursachten Anteils am internationalen Verkehr 20

21 Lösungsraum für treibhausgasneutrale Endenergieträger Strom 100 % Auch in einem regenerativen Energiesystem werden Kohlenwasserstoffe als Energieträger benötigt Kein Einsatz/schwer möglich z.b.: -Flugverkehr -Schiffsverkehr Einsatz notwendig z.b.: -im Bereich der Langstreckenflüge Lösungsraum Wasserstoff 100% Einsatz notwendig z.b.: -IKT -Beleuchtung Kohlenwasserstoffe 100 % 21

22 Funktionsweise von Power to gas/liquid/ products 22

Ähnliche Dokumente

Sektorkopplung zentraler Baustein der Energie- und Klimaschutzstrategie

Für Mensch & Umwelt Zukunftsforum Energiewende Sektorkopplung zentraler Baustein der Energie- und Klimaschutzstrategie Dr. Harry Lehmann Herausforderungen ÜBERSCHRITTENE BELASTUNGSGRENZE : KLIMAWANDEL