Erneuerbare Gase. Perspektiven (nicht nur) im Wärmemarkt. Dr.-Ing. Volker Bartsch, Leiter Büro Berlin
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1 Erneuerbare Gase Perspektiven (nicht nur) im Wärmemarkt Dr.-Ing. Volker Bartsch, Leiter Büro Berlin
2 Quelle: Shell-Wärmestudie 2014 Raum- und Prozesswärmebedarf Q
3 Verteilung der Stromleistungen 2050 zwischen konventionellen und erneuerbaren Quelle: Prognos, ewi, eigene Ermittlung ASUE
4 Energiesysteme ZUKUNFT- Systemgedanken entwickeln und Lösungen suchen..
5 Erneuerbare Gase im künftigen Energiemix
6 DVGW-Biogaspotentialatlas
7 Das Potential ist sehr hoch!
8 Über 20 nationale Demonstrationsprojekte power to gas m³/h installierte Leistung (H 2 ) Quelle: e.on
9 Hohe Wirkungsgrade von PtG durch Sektorkopplung Strom/Wärme
10 KWK ist residuallastfähig! Stört KWK in der erneuerbaren Stromwelt? Nein! Welchen Anteil zur Deckung der Residuallast aus volatiler regenerativer Stromstromerzeugung und Stromverbrauch können KWK-Systeme in Wohngebäuden beitragen? Ergebnisse aus DVGW Forschungsvorhaben: Die KWK in stromoptimierter Fahrweise kann einen wesentlichen Beitrag zur Füllung der Deckungslücken der fluktuierenden EE-Einspeisung leisten. Durch Klein-KWK-Systeme im Wohngebäudesektor kann im Jahr 2050 allein der Anteil an der zu sichernden Residualstromerzeugung (Arbeit) zu 43 % gedeckt werden. Weitere 36 % können durch Quartiers-KWK-Systeme gedeckt werden. Besonders vorteilhaft ist KWK zur Bereitstellung von Residualstromerzeugung in Ballungsräumen oder Regionen mit geringer volatiler EE-Stromerzeugung. Mit hohen KWK Anteil und einer geeigneten regionalen Verteilung können neue Kraftwerke vermieden sowie der Stromnetzausbau reduziert werden. 36% 43%
11 Mit KWK sind die Klimaschutzziele sogar zu übertreffen Können die CO2-Minderungsziele der Bundesregierung erreicht werden? Ergebnisse der DVGW-Forschungsvorhaben: Die CO2-Einsparziele des aktuell gültigen Energiekonzeptes der Bundesregierung (80 %) können übertroffen werden, durch: die Integration erneuerbarer Gase in die Erdgasinfrastruktur und die verstärkte Nutzung von KWK-Systemen im Wohngebäudesektor einer energetischen Sanierung im normalen Renovierungszyklus Die kombinierte Strategie führt zu einer Senkung der CO2-Emissionen bis zum Jahr 2050 absolut um 607 Mio. t und im Jahr 2050 um 87 % gegenüber dem Jahr 1990
12 Mit kleiner KWK wird Klimaschutz günstiger Welche Auswirkungen haben die verschiedenen Maßnahmen auf die Kosten für den Endverbraucher? Ergebnisse: Die vorgeschlagene kombinierte Strategie der Innovationsoffensive Gas führt zu einer deutlichen Senkung der Kosten für den Endverbraucher Senkung der kumulierten Investitionskosten bis ins Jahr 2050 gegenüber dem Energiekonzept um 17 % Senkung der kumulierten Strategiekosten (Investition und Energie) um 5,4 % Die CO2-Vermeidungskosten können bis zum Jahr 2050 um rd. 72 Mrd. gesenkt werden, das entspricht ca. 90 %.
13 Mehrkosten für den Klimaschutz drastisch reduzierbar
14 Neben der Speicherfunktion bietet erneuerbare Gase im Gasnetz viele weitere Nutzungsmöglichkeiten Quelle: IAEW RWTH Aachen
15 Power to Gas senkt auch den Stromnetzausbaubedarf = Netzausbau
16 Kostenvergleich ist positiv für Power to Gas Folgender Mehrwert der PtG-Anlage kann aufgrund fehlender Marktdesigns aktuell nicht monetär bewertet werden: Erhöhte Flexibilisierung durch Lastmanagement, Energiespeicherung, Übertragung des überschüssigen EE- Stroms in andere Sektoren (u.a. Mobilität, Industrie) Netzdienlicher Anlageneinsatz verringert die maximal rückgespeiste Leistung Reduzierter Ausbaubedarf auch in überlagerten Netzebenen Gekoppelte Ausbauvariante Netzdienlich erreicht Kostenniveau des konventionellen Ausbaus
17 Der andere Weg All electric World Elektrifizierung Wärmemarkt Elektrifizierung Mobilität Sehr hohe erneuerbare Stromerzeugungskapazität Hoher Stromnetzausbaubedarf Keine Nutzung der Gasinfrastruktur Hoher Bedarf an Dämmung Gebäude Hoher Bedarf der Systemstabilisierung Der Weg mit Gas Erneuerbare Gase und Erdgas Nutzung Gasinfrastruktur Gemeinsame Zielnetzplanung Gas /Strom Effizienz und Synergie durch Sektorkopplung LNG, CNG und Biogas in der Mobilität Moderater Bedarf an Dämmung Hoher Anteil (Mikro)-KWK
18 EnEV Hauptanforderungsgröße: Jahresprimärenergiebedarf Der Primärenergiefaktor f p ist das Verhältnis von insgesamt aufgewendeter Primärenergie (Q p ) zur Endenergie (Q E ) beim Nutzer: f p = Q p Q E Primärenergie ist die Summe der Energie mit vorgelagerten. Jahresprimärenergiebedarf Q P ist die Summe der Energiemenge für Heizung, TWW- Bereitung, Lüftung, Kühlung mit vorgelagerten Prozessketten Primärenergie Q p Endenergie Q E Gewinnung Umwandlung Verteilung Primärenergiefaktor f P
19 Primärenergiefaktoren DIN V : (teilweise in der EnEV 2014)
20 Derzeit getrennte Betrachtung der Primärenergiefaktoren DIN V und DIN V nutzen Primärenergiefaktoren getrennt nach Erdgas H mit 1,1 Biogas mit 0,5 Zum Vergleich: es gibt nur Strommix mit 2,4 sinkend auf 1,4 1. Der Primärenergiefaktor für Erdgas ist zu überprüfen und zu korrigieren. 2. Der Primärenergiefaktor für Biogas muss nach unten korrigiert werden. 3. Biogas und Erdgas können wie Strom zu einem Primärenergiefaktor für Gas zusammengefasst werden 4. Die derzeitige Verwendung des PEF im Rahmen der EnEV macht perspektivisch mit gegen Null konvergierenden Werten für Strom keinen Sinn mehr. PEF hat die gewünschte Lenkungswirkung verloren.
21 f p = aufgewendete Primärenergie (Q p) Endenergie beim Nutzer (Q E,ü ) Primärenergiefaktor fp [-] Primärenergiefaktor Entwicklung 3,5 3 2,5 fpstrom 0,4 ct/kwh EEG EnEV ,3 ct/kwh EEG 6,2 ct/kwh EEG EnEV EnEV ,5 1 0,5 0 fperdgas fpgas-mix fpgas-mix = 0,95 möglich (-13,7 %) Prognose! Jahr [a] Anmerkung: fp Strom ist in der EnEV 2014 politisch festgelegt alle übrigen Energieformen in der DIN V oder DIN V
22 Biomethan im Gas BW-Gerät: fast unschlagbar!
23 Fazit Wärmemarkt ist nicht dekarbonisierbar ohne Gas. Systemisch denken, Energiesysteme koppeln für mehr Effizienz und kostengünstigen Klimaschutz auch im Wärmemarkt. Erneuerbare Gase stehen bereit Über 20 Demonstrationsprojekte Power to Gas Rd. 11. Mrd.m³ nachhaltiges (!) Biomethan Mit Gasanwendungstechniken und erneuerbaren Gasen sind die Klimaschutzziele im Wärmemarkt schneller und kostengünstiger erreichbar. (72 Mrd. Euro) Mini und Mikro-KWK unterstützt den Ausbau erneuerbarer Energien im Stromsektor. Über 75% Deckung der Residuallast (Arbeit) möglich Die gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung (KWK) hat auch im industriellen und gewerblichen Bereich ein großes Ausbaupotenzial.
24 Vorschläge für den Ordnungsrahmen EEWärmeG Erfüllungsquoten der erneuerbaren angleichen. Technologieoffenheit: Biomethan auch für die Verwendung in modernen Brennwertthermen zulassen Bei den Ersatzmaßnahmen Erdgas und Gastechnologien stärker möglich machen. Nutzung von Gas nur in hocheffizienter KWK aufbrechen Power-to-Gas-Ansatz durch geeigneten Ordnungsrahmen möglich machen. Anrechenbarkeit, Umlagebefreiung Überprüfung des Primärenergiefaktor-Systems der EnEV
25 E.ON Bioerdgas Über 30 Forschungsvorhaben Über 36 Forschungsnehmer/Institute Alle Berichte online
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