Entwicklungsmöglichkeiten von gasbasierten Technologien aus Sicht der Forschung F. Graf grzi Mitgliederversammlung 2015 Stuttgart,

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1 Entwicklungsmöglichkeiten von gasbasierten Technologien aus Sicht der Forschung F. Graf grzi Mitgliederversammlung 2015 Stuttgart, DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)

2 Ergebnisse DVGW-Innovationsoffensive Rolle des Gases in einem zukünftigen Energieversorgungssystem- eine Perspektive Stromnetz Gasnetz Kohle CO/CO 2 Gasnetz Atomenergie Erneuerbare Elektrolyse H 2 Methanisierung CH 4 Biogas Gaskraftwerke SNG BHKW Mobilität Industrie DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 2

3 Ergebnisse DVGW-Innovationsoffensive Ergebnisse DVGW-Innovationsoffensive Gastechnologie mehr als 30 Studien wurden von ca. 50 Projektpartnern aus Industrie und Forschung erstellt Umfangreiche Empfehlungen zur Rolle von Gas in der Energiewende wurden erarbeitet Ergebnisse wurden innerhalb und außerhalb der Branche umfangreich kommuniziert Kernthemen für die weitere Entwicklung sind Gase aus erneuerbaren Quellen Kopplung der Energienetze GasPlus-Technologien in der häuslichen Energieversorgung Mobilität In der nächsten Phase muss die Einführung in die Praxis vorbereitet werden DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 3

4 Gase aus erneuerbaren Quellen Entwicklungspotenziale erneuerbares Gas Energetischer Anteil 1) erneuerbarer Gase Trend: 3,1 % 5,9 % Energiekonzept: 13,2 % 32,8 % Innovationsoffensive: 18,1 % 46,7 % 1 ) bez. auf Brennwert H s Quelle: ISI (www.dvgw-innovation.de/die-projekte/archiv/systemanalyse-ii) DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 4

5 Entwicklungsmöglichkeiten Biomethan Nachhaltiges Biogaspotenzial in Deutschland Quelle: DVGW-Biogasatlas Die ursprünglichen politischen Ziele wären erreichbar DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 5

6 Gase aus erneuerbaren Quellen Entwicklung Gasbeschaffenheit Schwankungen in der Erdgaszusammensetzung durch LNG- Importe und Flexibilisierung bei der Gasbeschaffung werden zunehmen Einspeisung von Gasen aus erneuerbaren Quellen als Zusatzund Austauschgase werden zunehmen: Regenerative methanreiche Gase Wasserstoff wasserstoffreiche Gase Intelligente und bezahlbare Messtechnik und Regelungskonzepte für Gasanwendungen werden benötigt DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 6

7 Entwicklungsmöglichkeiten Biomethan Potenziale Biomethanprozesskette (I) Quelle: BMBF-Projekt B2G Biogasaufbereitung bietet Verbesserungspotenziale DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 7

8 Entwicklungsmöglichkeiten Biomethan Quelle: BMBF-Vorhaben B2G DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 8

9 Power to Gas im DVGW Auswahl an PtG-Projekten im DVGW Energiespeicherkonzepte (G 1/07/10): Entwicklung von modularen Konzepten zur Erzeugung, Speicherung und Einspeisung von Wasserstoff und Methan ins Erdgasnetz, Februar 2013 PtG II (G 3/01/12): Techno-ökonomische Studie von PtG- Konzepten, TP C Methanisierung, Juli 2014 Biologische Methanisierung (G 3/01/13): Techno-ökonomische Studie zur biologischen Methanisierung bei PtG-Konzepten, Juli 2014 SEE-Projekt (BMBF): Speicherung elektrischer Energie aus regenerativen Quellen im Erdgasnetz, Juli 2014 KonStGas (BMWI ): Konvergenz Strom- und Gasnetze Integration fluktuierender erneuerbarer Energien durch konvergente Nutzung von Strom und Gasnetzen, Laufzeit 08/ /2016 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 9

10 Power to Gas im DVGW Prozessbewertungen: Kopplung PtG mit Biogas Quelle: DVGW-Projekt G C Techno-ökonomische Studie von PtG-Konzepten DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 10

11 0 (1200 h H2) 0 (7000 h H2) 0 (1200 h CH4) 0 (7000 h CH4) 5 (1200 h H2) 5 (7000 h H2) 5 (1200 h CH4) 5 (7000 h CH4) 9 (1200 h H2) 9 (7000 h H2) 9 (1200 h CH4) 9 (7000 h CH4) Gestehungskosten in Cent/kWh bezogen auf Brennwert Power to Gas im DVGW Ökonomische Betrachtungen: PtG-Gestehungskosten 100 H2 aus Erdgas Erdgas Grenzübergabe CNG Tankstelle Biogas Benzin Diesel Erlöse 10 1 Strombezugskosten in Cent/kWh Quelle: DVGW-Projekt G Energiespeicherkonzepte DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 11

12 Ausgaben (Barwert 2018) Power to Gas im DVGW PtG als Flexibilitätsoption für Stromverteilnetze 240 TEUR PtG-Anlage Netzausbau Markterlöse Ersparnis im HS-Netz Getrennter Netzausbau Konventionell DVGW-Forschungsvorhaben: G Getrennter Netzausbau Innovativ Gekoppelter Netzausbau inkl. Einsparungen* in MS+HS-Ebene gegenüber Innovativ Gekoppelter Netzausbau inkl. Einsparungen* in MS+HS-Ebene gegenüber Kabelausbau Ersparnis im MS-Netz Summe Annahmen: Alle NS-Netze verfügen über PtG- Anlagen oder Speicher, die netzdienlich eingesetzt werden PtG-Anlage (H 2 ) mit P el = 150 kw für EUR/kW Bivalente GVWA mit P el = 35 kw für 485 EUR/kW *) Einsparungen in MS+HS-Ebene sind anteilig auf alle NS- Netze aufgeteilt Netzdienliche Fahrweise von PtG führt zu verringertem Netzausbau DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 12

13 Power to Gas im DVGW Verfahrensentwicklung: Wabenmethanisierung (I) Pilotanlage: Syngas: 10 m 3 /h (NTP) T meth : C p meth : 5-20 bar Zielsetzung: Kopplung Biomassevergasung mit PtG Demonstration mit Realgas in Pilotanlagenmaßstab Laufzeit: 01/ /2015, Koordinator: DVGW-EBI DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 13

14 Power to Gas im DVGW Verfahrensentwicklung: Wabenmethanisierung (II) DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 14

15 Entwicklungsmöglichkeiten LNG Treiber: LNG im Transportsektor (I) Verschärfung von Emissionsgrenzen insbesondere in der Schifffahrt EU-Direkte zum Aufbau von Infrastruktur für alternative Antriebskonzepte Kostensenkungspotenziale durch niedrige LNG-Preise (10-50 %) CO 2 -Einsparungen gegenüber flüssigen Kraftstoffen (ca. 15 %) Herausforderungen: Aufbau von Infrastruktur für Verteilung in die Fläche Aufbau von Tankstellen Umstellung von Fahrzeugflotten DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 15

16 Entwicklungsmöglichkeiten LNG LNG im Transportsektor (II) Aktivitäten in Europa: Niederlande, Spanien und Großbritannien sind Vorreiter in mehreren EU-Projekten werden Tankstellen gebaut und Fahrzeuge getestet (z.b. Blue Corridor) In Deutschland gibt es ebenfalls erste Projekte und Initiativen Weiteres Vorgehen im DVGW: Neuer Forschungscluster Mobilität und LNG wurde gestartet Kick-Off im Rahmen eines Round Table mit Experten aus Europa hat stattgefunden DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 16

17 Entwicklungsmöglichkeiten LNG Ergebnisse Round Table LNG & Mobility Kernbotschaften: Investitionskosten LNG-Anlagen (z.b. Tankstellen) müssen deutlich gesenkt werden Tankstelledichte muss erhöht werden LNG-LKW müssen mit höherer Leistung verfügbar sein Die derzeit niedrigen Diesel-Preise sind hinderlich bisher keine Förderung durch Politik Es existieren teilweise noch technologische Fragen (z.b. eichfähige Messtechnik Kooperation zwischen Beteiligten soll ausgebaut werden DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 17

18 Ausblick Ergebnisse Round Table LNG & Mobility Kernbotschaften: Investitionskosten LNG-Anlagen (z.b. Tankstellen) müssen deutlich gesenkt werden Tankstelledichte muss erhöht werden LNG-LKW müssen mit höherer Leistung verfügbar sein Die derzeit niedrigen Diesel-Preise sind hinderlich bisher keine Förderung durch Politik Es existieren teilweise noch technologische Fragen (z.b. eichfähige Messtechnik Kooperation zwischen Beteiligten soll ausgebaut werden DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 18

19 Ausblick Wichtige Forschungs- und Kommunikationsthemen Umgang mit Gasbeschaffenheitsschwankungen Zukunftsperspektive Biomethan + PtG entwickeln Kopplung Strom- und Gasnetze Breite Einführung GasPlus-Technologien Gasbasierte Mobilität Wasserstoff als Zusatzgas oder in reiner Form DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) 19

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