Zukunftsperspektiven von Power to Gas

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1 Zukunftsperspektiven von Power to Gas Erdgastagung März, 2014 SWISSGAS AG Heinrich Schwendener

2 Agenda Kurzporträt Swissgas weshalb Interesse an Power to Gas Strom und Gas Partner mit unterschiedlichen Stärken Paradigmenwechsel dank Power to Gas - PtG Technische und kommerzielle Herausforderungen Das Power to Gas Projekt Falkenhagen mit E.ON Bisherige Erkenntnisse aus dem Projekt Warum Power to Gas auch für die Schweiz wichtig ist Zukunftsszenario

3 Struktur Erdgaswirtschaft Schweiz Rolle Swissgas AG Kunden Ca. 100 Erdgas - Endverteiler Gesamt- Risiko + Gesamt- Nutzen Gaznat GVM EGO EGZ Legende Lieferbeziehung Lieferbeziehung und Aktionariat SWISSGAS AG EBRAG AIL SET METANORD Kosten- und Preisoptimierung durch Pooling Partner u.a. : Die Mehrheit der CH Gasversorger bündelt die Beschaffung sowie Eigentum und Betrieb des Hochdruck-Netzes über die Regionalgesellschaften (Gaznat, GVM, EGO, EGZ) und die Swissgas AG. 3

4 Kurz-Profil der Swissgas AG ( Swissgas ist eine Plattform für gebündelte Dienstleistungen der Schweizer Erdgas-Wirtschaft : - Bau, Betrieb Unterhalt HDTransportnetz ca. 260 km - Beschaffung Erdgas &Transportkapazität im Ausland; - Dienstleistungen rund um diese Aktivitäten - Beteiligungsmanagement - Transitgas - SET - Bayerngas Norge, u.a.m. - Beschaffung von ca. 20 TWh ( 60 % des CH Erdgases) - Umsatz 2012: ca. CHF 850 Mio - Bilanzsumme ca. CHF 430 Mio Gas aus Power to Gas Anlagen: in Zukunft Teil des Gas-Mixes? Internationale, beschaffungs-relevante Projekte im Interesse der CH - Gaswirtschaft sind Kernaufgabe der Swissgas

5 Agenda Kurzporträt Swissgas warum Interesse an Power to Gas Strom & Gas - Partner mit unterschiedlichen Stärken Paradigmenwechsel dank Power to Gas - PtG Technische und kommerzielle Herausforderungen Das Power to Gas Projekt Falkenhagen mit E.ON Bisherige Erkenntnisse aus dem Projekt Warum Power to Gas auch für die Schweiz wichtig ist Zukunftsszenario

6 Strom und Gas - Partner mit unterschiedlichen Stärken Strom und Gas: beides netzgebundene Energieträger Bisherige Schnittstellen der beiden Netzte bei WKK stromproduzierenden Heizungen GuD Unterschiedliche Stärken : Strom erneuerbar produzierbar (PV, Wind, Geothermie), heute noch grosse Anteile nicht erneuerbar Verbrauch muss zeitgleich Produktion entsprechen; Überschuss- und Mangelsituationen sind mit Speichern und/oder Transportkapazität auszugleichen; diese sind beschränkt und investitionsintensiv; Gas: hohe Energiedichte, Speicherfähigkeit im Netz (Netzpuffer) und in Gasspeichern (D,F,A,I ca. 500 TWh), war bis jetzt nur in beschränktem Ausmass (Biogas) erneuerbar produzierbar ca MW Transitgasleitung ca MW

7 Strom und Gas - Partner mit unterschiedlichen Stärken Gas Emissionen von Wärme-Energien am geringsten beim Erdgas Erdgas/Biogas nur zu einem beschränkten Teil erneuerbar Strom 2014 CH Strom Mix 2012 CO 2 frei nicht erneuerbar CH Strom Importe im Winter Netto Import EU 27 Strom Mix noch länger Zeit nicht CO 2 -frei

9 Power to Gas Technologie in Kürze Elektrolyse : Strom + Wasser Wasserstoff (und Sauerstoff) Methanisierung: Wasserstoff + CO 2 Methan (und Sauerstoff) Fazit: Ist PtG kommerziel machbar, lässt sich künftig in Gas in grossen Mengen erneuerbar produzieren; die Energie kann im Gasnetz transportiert und gespeichert werden

10 Paradigmenwechsel dank Power to Gas Bisherige Vorstellung: Strom wird vollständig erneuerbar, Gas bleibt fossil hoch Erneuerbarkeit und CO 2 - Neutralität gering Heute In Zukunft

11 Paradigmenwechsel dank Power to Gas Bisherige Vorstellung: Strom wird vollständig erneuerbar, Gas bleibt fossil hoch Erneuerbarkeit und CO 2 - Neutralität gering Heute In Zukunft Neue Voraussetzung: Auch Gas kann vollständig erneuerbar werden hoch Erneuerbarkeit und CO 2 - Neutralität gering Heute In Zukunft

13 Technische und kommerzielle Herausforderungen Zur weiteren Entwicklung der Technologie brauchte es: Eine integrierte Anlage, die Windstrom zur Erzeugung eines gasförmigen, CO2-neutralen Energieträgers nutzt Einbindung ins Strom-Netz, Anschluss ans Hochdruck Gasnetz. Erfahrung mit Genehmigungsprozessen; Nachweis technische Machbarkeit unter realen Bedingungen; Technisch-ökonomisches Optimierungspotential Anlage; Optimierung des Betriebskonzepts; Moglichkeit Anlage zur Stromnetzregelung einsetzen; Aufzeigen der Bedeutung des Erdgastransportnetzes für Transport und die Speicherung des erneuerbar produzierten Gases von Falkenhagen an die Schweizer Grenze; Transport und Zwischenspeicherung über das Erdgastransport- und Verteilnetz in der Schweiz Import als CO2-neutral produziertes Gas in die Schweiz.

15 Beteiligung Swissgas AG an PtG Anlage «Falkenhagen» Stellvertretend für die CH Gaswirtschaft, in Betrieb seit Eckwerte Elektrische Leistung: 2 MWel H2-Erzeugung: 360 m³/h Z.Z. keine Methanisierung Erwarteter Wirkungsgrad > 50% Einspeisung max. 2% H2 in das Hochdruck-Erdgasnetz der ONTRAS Betriebsphase: 3Q Q 2016 Betreiber: E.ON Gas Storage Gewinnen von Erfahrung mit der Pilotanlage (Technikum) für den möglichen späteren Bau von grösseren Anlagen Know How Beitrag für schweizerische Projekte Kommunizieren an Politik, Verwaltungen, Öffentlichkeit: Das Gasnetz ist eine wertvolle Option für die zukünftige erneuerbare Energiewirtschaft, die erhalten werden muss. 15

16 Power to Gas Pilotanlage in Falkenhagen, Deutschland Die Anlage, bereit zur Inbetriebnahme ( ) 16

17 Gesamtprozess wird preisoptimiert gesteuert Einkaufsvorgaben -Preis -Strommenge -Gasmenge Vertragliche Vereinbarungen Windprognose Strompreisprognose (EGC) Fahrplan - Strom Angepasster Fahrplan Nominierung -Stromeinkauf -Gasverkauf Übertragung in die Anlage Ausführung Allokation (Ontras) Abrechnung an Kunden Stromabrechnung Prognosen auf Jahres-, Quartals-, Monats-, Wochenund Tagesbasis. Anpassung der Mengen entsprechend der Historie. Betriebliche Vorgaben (Betriebsleitung) Unerwartete Ereignisse -Anlage (Betrieb) -Preis / Spread (EGC) -Gasnetzbetreiber (Ontras) -Stromnetzbetreiber (Edis Netz) Mitteilung der Mengen bis 11:40 Uhr an Swissgas 17

18 1 Biogas (EnWG / GasNZV) Anerkennung als Biogas seit PtG-H 2 /CH 4 anerkannt als Biogas i.s.d. EnWG bzw. GasNZV gem. bestimmter Anforderungen Sind Anforderungen erfüllt, ist Zugang zum dt. Erdgasnetz zu gewähren Es greifen dann weitere Privilegierungen 18

19 Falkenhagen Strombezugskosten: Status Quos Quelle : Erzeugung 31,7% Netzentgelt Arbeit 11,7% Konzessionsabgabe 0,7% KWKG 0,4% 19 II Strom NEV Umlage 0,3% Offshore Haftungsumlage 0,3% Stromsteuer 13,0% EEG Umlage 33,4% Annahmen: 4380 Stunden Betrieb pro Jahr Netzentgelt für Leistung ist den Betriebskosten zugeordnet Die EEG Umlage muss derzeit bezahlt werden, obwohl es sich um erneuerbare Energie handelt; Ziel ist es, diese zu weg zu verhandeln.

20 Entwicklung der Beteiligung an der PtG Anlage Falkenhagen Meilensteine beim Aufbau der Beteiligung Erste Ideen betreffend Beteiligung Swissgas 3. Q 2012 Gegenseitige Absichtserklärung Swissgas E.ON 1. Q 2013 Abschluss Kooperationsvereinbarung 3. Q 2013 Inbetriebnahme der Anlage 28. August 2013 Projekt Meetings zu ersten Betriebserfahrungen E.ON Energy Storage EST, Swissgas und August und ArGr mit Vertretern ihrer Stakeholder November 2013, Januar, März 2014 Weitere Wichtige Faktoren für die Beteiligung Erfahrung mit PtG in einem Markt, der die Herausforderungen mit intermittierender Wind- und Solarstromproduktion, bereits kennt; Etablierte und gute Geschäftsbeziehung zwischen E.ON und Swissgas. 20

22 Lessons Learned Planung und Bau Genehmigung war als Technikum möglich; Zertifizierung als Biogas; derzeit die bestmögliche Gasqualität; Abstimmung Strombezug und Gaseinspeisung; Netzanbindung Strom und Gas; Leistungsparameter der Anlage, deren Steuerung Kommunikation und positive öffentliche Wahrnehmung Kritik, da regenerativer Strom vernichtet und dadurch mehr konventioneller Strom benötigt wird. Aus dem Betrieb Die Anlage läuft seit 6 Monaten, Schwachstellen identifiziert und durch Anlagenmodifikationen verbessert. Insgesamt läuft die Anlage gut Die ersten Erkenntnisse bezüglich Wirkungsgrad sind : bis zu 66 % bezogen auf Ho (bis zu 58% auf Hu) Anmerkung: Die spezifischen Investitionskosten sind der wichtigere Parameter als der Wirkungsgrad

24 Wachsende Instabilitäten im Stromnetz Beispiel aus Deutschland Handelsblatt, , 09:08 Uhr: Das Stromnetz wird instabil Die Energiewende stellt die Netzbetreiber vor grosse Probleme. Sie kommen mit dem Bau neuer Leitungen kaum voran und warnen vor Stromausfällen. Berlin: Die Energiewende droht an Engpässen im deutschen Stromnetz zu scheitern. Die Netzbetreiber warnen, dass sie gar nicht so schnell neue Leitungen bauen können, wie durch den rasanten Ausbau von Windund Solarenergie benötigt werden Das Problem der Netzinstabilität ist bereits aktuell. PtG wird mittelfristig gute Chancen eingeräumt, einen Beitrag zur Lösung zu leisten. 24

25 Windstrom-Produktion in Spanien Herausforderung für s Stromnetz Stromproduktion total: MW Strom aus Windenergie: MW ( ~62 %) Zeitpunkt: :00 Uhr MW 647 MW ( 1.8 %) :00 Uhr Übrige Wind GuD Kohle AKW Wasser Hohe Windstrom-Produktion zu Schwachlastzeiten kann die Abschaltbarkeit anderer Produktionen schon heute (über-)fordern. Es bleibt die Abschaltung der Windanlagen selbst, - mit möglichen Konsequenzen für ihre Ertragssituation; tiefe Windstromproduktion in Spitzenzeiten erfordert hingegen den Einsatz aller anderen Produktionen; heute neben Wasserkraft, fossile und nukleare KW.

26 Warum ist PtG für die schweizerische Energiewirtschaft interessant? Schweizerische Energieversorger investieren bedeutende Beträge in erneuerbare Energienn: Windparks und Solaranlagen im In- und Ausland. Die Probleme der Netzstabilität bei hohem erneuerbarem Produktionsanteil können auch diese Anlagen betreffen. Netzbedingte Abschaltungen sind die Konsequenz Damit besteht ein grosses Interesse an einer Lösung, mit der Überschuss- bzw. Mangelsituationen überbrückt werden können. Die PtG Technologie bietet dafür eine solche Lösung. Zudem kann das erneuerbar produzierte Gas von den EVU den Erdgas-Kunden als hochwertiges CO 2 -neutrales Gas-Produkt angeboten werden. Die Power to Gas Technologie hat damit auch grosse Bedeutung für die schweizerische Energiewirtschaft; Die Möglichkeit der Beteiligung der Swissgas an der PtG Anlage der E.ON in Falkenhagen stiess deshalb auf grossem Interesse 26

27 Warum ist PtG für die schweizerische Energiewirtschaft interessant? Ziele der Energiestrategie Schweiz (analog Energiewende in Deutschland) 1. Ausstieg aus der Atomenergie (letztes AKW soll ca abgeschaltet werden) Im 2012 wurde ca. ein Drittel 36 % des 68 TWh Strom in AKWs produziert, 59 % mit Wasserkraft und 6 % thermisch (WKK Anlagen); ca 4 % wurden als Pumpstrom verwendet und ca. 3% wurden exportiert. 2. Reduktion der CO2 Emissionen um den Faktor 6 (von ca. 6 t/capita im 2012 auf 1 t/capita) 27

28 Fokus Inland: 2012 in der Schweiz verbrauchte Energie ( Daten aus CH-Energiestatistik) TWh Ca. 53 % der 245 TWh Gesamtenergieverbrauch sind flüssige fossile Brenn- und Treibstoffe (mit Gas ist der Anteil 67 %) Elektrizität trug 2012 mit einem Anteil von 24 % dazu bei

29 CO2 Emissionen 2012 und Ziel CH - Energiestrategie ( Daten 2012:CH-Energiestatistik) Der grösste Teil der CO2-Emissionen stammt aus den flüssigen, fossilen Brenn- und Treibstoffen. Um die Reduktion zu erreichen, müssen die fossilen Brenn- und Treibstoffe reduziert und substituiert werden

30 Konsequenzen für Strominfrastruktur und mögliche Lösung Szenario Die zur CO 2 Reduktion erforderliche Substitution der fossilen Brenn- und Treibstoffe geschieht mit erneuerbarem Strom, dies bedeutet, je nach Effizienzsteigerung (gemäss Stromperspektiven: ca. 30 bis 50 % bis 2050) eine mengenmässige Steigerung von 20 bis 80 % des Stromaufkommens in der Schweiz. Dies werden vor allem unregelmässig anfallende Wind- und Sorarstromproduktionen sein Dazu kommt voraussichtlich ein (Teil-) Ersatz der AKW ebenfalls mit erneuerbaren Produktionen. Das bedeutet grossen Transport und vor allem Speicherbedarf. Dank der Power to Gas Technologie kann auch das schweizerische Erdgastransport- und -verteilnetz genutzt werden, die Erdgas-Infrastruktur ist eine leistungsstarke Alternative mit bedeutenden Transport- und Speicherkapazitäten; Diese Infrastruktur besteht bereits und stellt damit eine kostenmässig interessante Option dar. 30

32 Vision Energieversorgung mit hohem erneuerbarem Anteil Diverse Erdgasquellen Deckung des Bedarfs für mind. 250 Jahre Lokale Smart Grids mit Erdgas V PtG - Produktion von H 2 /CH 4 (Synthetic Natural Gas - SNG) aus erneuerbarem (Überschuss-Strom Windstrom Bioerdgas Gastankstelle P P Transport & Verteilung auf dem Erdgasnetz Brennstoffzelle mit H2 Photovoltaik GuD & BHKW Industrie & Gewerbe + Langzeit- Erdgas - speicher Brennwerttechnik, Gaswärmepumpe & Solarunterstützung Legende: «Konvergenz-» Gas- und Stromnetz (Strom-Produktion/Verbrauch) Infrastruktur, relevant für Power to Gas (PtG) Funktion

33 Danke für die Aufmerksamkeit! 33