Kosten und Wirkungsgrade verschiedener Nutzungspfade im Vergleich

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1 Expertenworkshop FUEL-LCA BMW München 7. März 2012 Ergebnispräsentation Strategieplattform Power to Gas Berlin 13. Juni 2012 Erzeugungspfadanalyse Power to Gas Kosten und Wirkungsgrade verschiedener Nutzungspfade im Vergleich Dr. Uwe Albrecht Hubert Landinger Werner Weindorf (LBST) 1

2 Themen Methodik Vorstellung der Erzeugungspfade Ergebnisse Strompfade Kraftstoffpfade Zusammenfassung/Bewertung 2

3 Experte für nachhaltige Energieversorgung und Mobilität seit 30 Jahren Machbarkeitsstudien, Nachhaltigkeitsanalysen, technologiebasierte Strategieberatung, Energiekonzepte Internationale Kunden in Industrie, Finanzwirtschaft, Politik, und Verbänden Umfassende Kompetenz in Erneuerbaren Energien, Kraftstoffen und Antrieben Well-to-Wheel Analysen seit 15 Jahren Europäische Verbundprojekte seit 20 Jahren Berater des Europäischen Parlaments, BMVBS Globale und langfristige Perspektive Konsequenter Systemansatz Denken über Bereichsgrenzen hinweg 3

4 Themen Methodik Vorstellung der Erzeugungspfade Ergebnisse Strompfade Kraftstoffpfade Zusammenfassung/Bewertung 4

5 Hintergrund und Vorgehen Ziel: Vergleichende Bewertung mögliche Pfade der Systemlösung Power to Gas bzgl. Energieflüsse Wirkungsgrade Treibhausgasemissionen Kosten Referenzjahr: 2020 Varianten Kosten / Jahresvollbenutzungsdauer EE-Strom Basisvariante 1: 6,50 ct/kwh h/a (Wind onshore, Leitstudie) Basisvariante 2: 9,00 ct/kwh h/a (Wind offshore, Leitstudie) Sensitivität 1: 3,25 ct/kwh h/a (Wind onshore) Sensitivität 2: 4,50 ct/kwh h/a (Wind offshore) Sonstige Eingangsdaten aus anerkannten Quellen (BMU Leitstudie, GEMIS, JRC etc.) und mit Plattformpartnern abgestimmt 5

6 Methodik Keine Berücksichtigung grauer Energien (z.b. aus Herstellung von Anlagen und Fahrzeugen) Alle Angaben beziehen sich auf den unteren Heizwert (H u ) Treibhausgase Kohlendioxid (CO 2 ), Methan (CH 4 ), Lachgas (N 2 O) mit CO 2 -Äquivalenten nach IPCC Primärenergieeinsatz gemäß Wirkungsgradprinzip (Vorgehen wie IEA, EUROSTAT, UNECE, AG Energiebilanzen) CO 2 für Methanisierung aus (1) Luft, (2) Rauchgas (Biomasse-Heizkraftwerk), (3) Biogas Biogas-Varianten: (a) ohne bzw. (b) mit Energie/Kosten für Aufbereitung, (c) biologische Methanisierung im Biogas-Fermenter 6

7 Themen Methodik Vorstellung der Erzeugungspfade Ergebnisse Strompfade Kraftstoffpfade Zusammenfassung/Bewertung 7

8 Erzeugungspfade Strom EE-Strom Kohlendioxid CO 2 Kohlendioxid Großkraftwerk (GuD) CH 4 Methan Strom Methanisierung H 2 O-Elektrolyse Gasnetz Transportnetz Verteilnetz BHKW Stromnetz Übertragungsnetz Verteilnetz H 2 Wasserstoff inkl. Verdichter, Aufwand für Transport, Pufferspeicher Gasspeicher H 2 -speicher Brennstoffzelle STROM GAS STROM 8

9 Erzeugungspfade Strom: H 2 -Pfade EE-Strom Kohlendioxid Großkraftwerk (GuD) Strom Methanisierung H 2 O-Elektrolyse Gasnetz Transportnetz Verteilnetz BHKW Stromnetz Übertragungsnetz Verteilnetz H 2 Wasserstoff inkl. Verdichter, Aufwand für Transport, Pufferspeicher Gasspeicher H 2 -speicher Brennstoffzelle STROM GAS STROM 9

10 Erzeugungspfade Strom: SNG-Pfade EE-Strom Kohlendioxid CO 2 Kohlendioxid Großkraftwerk (GuD) CH 4 Methan Strom Methanisierung H 2 O-Elektrolyse Gasnetz Transportnetz Verteilnetz BHKW Stromnetz Übertragungsnetz Verteilnetz H 2 Wasserstoff inkl. Verdichter, Aufwand für Transport, Pufferspeicher Gasspeicher H 2 -speicher Brennstoffzelle STROM GAS STROM 10

11 Erzeugungspfade Kraftstoff Kohlendioxid CO 2 Kohlendioxid CH 4 Methan Methanisierung Erdgas- Transportnetz EE-Strom H 2 O-Elektrolyse H 2 Wasserstoff H 2 -Trailer inkl. Verdichter, Aufwand für Transport H 2 -Speicher H 2 -Netz CNG-Tankstelle H 2 -Tankstelle CNG-Fahrzeug H 2 -Fahrzeug 11

12 Themen Methodik Vorstellung der Erzeugungspfade Ergebnisse Strompfade Kraftstoffpfade Zusammenfassung/Bewertung 12

13 Bewertung Strompfade Ökonomische Analyse Resultierende Gaskosten (H 2, SNG) maßgeblich beeinflusst durch 1. Strompreis 2. Investitionskosten und Jahresvolllaststunden der Elektrolyse-/Methanisierungsanlage Kosten des gespeicherten Stroms (inkl. Transport und Verteilung) noch deutlich über Pumpspeicher Energieeinsatz Geringster Wirkungsgrad bei SNG mit CO 2 aus Luft; höchster Wirkungsgrad bei H 2 im BHKW Treibhausgasemissionen Sehr niedrige Treibhausgasemissionen für alle Pfade mit erneuerbarem Strom 13

14 Vergleich Strompfade Kosten Referenz Pumpspeicher SNG Wasserstoff 14

15 Bewertung Kraftstoffpfade Ökonomische Analyse Aussagen bzgl. Gaskosten gelten auch hier Kraftstoffkosten Well-to-Tank ähnlich für SNG (CO 2 aus Biogas) und H 2 Kraftstoffkosten Well-to-Wheel niedriger für H 2 -Pfade wg. höherem Wirkungsgrad von Brennstoffzellenfahrzeugen Energieeinsatz Insgesamt höherer Energieeinsatz für SNG-Pfade, höherer Kraftstoffbereitstellungswirkungsgrad für H 2 -Pfade Treibhausgasemissionen Sehr niedrige Treibhausgasemissionen für alle erneuerbare Pfade (nur Emissionen aus Erdgasverdichtern/Gasturbinen im Gasnetz und aus Verbrennungsmotoren für H 2 -Transport in CGH 2 -Trailern) 15

16 Vergleich Kraftstoffpfade Kosten Erdgas SNG Wasserstoff 16

17 Vergleich Kraftstoffpfade Energieeinsatz Erdgas SNG Wasserstoff 17

18 Vergleich Kraftstoffpfade Treibhausgasemissionen Erdgas SNG Wasserstoff 18

19 Bewertung Verkehr: Einführung von erneuerbarem Gas (SNG, H 2 ) in den Verkehrssektor trägt signifikant zur Verminderung von Treibhausgasemissionen bei Energiesystem: Power to Gas (SNG und H 2 ) ermöglicht Speicherung von Strom über längere Zeiträume und spart fossile Brennstoffe ein Industrie: Erneuerbar produzierter Wasserstoff ermöglicht Substitution von H 2 aus fossilen Einsatzstoffen; Einsatz z.b. in Raffinerien, aber auch in Stahlwerken (zur Direktreduktion) 19

20 Nächste Schritte Durchführung detaillierter Szenarioanalysen, die u.a. den zeitlichen Verlauf von Stromangebot bzw. Strompreis und Standortfaktoren berücksichtigen Kostensenkungen insbesondere durch Skalierung, Weiterentwicklung und Betriebsoptimierung bei Elektrolyseuren Systemlösung Power to Gas muss für eine bestmögliche Integration in das Energiesystem weiter entwickelt werden 20

21 Kontakt Dr. Uwe Albrecht Hubert Landinger Werner Weindorf Geschäftsführer Senior Project Manager Senior Scientist Daimlerstr Ottobrunn Tel.: 089/ Web: 21