Vergleich des Einflusses zentraler und dezentraler Wasserstoffinfrastrukturen auf die zukünftige Stromversorgung Deutschlands

Transkript

1 Vergleich des Einflusses zentraler und dezentraler Wasserstoffinfrastrukturen auf die zukünftige Stromversorgung Deutschlands 9. Internationale Energiewirtschaftstagung an der TU Wien (IEWT) Karl-Kiên Cao

2 Hintergrund und Motivation

3 DLR.de Folie 3 Beispiel-Szenario für Deutschland im November

4 DLR.de Folie 4 Beispiel-Szenario für Deutschland im November Was kann Wasserstoff zur Integration von EE leisten?

5 DLR.de Folie 5 Wasserstoff und seine Nutzungspfade Erzeugung Speicherung Transport Verwertung Elektrolyse Salzkavernen Behältergebunden Strom/ Wärmeerzeugung Druckbehälter Reformierung Kraftstoff Flüssigwasserstoff Thermolyse Festkörperspeicher Leitungsgebunden Industrieprozesse

6 DLR.de Folie 6 Wasserstoff und seine Nutzungspfade: Beispiel heute Erzeugung Speicherung Transport Verwertung Elektrolyse Salzkavernen Behältergebunden Strom/ Wärmeerzeugung Druckbehälter Reformierung Kraftstoff Flüssigwasserstoff Thermolyse Festkörperspeicher Leitungsgebunden Industrieprozesse

7 DLR.de Folie 7 Die Studie Plan-DelyKaD Wasserstoff-Nutzungsoptionen Elektrolyse-Technologie Salzkavernenstandorte Wirtschaftlichkeit einer Wind- Wasserstoff-Anlage Vergleich zentraler und dezentraler Wasserstoffnutzungskonzepte

8 Methodische Vorgehensweise

9 DLR.de Folie 9 Wasserstoff und seine Nutzungspfade: Untersuchung Erzeugung Speicherung Transport Verwertung Elektrolyse Salzkavernen Behältergebunden Strom/ Wärmeerzeugung Druckbehälter Reformierung Kraftstoff Flüssigwasserstoff Thermolyse Festkörperspeicher Leitungsgebunden Industrieprozesse

10 DLR.de Folie 10 Definition zentraler und dezentraler Nutzungskonzepte Mobilität H 2 -Versorgung aus Kavernen innerhalb 200 km Umkreis Rückverstromung GuD an Kavernenstandorten Zentral H 2 Speicherkapazität H 2 -Verteilung H 2 Speicherkapazität H 2 -Verteilung unbegrenzt regional unbegrenzt regional H 2 -Tankstellen mit eigenem Elektrolyseur + Tagesspeicher Methanisierung und Verteilung in ganz Deutschland Dezentral H 2 Speicherkapazität H 2 -Verteilung H 2 Speicherkapazität H 2 -Verteilung begrenzt regional unbegrenzt überregional

11 DLR.de Folie 11 Szenario-Rahmen Kraftwerkspark und Strom-, Wärme- und H 2 -Bedarf in 16 Regionen Deutschland: BMU-Langfristszenarien 2011 Europa: Hohe EE-Anteile D Nord Weitere Annahmen H 2 nur in Deutschland Stromübertragungskapazitäten: TYNDP2012 und NEP Ausbau Eingeschränkt Systemflexibilität: KWK: wärmegeführt, keine Speicher Kein Demand Side Management (außer Elektrofahrzeuge) D West D Zentral D Süd- West D Ost D Süd- Ost

12 DLR.de Folie12 Das Energiesystemmodell REMix Input EE-Potentiale Nachfrageprofile (Strom, Wärme, H 2 ) Kraftwerkspark OPEX, CAPEX Netze Potentialdatenanalyse Berechnung Mathematische Optimierung Output Systembetrieb-und Technologieeinsatz (Dispatch) Kapazitätszubau (Speicher, Netze, Kraftwerke)

13 Ergebnisse Auswirkung der H 2 -Nutzungspfade auf die Abregelung: Deutschland 2050 Elektrolyseur-Typ: Alkalisch Methan-Einspeisung

14 DLR.de Folie 14 Dauerlinie der Abregelung in Deutschland

15 DLR.de Folie 15 Regionale Jahressumme der Abregelung (TWh) RV Zentral RV Dezentral Mob Zentral Mob Dezentral Mob&RV Zentral D Nord D West D Zentral D Ost D Süd-Ost D Süd-West Mob&RV Dezentral Mob&RV Dezentral Mob&RV Zentral Mob Dezentral Mob Zentral RV Dezentral RV Zentral D Nord 4,37 1,86 11,37 5,63 12,69 12,69 D West 0,07 0,04 0,22 0,05 2,74 2,69 D Zentral 0,14 0,08 0,40 0,17 0,35 0,35 D Ost 0,09 0,09 0,22 0,20 0,53 0,53 D Süd-Ost 0,01 0,01 0,01 0,01 0,12 0,11 D Süd-West 0,05 0,05

16 DLR.de Folie 16 Erinnerung: Zentrale und dezentrale Nutzungskonzepte Mobilität H 2 -Versorgung aus Kavernen innerhalb 200 km Umkreis Rückverstromung GuD an Kavernenstandorten Zentral H 2 Speicherkapazität H 2 -Verteilung H 2 Speicherkapazität H 2 -Verteilung unbegrenzt regional unbegrenzt regional H 2 -Tankstellen mit eigenem Elektrolyseur + Tagesspeicher Methanisierung und Verteilung in ganz Deutschland Dezentral H 2 Speicherkapazität H 2 -Verteilung H 2 Speicherkapazität H 2 -Verteilung begrenzt regional unbegrenzt überregional

17 DLR.de Folie 17 H 2 -Speicherfüllstände in Nordwestdeutschland I Nutzungspfad: Mobilität

18 DLR.de Folie 18 H 2 -Speicherfüllstände in Nordwestdeutschland II Nutzungspfad: Mobilität

19 DLR.de Folie 19 H 2 -Speicherfüllstände in Nordwestdeutschland III

20 DLR.de Folie 20 Zusammenfassung Für den Vergleich des Einflusses zentraler und dezentraler Wasserstoffinfrastrukturen auf die zukünftige Stromversorgung Deutschlands gilt: Wasserstoffnutzung... ist vielseitig, senkt die Abregelung (v.a. bei Sektor übergreifender Nutzung) und ist damit eine Option zur Integration von EE. Zentrale Wasserstoffspeicher werden als Saisonspeicher genutzt, senken die Abregelung von EE insbesondere und bieten in Form von Salzkavernen ausreichend Speicherpotentiale in Regionen, in denen Abregelung auftritt.

21 Vielen Dank!

22 DLR.de Folie 22 Korrelation EE-Einspeisung und H 2 -Erzeugung

23 DLR.de Folie 23 Jahres-Energiebilanz für Deutschland 2050

24 DLR.de Folie 24 Auslastung HGÜ: D-West D-Nord Von Nach NEP- Korridor Kapazität [GW] D Nord D West A + B 10,0 D West D Süd- A 3,0 West D Nord D Süd- C 9,0 West D Ost D Süd- D 3,0 Ost D Nord D Ost 2,2

25 DLR.de Folie 25 Rückverstromung: H 2 -Speichernutzung Dezentral Keine Speichernutzung Gasnetz = Stromnetzersatz

26 DLR.de Folie 26 Weitere Zahlen Modellendogener Gasturbinen-Zubau (GW) Referenz RV Zentral RV Dezentral Mob Zentral Mob Dezentral Mob&RV Zentral Mob&RV Dezentral Installierte Elektrolyseleistung (GW) RV Zentral RV Dezentral Mob Zentral Mob Dezentral Mob&RV Zentral Mob&RV Dezentral