Energiewende und. DVGW-Innovationsoffensive Gastechnologie

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1 6.3 KWK / Anwendungstechnik Hocheffiziente Gasverstromung mit Abwärmenutzung (KWK) Rückverstromung von PtoG über dezentrale KWK Energiewende und Stromerzeugung im Regelenergiemodus Intelligente Abwärmenutzung FuE Projekte: DVGW-Innovationsoffensive Gastechnologie Systemintegration (Strom, Wärme, Objekte) Wärmespeicher / Dimensionierung Brennstoffzellen (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit) DVGW Forschung und Beteiligungsmanagement 24. Oktober 2012

2 1. Die Verantwortung des DVGW für umweltschonende technologische Gasinnovationen Satzungsgemäße Anforderungen als Pflichtaufgaben des DVGW Technisch-wissenschaftliche 6.3 KWK / AnwendungstechnikFörderung des Gas- und Hocheffiziente Wasserfaches Gasverstromung mit besonderem mit Abwärmenutzung Schwerpunkt (KWK) auf dezentral Sicherheit mit BHKW oder Brennstoffzellen und zentral mit GuD KW Hygiene Rückverstromung Umweltschutz von PtoG über dezentrale KWK Bündelung Stromerzeugung des technisch-wissenschaftlichen im Regelenergiemodus Sachverstandes der Gasbranche Intelligente in Abwärmenutzung Deutschland FuE Projekte: ca Mitglieder davon Energie- und Wasserversorgungsunternehmen Systemintegration (Strom, Wärme, Objekte) Forschungsinstitute in Essen, Dresden, Freiberg, Karlsruhe, Wärmespeicher / Dimensionierung Leipzig, Mühlheim Brennstoffzellen (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit) ca. 400 Mitarbeiter

3 2. Die Innovationsoffensive Gas als Reaktion auf die CO 2 - und Klimaproblematik Motivation: 6.3 KWK Senkung / Anwendungstechnik der Abhängigkeit von fossiler Energie als Hauptverursacher Hocheffiziente Gasverstromung der anthropogenen mit Abwärmenutzung CO 2 -Emissionen (KWK) Politik und Schlüsselthemen: Gesellschaft verlangen konkrete Maßnahmen zur Reduzierung Rückverstromung der CO 2 -Emissionen von PtoG über dezentrale KWK Stromerzeugung im Regelenergiemodus 2007: Integriertes Intelligente Energie- Abwärmenutzung und Klimaprogramm (IEKP) als 1. Maßnahmenkatalog FuE Projekte: der Bundesregierung 2008: Prognos-Gutachten Systemintegration (Strom, des DVGW Wärme, Objekte) technische Potentiale für Gas, aber Wärmespeicher auch Handlungsnotwendigkeiten / Dimensionierung für die Gasbranche Brennstoffzellen (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit)

4 2. Die Innovationsoffensive Gas als Reaktion auf die CO 2 und Klimaproblematik 2009: 6.3 DVGW-Innovationsoffensive KWK / Anwendungstechnik Gastechnologie zur Mobilisierung von technologischen Gas-Innovationen Hocheffiziente Gasverstromung mit Abwärmenutzung (KWK) Herbst 2010/Frühjahr 2011: Energieprogramm und Energiewende der Bundesregierung Schlüsselthemen: mit ehrgeizigen CO 2 -Reduzierungsmaßnahmen (-80% Rückverstromung bis 2050) von PtoG über dezentrale KWK Stromerzeugung im Regelenergiemodus Herbst 2011: Intelligente Veröffentlichung Abwärmenutzung erster Ergebnisse: Der Stellenwert gasförmiger FuE Projekte: Energieträger für die CO 2 -Reduktion (Systemanalyse I) Herbst 2011: Systemintegration Verlängerung (Strom, der Innovationsoffensive Wärme, Objekte) Gas: Schwerpunkte: Wärmespeicher P2G, Greening / Dimensionierung von Gas, dezentrale KWK, hocheffiziente Anwendungstechnik (Gas-Plus-Technik), Smart Gas Grid (Koppelung Brennstoffzellen mit Stromsystem) (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit)

5 3. Die Projektziele sind ausgerichtet auf die CO 2 - Senkungsmöglichkeiten durch innovative Gastechnologien Stärken von Gas sowie der Gastechnologie sind optimal nutzbar für ein 6.3 Komplementärsystem KWK / Anwendungstechnik zu Regenerativen Energien Hocheffiziente Erdgas ist von Gasverstromung Natur aus CO mit 2 Abwärmenutzung -emissionsarm (KWK) Im Gasnetz dezentral können mit BHKW regenerativ oder Brennstoffzellen erzeugte Gase und zentral aufgenommen mit GuD KWund zum Schlüsselthemen: Verbraucher transportiert werden Erzeugung Rückverstromung regenerativer von Gase PtoG über (Biogas, dezentrale H 2, SNG) KWK durch bekannte und erprobte Stromerzeugung Technologienim Regelenergiemodus im Großmaßstab Intelligente Abwärmenutzung speicherbar in verfügbaren Untergrundgasspeichern hohe FuE Projekte: Flexibilität und Kapazität des Gasnetzes Entkoppelung Wirkungsgrade von Erzeugung (Strom, Gesamt) und Nutzung durch leistungsfähige und flächendeckende Systemintegration Gas-Infrastruktur (Strom, Wärme, Objekte) hocheffiziente, Wärmespeicher dezentrale, / Dimensionierung multifunktionale und wirtschaftliche Gastechnologien Brennstoffzellen sind beim (Wirkungsgrad, Verbraucher Flexibilität, vorhanden Standfestigkeit)

6 4. Thesen und zentrale Ansatzpunkte für die Ziele der Innovationsoffensive Gastechnologie in der Energiewende Die Energieversorgung 6.3 KWK / Anwendungstechnik in Deutschland muss zwingend und dauerhaft Hocheffiziente höchste Gasverstromung Versorgungssicherheit mit Abwärmenutzung bei wirtschaftlicher (KWK) und umweltschonender dezentral mit Energienutzung BHKW oder Brennstoffzellen sicherstellen. und zentral mit GuD KW Der geplante Rückverstromung starke Ausbau von der PtoG regenerativen, über dezentrale KWK volatilen Stromerzeugung Stromerzeugung (Wind, im PV) Regelenergiemodus erfordert dauerhaft ein planbares, flexibles und Intelligente allzeit nutzbares Abwärmenutzung Komplementärsystem und Speicherkapazität. FuE Projekte: Die Gasversorgung Systemintegration Deutschland (Strom, Wärme, ist das Objekte) ideale Komplementärsystem Wärmespeicher für / Dimensionierung die regenerative Energieerzeugung mit der Zusatzfunktion Brennstoffzellen eines Speichers (Wirkungsgrad, für die Flexibilität, Versorgungssicherheit Standfestigkeit)

7 4. Thesen und zentrale Ansatzpunkte für die Ziele der Innovationsoffensive Gastechnologie in der Energiewende Die wesentlichen komplementären Elemente: Wind- 6.3 KWK und / Anwendungstechnik Solar-Energie Hocheffiziente Gasverstromung mit Abwärmenutzung (KWK) dezentral Volatilität mit BHKW oder Brennstoffzellen flexibel und zentral / planbar mit GuD KW nicht speicherbar Rückverstromung von PtoG über dezentrale KWK Stromerzeugung im Regelenergiemodus unvollständige Intelligente Infrastruktur Abwärmenutzung FuE Projekte: bedarfsentkoppelte Gas (Erdgas, Biogas,H 2,SNG) speicherbar flächendeckende Infrastruktur bedarfsgenaue Bereitstellung trotz Energie-Produktion Systemintegration (Strom, Wärme, Objekte) Wärmespeicher / Dimensionierung Brennstoffzellen (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit) Leistungsengpässe in Transport und Speicherung bedarfsentkoppelter Produktion zunehmende Leistungsreserven in Transport und Speicherung

8 4. Thesen und zentrale Ansatzpunkte für die Ziele der Innovationsoffensive Gastechnologie in der Energiewende Die zentralen Ansatzpunkte der Innovationsoffensive: 6.3 KWK / Anwendungstechnik Entlastung des Strom-Systems durch Aufnahme nicht genutzter Energie Hocheffiziente Gasverstromung mit Abwärmenutzung (KWK) für die Speicherung und den Transport) Power-to-Gas als Systemdienstleistung: H2-Erzeugung durch Elektrolyse mit regenerativem Überschussstrom, Speicherung und Verteilung in der Rückverstromung von PtoG über dezentrale KWK Gasinfrastruktur Stromerzeugung im Regelenergiemodus KWK, insbesondere dezentral, als hocheffiziente, sichere und dem Intelligente Abwärmenutzung Strombedarf angepasste Stromerzeugungstechnologie FuE Projekte: Steigerung der Effizienz der Endenergienutzung Integration von regenerativen Gasen in die Erdgasversorgung (Greening Systemintegration (Strom, Wärme, Objekte) von Gas) Wärmespeicher / Dimensionierung Systemanalytische Analyse und Optimierung der Nutzungs- und Brennstoffzellen (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit) Umwandlungskette

9 5. Die Organisation der Innovationsoffensive Gastechnologie spiegelt die grundsätzlichen Themenbereiche und Umsetzungserfordernisse wider 6.3 KWK / Anwendungstechnik DVGW Innovationsoffensive Hocheffiziente Gasverstromung mit Abwärmenutzung (KWK) Rückverstromung von PtoG über dezentrale KWK Cluster Stromerzeugung im Regelenergiemodus Gas in Systemverbund Intelligente Abwärmenutzung Cluster Cluster FuE Projekte: Cluster KWK / Power to Gas Smart Grids Anwendungstechnik Systemintegration (Strom, Wärme, Objekte) Cluster Wärmespeicher / Dimensionierung Kommunikation Brennstoffzellen (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit) DVGW Innovationsoffensive Phase II, ab 2012

10 6. Themenschwerpunkte und FuE-Projekte der Fachcluster Schlüsselthemen in Bezug auf Power-to-Gas : Sicherung 6.3 KWK der / regenerativen Anwendungstechnik Energieversorgung durch Speicherung und Übertragung Hocheffiziente in der Gasverstromung Wärme-, Mobilität- mit Abwärmenutzung und Rohstoffsektor. (KWK) Elektrolysetechnik Effizienz der Power-to-Gas-Anlagen auch beim dynamischen Betrieb Rückverstromung von PtoG über dezentrale KWK Kosten und Konfiguration der Anlagen unter unterschiedlichen Einsatzbedingungen Stromerzeugung im Regelenergiemodus Maximierung Intelligente die Auslastung Abwärmenutzung der Anlagen Standortanalyse FuE Projekte: Methanisierung Wirkungsgrade (Strom, Gesamt) Untersuchung unterschiedlichen Umwandlungstechniken H Systemintegration (Strom, Wärme, Objekte) 2 CH 4 - Chemisch und Biologisch Wärmespeicher / Dimensionierung Beimischprozess/ Brennstoffzellen -potentiale (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit) Ermittlung der H 2 -Zumischgrenzen Brennwertverfolgung und gerechte Energieabrechnung Begleitung von Demo-Anlagen

11 6. Themenschwerpunkte und FuE-Projekte der Fachcluster Schlüsselthemen in Bezug auf Smart Grids : 6.3 KWK / Anwendungstechnik Ermöglicht ein intelligentes und effizientes Design der Energieversorgungsstruktur Hocheffiziente Gasverstromung über mit definierte Abwärmenutzung Schnittstellen (KWK) und Entscheidungsunterstützung dezentral mit BHKW oder Brennstoffzellen und zentral mit GuD KW Technische Rückverstromung Ausgestaltung von zukünftiger PtoG über Gasinfrastrukturen dezentrale KWK Dynamische Stromerzeugung Einspeisefähigkeit im Regelenergiemodus der Netze Reale Aufnahme Intelligente von Abwärmenutzung Biogas in die (lokale) Gasnetzinfrastruktur, Berücksichtigung FuE Projekte: wasserwirtschaftlicher Kriterien Intelligente Systemintegration Elemente im zukünftigen (Strom, Wärme, Energiesystem Objekte) - Gas Smarte Wärmespeicher Netzelemente für / Dimensionierung die Konvergenz der Energienetze (Lastverschiebung) Spartenübergreifende Brennstoffzellen Netzführung (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit) IT-Strukturen zum Dispatching der Gasströme und zur Verfolgung der Gasbeschaffenheit - Transportmanagement Steuerung dezentraler Stromerzeugungsstrukturen (virtuelle Kraftwerke)

12 6. Themenschwerpunkte und FuE-Projekte der Fachcluster Schlüsselthemen in Bezug auf KWK/ Anwendungstechnik CO 2 -Emissionreduzierung 6.3 KWK / Anwendungstechnik durch objektangepasste und optimal integrierte Heizungs-, Kühlungs- und Klimasysteme auf Gasbasis reduzieren Endenergiebedarf, Hocheffiziente Gasverstromung CO mit Abwärmenutzung (KWK) 2 -Emissionen und Kosten Hocheffiziente Gasverstromung als Grundlast oder Regelenergie mit Abwärmenutzung Rückverstromung von PtoG über dezentrale KWK Dezentral mit BHKW, KWK oder Brennstoffzellen Zentral mit Stromerzeugung GuD-KW Gebäudespezifische im Regelenergiemodus Optimierung des Energiesystems Kostenoptimierte Intelligente CO 2 -Reduktion Abwärmenutzung durch Kombination von Dämmung, hocheffizienter Gasanwendung und Nutzung von regenerativen Gas (Bio, Wind, Sonne) FuE Projekte: Abwärmenutzung, Wirkungsgrade auch für (Strom, Substitution Gesamt) von Stromanwendungen Brennstoffzellen Systemintegration (Wirkungsgrad, (Strom, Flexibilität, Wärme, Objekte) Standfestigkeit) Umweltwärmeeinkopplung Wärmespeicher / Dimensionierung Gas-Wärmepumpe Effizienzsteigerung von Nicht-KWK-Anlagen (private Haushalte, Industrie) Brennstoffzellen (Wirkungsgrad, Flexibilität, Standfestigkeit) Gas in der Mobilität