Thesenpapier: Wirtschaftlichkeitsaspekte im Hinblick auf die Nutzung der Systemlösung Power to Gas.

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1 Thesenpapier: Wirtschaftlichkeitsaspekte im Hinblick auf die Nutzung der Systemlösung Power to Gas. 1 Zusammenfassung Die Projektpartner der Strategieplattform Power to Gas unterstützen die Weiterentwicklung der Systemlösung Power to Gas. Vor allem in Zeiten mit einem Überhang der volatilen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien erlaubt das Konzept Power to Gas, Strom über längere Zeiträume zu speichern und die volatile Erzeugung der Last anzugleichen. Damit Power to Gas einen Beitrag im Energiesystem leisten kann, sind ausgereifte Technologien und Rahmenbedingungen, die einen wirtschaftlichen Betrieb erlauben, erforderlich. Wirtschaftlichkeit: Durch die Neuerungen im EnWG 2011 und im EEG 2012 wurden erste regulatorischen Rahmenbedingungen für Power to Gas geschaffen. Zugleich ist festzuhalten, dass derzeit noch keine Wirtschaftlichkeit für den Einsatz des Power to Gas-Konzepts gegeben ist. Die Einsatzcharakteristika der Elektrolyseanlagen, insbesondere die jährlichen Betriebsstunden, spielen dabei eine große Rolle für die Wirtschaftlichkeit der Systemlösung Power to Gas. Geschäftsmodelle: Grundsätzlich sind Produkte im Strom-, Gas-, Wärme- und Verkehrsmarkt möglich, wie beispielsweise die Bereitstellung von Systemdienstleistungen, der Einsatz als Stromspeicher und die Erzeugung und der Vertrieb von regenerativen Sekundärenergieträgern (synthetisches Erdgas oder Wasserstoff). Empfehlungen: Die Strategieplattform empfiehlt, die Errichtung und den Betrieb von Demonstrationsanlagen zu unterstützen und Betriebserfahrungen im realen System zu sammeln. Fundierte Systemanalysen sind durchzuführen und individuelle Geschäftsmodelle für die Realisierung des Power to Gas-Lösung zu konzipieren. Zugleich wird der Ansatz befürwortet, die Förderung der Entwicklung und Erprobung von Energiespeichern technologieoffen zu gestalten. 2 Wirtschaftlichkeit von Power to Gas Grundlage für den künftigen Erfolg. Die Projektpartner der Strategieplattform Power to Gas unterstützen die Weiterentwicklung und Nutzbarmachung der Systemlösung Power to Gas, um die Systemintegration fluktuierender Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im künftigen Energiesystem zu fördern. Power to Gas stellt grundsätzlich eine aussichtsreiche Möglichkeit dar, um Strom bei Bedarf über längere Zeiträume zu speichern. Die (Langzeit-) Speicherung von Strom mit Hilfe von Power to Gas könnte hinsichtlich des geplanten Ausbaupfads der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ab der Dekade 2020 / 2030 eine größere Rolle im Energiesystem einnehmen. Die Voraussetzung hierfür sind das Vorhandensein einer ausgereiften Technologie und Rahmenbedingungen, die einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen erlauben. Seite 1 von 5

2 Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des Konzepts ist eine Betrachtung der gesamten Prozesskette vom erneuerbaren Strom über Power to Gas bis in das Gasnetz bzw. bis zur jeweiligen Endenergieanwendung erforderlich. Eine Analyse des Gesamtsystems unter Berücksichtigung energiewirtschaftlicher und technischer Aspekte muss die Grundlage für zukünftige Investitionsentscheidungen und die Basis für die Entwicklung zukünftiger (neuer) Marktmechanismen sein. Eine Nutzung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zur direkten Lastdeckung ist einer Speicherung nach Möglichkeit vorzuziehen. Daher sollte eine Einspeicherung durch Power to Gas hauptsächlich in Zeitabschnitten mit einem Überhang der volatilen Erzeugung erfolgen. Die Bevorratung von Gas in der entsprechenden Infrastruktur macht eine zeitlich und ggf. auch räumlich entkoppelte Gasnutzung möglich. Abbildung 1: Anwendungsfelder von Power to Gas. 2.1 Investitionskosten. Ein wesentlicher Faktor der Wirtschaftlichkeit von Power to Gas sind die Investitionskosten der Anlagen für die Wasserstofferzeugung und -methanisierung. Durch die Methanisierung wird aus dem Wasserstoff synthetisches Erdgas (engl. Synthetic Natural Gas SNG) erzeugt. Um die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, sollten Investitionskosten gesenkt sowie Wirkungsgrade der Anlagen gesteigert werden. Die Einsatzcharakteristik der Elektrolyseanlagen spielt ebenfalls eine große Rolle für die Wirtschaftlichkeit von Power to Gas. Hierfür stellt insbesondere der intermittierende und dynamische Betrieb der Elektrolyseure Seite 2 von 5

3 eine sowohl technische als auch wirtschaftliche Herausforderung dar. Es muss ein Mittelweg zwischen dem Ziel, Erzeugungsspitzen aus erneuerbaren Energien abzunehmen und der Notwendigkeit, für einen wirtschaftlichen Betrieb erforderliche jährliche Betriebsstunden zu erreichen, gefunden werden. Anzustreben ist eine möglichst hohe jährliche Betriebszeit, die je nach Geschäftsmodell variieren kann. 2.2 Betriebskosten. Betriebskosten wie die Bezugskosten für Strom und im Falle der Methanisierung die Kosten für CO 2 beeinflussen die Wirtschaftlichkeit der Systemlösung Power to Gas maßgeblich. Durch die Neuerungen im EnWG 2011 und im EEG 2012 wurden erstmals regulatorische Rahmenbedingungen für Power to Gas geschaffen. Anlagen, die ab dem 04. August 2011, innerhalb von 15 Jahren in Betrieb gehen, sind für 20 Jahre von Entgelten für den Zugang zum Stromnetz befreit. Wird das erzeugte Gas wieder rückverstromt, so kann der eingespeiste Strom nach EEG vergütet werden. 1 Unter heutigen Rahmenbedingungen ist die Wirtschaftlichkeit für die Systemlösung Power to Gas als auch für andere Konzepte zur Langfristspeicherung von Strom nicht gegeben. Mit zunehmendem Ausbau der fluktuierenden Stromerzeugung aus Wind und Sonne wird sich der Bedarf zur (langfristigen) Stromspeicherung erhöhen. Daraus wird die Erwartung abgeleitet, dass sich die wirtschaftliche Situation für die Nutzung des Power to Gas-Konzepts durch die steigende Produktion von Überschussstrom aus Wind- und Solaranlagen verbessern wird. Dennoch bleibt zu betonen, dass die Speicherung von Strom und damit auch die Umsetzung des Power to Gas-Konzepts grundsätzlich nicht mit den für Letzverbraucher erhobenen Netzabgaben belastet werden sollte, damit die Wirtschaftlichkeit der entsprechenden Speicheroptionen nicht gefährdet wird. Für den Methanisierungsprozess im Power to Gas-Konzept müssen auch die Kosten und die Verfügbarkeit von Kohlendioxid (CO 2 ) berücksichtigt werden. Dabei gilt es, Synergien mit anderen Prozessen optimal zu nutzen. Die Methanisierung bedeutet im Vergleich zum reinen Wasserstoffpfad sowohl einen zusätzlichen finanziellen als auch einen energetischen Aufwand. Dennoch kann eine Methanisierung aus mehreren Gründen grundsätzlich sinnvoll sein. Bei der direkten Einspeisung von Wasserstoff in das Erdgasnetz stellt derzeit unter anderem die konstante Beibehaltung des Brennwertes und der Grenzwert von 2 Vol.-% (DIN EN 51624) Wasserstoff für Erdgasfahrzeuge und -tankstellen einen limitierenden Faktor für die Nutzung der Systemlösung Power to Gas dar. Außerdem könnte eine größere Fluktuation des Wasserstoffanteils im Erdgasnetz durch den intermittierenden Betrieb der Elektrolyseure Probleme bei industriellen Anwendungen verursachen. Mit vorgeschalteter Methanisierung hingegen kann das produzierte synthetische Erdgas ohne mengenmäßige Restriktionen einer prozentualen Wasserstoffbeimischung in das Erdgasnetz eingespeist werden. 1 Der mittels H 2 und SNG aus Power to Gas erzeugte Strom wird gemäß der ursprünglichen Stromquelle nach EEG vergütet. Seite 3 von 5

4 2.3 Geschäftsmodelle. Grundsätzlich sind unter Nutzung der Systemlösung Power to Gas Produkte im Strom-, Gas-, Wärme- und Verkehrsmarkt möglich. Aus heutiger Sicht sind die Bereitstellung von Systemdienstleistungen (z.b. Teilnahme am Regelenergiemarkt), der Einsatz als Stromspeicher und die Erzeugung und der Vertrieb von regenerativen Sekundärenergieträgern (H 2 und SNG) als Geschäftsmodelle denkbar. Durch die Nutzung von CO 2 aus biogenen Quellen wird ein als grün anerkanntes SNG erzeugt. Eine Gleichstellung mit Biogas und damit eine Wertsteigerung des Produkts sind gegeben. Das notwendige CO 2 biogenen Ursprungs fällt schon heute in Deutschland in großen Mengen z.b. aus Biogas- oder Biomethananlagen an. 3 Weitere Schritte: Empfehlungen der Strategieplattform Power to Gas. Um eine wirtschaftliche Nutzbarmachung der Systemlösung Power to Gas voranzutreiben sind insbesondere folgende Schritte notwendig: Pilot- und Demonstrationsanlagen sollten errichtet werden, um weitere Betriebserfahrungen unter realen Bedingungen (auch im dynamischen Betrieb) zu sammeln. Ziel ist es, Anlagen zu entwickeln und zu errichten, die eine technisch- und wirtschaftlich optimale Betriebsweise ermöglichen. Durchführung fundierter Systemanalysen: Analysen zur volkswirtschaftlichen Systemoptimierung im Strom- und Gassektor, um eine Einordnung der Speicherlösung Power to Gas in das vorhandene sowie in das erwartete zukünftige Energiesystem zu ermöglichen. Darüber hinaus sind Untersuchungen notwendig, die eine Einschätzung geben, wann und in welchem Umfang Speicher benötigt werden. Analyse der volkswirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen möglicher Erzeugungs- und Nutzungspfade von Power to Gas im Strom- und Gasnetz. Als einen Beitrag hierzu erarbeitet die Strategieplattform derzeit eine Erzeugungspfadanalyse, die die Systemlösung Power to Gas unter den Gesichtspunkten Wirkungsgrade, Kosten und CO 2 begutachtet. Die Ergebnisse der Untersuchung sollen im Sommer 2012 vorliegen. Betrachtung und Analyse von Power to Gas im europäischen Kontext, auch unter Berücksichtigung von Wasserstoff-Grenzwerten in Gastransportleitungen mit internationalen Netzkopplungspunkten. Geschäftsmodelle entwickeln Individuelle Geschäftsmodelle für den Betrieb von Power to Gas-Anlagen müssen konzipiert, analysiert und in Demonstrationsprojekten erprobt werden, dabei gilt es Power to Gas als Element eines zukünftigen Speicherportfolios einzusetzen, um die volatile Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien der Last anzugleichen. Seite 4 von 5

5 Zur Gewährleistung, dass im zukünftigen Energiesystem mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien in der Stromversorgung ein ausreichendes Speicherportfolio verfügbar ist, sollte eine Förderung von Forschung und Entwicklung für entsprechende Speicherlösungen technologieoffen gestaltet sein. Die Strategieplattform Power to Gas wird geleitet durch die Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), Projektpartner sind: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.v., BTU Brandenburgische Technische Universität Cottbus, DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.v., EnBW Energie Baden-Württemberg AG, E.ON AG, EWE AG, Fraunhofer IWES Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik, GAZPROM Germania GmbH, GDF SUEZ Energie Deutschland AG, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH, RWE Deutschland AG, Siemens AG, SolarFuel GmbH, STEAG GmbH, Thüga AG, VNG - Verbundnetz Gas AG, Viessmann Werke GmbH & Co. KG, Volkswagen AG, ZSW Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg. Seite 5 von 5