Virtuelles. P2G-Institut. Virtuelles Institut Strom zu Gas und Wärme. Prof. Klaus Görner Gas- und Wärme-Institut e.v., Essen GWI

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1 Virtuelles nstitut Virtuelles Institut Strom zu Gas und Wärme Prof. Klaus Görner Gas- und Wärme-Institut e.v., Essen GWI Jahrestreffen des Netzwerks Brennstoffzelle und Wasserstoff Düsseldorf

2 Inhalt Energieversorgung der Zukunft Megatrends im zukünftigen Erzeugungsportfolio Energienetze und ihre Kopplung, Speicheroptionen Strom zu Gas und Wärme (P2G und P2H) Demand Side Management (DSM) Virtuelles Institut - Ziele, Aufgaben, Struktur

3 Inhalt Energieversorgung der Zukunft Megatrends im zukünftigen Erzeugungsportfolio Energienetze und ihre Kopplung, Speicheroptionen Strom zu Gas und Wärme (P2G und P2H) Demand Side Management (DSM) Virtuelles Institut - Ziele, Aufgaben, Struktur

4 Energiewirtschaftliches Dreieck Anforderungen Energieversorgung Klimaschutz Wirtschaftlichkeit Gesellschaft Versorgungs sicherheit

5 Energieversorgung der Zukunft Energienetze und ihr Zusammenspiel Strom Gas Wärme

6 Energieversorgung der Zukunft Bedeutung von Speichern im zukünftigen Erzeugungsportfolio Strom- speicher Strom Gas Wärme Gas- speicher Wärme- speicher

7 Inhalt Energieversorgung der Zukunft Megatrends im zukünftigen Erzeugungsportfolio Energienetze und ihre Kopplung, Speicheroptionen Strom zu Gas und Wärme (P2G und P2H) Demand Side Management (DSM) Virtuelles Institut - Ziele, Aufgaben, Struktur

8 Megatrends im zukünftigen Erzeugungsportfolio Erneuerbare Energien, Kraft-Wärme-Kopplung, Power-to-Gas Power to Gas Strom Gas Wärme Erneuerbare Kraft- Wärme- Kopplung

9 Inhalt Energieversorgung der Zukunft Megatrends im zukünftigen Erzeugungsportfolio Energienetze und ihre Kopplung, Speicheroptionen Strom zu Gas und Wärme (P2G und P2H) Demand Side Management (DSM) Virtuelles Institut - Ziele, Aufgaben, Struktur

10 Energienetze und ihre Kopplung Ausregelung von Last (Bedarf) und Einspeisung (Erzeugung) Kohle Gasnetz Stromnetz Erneuerbare GuD-KW Kohle-KW Industrie Ausregelung zur Netzstabilisierung: Industrie Hochflexible Erzeugung Lastmanagement BHKW Netzausbau Speicherausbau Mikro- KWK Fluktuation: 48 GW

11 Energienetze und ihre Kopplung Übertragene Arbeit im Strom- und Gasnetz Kohle Gasnetz Stromnetz Erneuerbare Stromerzeugung mit Öl und Gas (2009) Kohle-KW 93,5 TWh Dafür Einsatz an Gas Industrie GuD-KW Industrie 20 Mrd m 3 N BHKW Mikro- KWK Energieübertragung im Gasnetz (2009) ca TWh Energieübertragung im Stromnetz (2009) ca. 590 TWh

12 Energienetze und ihre Kopplung Zunehmende Bedeutung von KWK und des Wärmenetzes Kohle Gasnetz Wärmenetz Stromnetz Erneuerbare GuD-KW Kohle-KW Industrie Industrie BHKW Mikro- KWK

13 Speicherzeit [h] Speicheroptionen Potenziale der verschiedenen Speichertechnologien Quelle: DVGW, 2011 Speicherkapazität [h]

14 Inhalt Energieversorgung der Zukunft Megatrends im zukünftigen Erzeugungsportfolio Energienetze und ihre Kopplung, Speicheroptionen Strom zu Gas und Wärme (P2G und P2H) Demand Side Management (DSM) Virtuelles Institut - Ziele, Aufgaben, Struktur

15 Speicheroptionen Strom aus Erneuerbaren wird in KFZ-Batterien gespeichert (e-mobility) e-mobility Stromnetz Erneuerbare Batterien von 45 Mio KFZs Speicherkapazität von 45 Mio KFZs ca. 6 Stunden

16 Speicheroptionen Strom aus Erneuerbaren wird chemisch gespeichert (Power-to-Gas) Existierende Speicherkapazität Gasnetz Stromnetz Erneuerbare ca. 23 Mrd m 3 N GuD-KW Industrie BHKW Mikro-KWK Speicherkapazität von Netz und Gasspeichern H 2 Power-to-Gas ca. 60 Tage Methanisierung H 2 CO 2 Elektrolyse CO 2

17 Strom- und Gasnetztopologie in Deitschland Konvergenz von Gas- und Stromnetz Netz-Topologien und Gas-Speicher Stromnetz 380 kv Stromnetz 220 kv Erdgastransportnetz > 60 bar Erdgasspeicher Quelle: DVGW Innovations-Offensive, 2010

18 Speicheroptionen Strom aus Erneuerbaren wird thermisch gespeichert (Power-to-Heat) Wärmenetz Stromnetz Erneuerbare Speicherkapazität von Netzen und Wärmespeichern

19 Inhalt Energieversorgung der Zukunft Megatrends im zukünftigen Erzeugungsportfolio Energienetze und ihre Kopplung, Speicheroptionen Strom zu Gas und Wärme (P2G und P2H) Demand Side Management (DSM) Virtuelles Institut - Ziele, Aufgaben, Struktur

20 Demand side management Strom aus Erneuerbaren wird variablen Verbrauch ausgeregelt Chemie Eisen + Stahl Kühlung Stromnetz Erneuerbare Energieintensive Industrien Chemie Eisen/Stahl, Aluminium Zement... Speichereffekt Vorlaufender Stromverbrauch Nachlaufender Stromverbrauch Verschiebung in stoffliche Koppelprodukte Produktion auf Vorrat...

21 Inhalt Energieversorgung der Zukunft Megatrends im zukünftigen Erzeugungsportfolio Energienetze und ihre Kopplung, Speicheroptionen Strom zu Gas und Wärme (P2G und P2H) Demand Side Management (DSM) Virtuelles Institut - Ziele, Aufgaben, Struktur

22 Ziele Ziele des Vorprojekts Entwicklung einer Forschungsagenda vor dem Hintergrund der spezifischen Rahmenbedingungen und Herausforderungen für NRW Virtuelles Institut soll diese Agenda dann bearbeiten Koordination Prof. Dr. Görner (GWI, Gas- und Wärme-Institut e.v., Essen) PD Dr. Lindenberger (EWI, Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln)

23 Projektorganigramm

24 Zielstellung und Aufgaben Identifikation der relevanten Akteure in NRW aus Wissenschaft und Industrie Identifikation von Vernetzungsaktivitäten mit anderen Regionen, Netzwerken Analyse von Studien zum Thema (NRW, D, EU, USA, Japan, weitere ) Analyse laufender Projekte (NRW, D, EU, USA, Japan, weitere ) Technisch-wirtschaftliche, technologische und systemanalytische Betrachtung der potentiellen Energiepfade unter Berücksichtigung rechtlicher Rahmenbedingungen Aus den Ergebnissen der o.g. Analysen Anfertigung einer Defizitanalyse Schwerpunktsetzung zukünftiger Arbeitsfelder im Virtuellen Institut Definition von Strukturen und Prozessen innerhalb des Virtuellen Instituts Besetzung eines zukünftigen Lenkungskreises Diskussion und Weiterentwicklung der Forschungsagenda mit Stakeholdern

25 Projektpartner Prof. Görner Frau Senner PD Dr. Lindenberger Technische Chemie Prof. Muhler ZBT Prof. Heinzel IEK-3 Prof. Stolten Dr. Emonts WI Prof. Fischedick IEK-STE Prof. Hake Dr. Kuckshinrichs Gefördert durch: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen

26 Kontakt Prof. Klaus Görner Dipl.-Ing. Janina Senner Gas- und Wärme-Institut Essen e.v. Hafenstr Essen PD Dr. Dietmar Lindenberger Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln Vogelsanger Str Köln