Rolle gasförmiger Energieträger für die Energiewende

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Axel Pfeiffer
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1 1 Rolle gasförmiger Energieträger für die Energiewende Prof. Dr. Georg Erdmann Leiter des Fachgebiets Energiesysteme der TU Berlin Kommission zum Energiewende-Monitoring Mitinhaber der Prognoseforum GmbH 8. Gasfachliche Tagung der VNG Mainz, 23. April 2015

2 2 Agenda für meinen Vortrag Energiekonzept 2010/11 Biogas / Bio-Methan Power to Gas Gas-Speicher

3 3 Kommen wir bei der Energiewende voran? Erneuerbare Energien Treibhausgas Emissionen (gegenüber 1990) 26,7% 24,7% 22,6% 40% Primärenergieverbrauch (gegenüber 2008) 5,4% 4,3% 3,8% 20% Erneuerbarer Anteil am Bruttoendenergieverbrauch 11,5% 12,4% 12,0% 18% Bruttostromverbrauch (gegenüber 2008) 1,8% 1,9% 3,2% 10% Erneuerbarer Anteil am Bruttostromverbrauch 20,4% 23,6% 25,3% > 35% Endenergieverbrauch (gegenüber 2005) 0,7% 0,6% +1,0% 10% Endenergieproduktivität (pro Jahr seit 2008) 1,7% 1,1% 0,2% 2,1% KWK Anteil 17,0% 17,3% 18,1% 25%

4 4 Energieeffizienz-Lücke in Deutschland? Primärenergieverbrauch [PJ] 14'000 12'000 10'000 Basisjahr 2008 aktueller Stand 2014 Prognose 2020 ohne NAPE Beitrag NAPE aus Ziel 2020

5 5 Fundstellen zum Begriff Erdgas [BMWI: Energiekonzept vom 28. September 2010] Seite 10 Seite 21 Seite 24

6 6 Primärenergieverbrauch [EWI et al. Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung , S. 7] Erdgas: -50% -70%

7 7 Elektrizitätserzeugung [EWI et al. Energieszenarien für ein Energiekonzept der Bundesregierung , S. 9]

8 8 Perspektiven der Deutschen Gaswirtschaft Energiekonzept aus 2010 Hemmnis für kommerzielle Langfrist Investitionen in Gasinfrastruktur, Gaskraftwerke und Wärmeerzeugung Konflikt mit den EU Bemühungen zugunsten strategischer Langfristprojekte im Gasbereich Nachfrage Unsicherheit in den Exportländern Im Gegensatz dazu: Dynamik der globalen Gaswirtschaft Ressourcenverfügbarkeit (Shale gas) Beitrag zum Klimaschutz Neue, heute teilweise noch schwierige Technologien (Brennwertkessel, flexible Gaskraftwerke, Gaswärmepumpe, Bio Methan, Power to Gas)

9 9 Agenda für meinen Vortrag Energiekonzept 2010/11 Biogas / Bio-Methan Power to Gas Gas-Speicher

10 10 Direkte und indirekte EE-Kosten [Neuanlagen bei Investition und Vergütung in Januar 2015] Kosten in Euro/MWh el Onshore Wind Offshore Wind PV <40kW Biogas (2012) Biomethan Differenzkosten EEG Förderung Integrationskosten Gasnetz 22 Vermiedene NNE Gas 19 Mehrkosten Verteilnetzausbau Mehrkosten Übertragungsnetze Mehrkosten Offshoreanbindung 26 Offshore Umlage maximal 3 Kurzfristiger Merit Order Effekt Backup Kraftwerke Netzverluste 3 12 Summe

11 11 Durchschnittliche EEG-Vergütungszahlungen [berechnet nach Eckpunktepapier vom ] 160 Kosten/Preise [Euro/MWh] Durchschnittliche Bruttovergütung von EEG Anlagen Baseload Day ahead Preis [Δp=2% p.a.]

12 12 Agenda für meinen Vortrag Energiekonzept 2010/11 Biogas / Bio-Methan Power to Gas Gas-Speicher

13 13 Gas to Power oder Power to Gas H2O O2 η = 70% η = 80% Strom Abgas Elektrolyse CO 2 -Absch. H 2 -Tank CO 2 -Tank Methansynthese CH 4 - Tank CH 4 Erdgasnetz H2O Luft

14 14 Stromversorgung im Jahr 2030 (Szenarium) 100 Elektrische Leistung [GW] Jahresdauerlinie EE Stromerzeugung (ohne Biogas/Bio Methan) Residuallast Bestandskraftwerke (inkl. Biogas/Bio Methan) Überschuss Elektrizität

15 15 Wettbewerbsfähigkeit von Power-to-Gas (PtG) Überschuss Strommenge in 2030 (möglicher PtG Input): MW Kapazität der Elektrolyseure multipliziert mit 1/ h/a 30 Mio. MWh/a 70% PtG Umwandlungswirkungsgrad 21 Mio. MWh synthetisches Methan Unterstellter Gasimportpreis 30 Euro/MWh Marktwert = 630 Mio. Euro/a PtG Gasgestehungskosten: Euro/MWh Mehrkosten 2,5 6,7 Mrd. Euro/a

16 16 Relevante Kostenkomponenten Elektrizitätsbezug Euro/MWh Strom 0 Stromnetzentgelte Euro/kW Strom gefördert Stromumlagen / Steuern Euro/MWh Strom gefördert PtG Kapitalkosten Euro/kW Gas PtG Betriebskosten Euro/kW Gas CO 2 Kosten Euro/t CO 2 Gutschrift (Mehrkosten gg. EUA Preis) Gasnetzanschluss Euro/kW Gas gefördert Gaseinspeise Entgelt Euro/MWh Gas gefördert Mehraufwand Gasnetzbetreiber Euro/MWh Gas gefördert Speicherkosten Euro/MWh Gas gefördert Kosten Bilanzausgleich Euro/MWh Gas Gasumlagen Euro/MWh Gas gefördert

17 17 Bevor Sie enttäuscht sind: Die Chancen Frisierte Kostenrechnungen (Vernebeln der tatsächlichen Förderung, die gibt es ja schon ) sind kein nachhaltiges Erfolgsrezept für die Markteinführung der PtG Technologie Aber es gibt potentielle Marktchancen für regenerativen Wasserstoff als Endenergieträger: Bestehende Märkte für Wasserstoff Anwendungen (Wasserstoffkosten der Gasreformierung als Preisziel) Emotionalität auf Seiten der Endverbraucher wecken (Kunden handeln nicht immer rational kostenbewusst, insbesondere nicht im Verkehrsbereich) Vertriebskonzepte systematisch nach potentiellen Synergien durchforsten (Tankstellennetz)

18 18 Großhandels-Gaspreise [Quelle: EEX] Gaspreis [Euro/MWh] Year ahead Preis Spotpreis

19 19 Agenda für meinen Vortrag Energiekonzept 2010/11 Biogas / Bio-Methan Power to Gas Gas-Speicher

20 20 Preisspread und Speicherkapazitäten [Quelle: Angepasst nach Ehlers 2010] Gaspreis [Euro/MWh] 30 Winterpreis A 20 Konsumentenrente Speichererlös A 1 C Produzentenrente B 1 10 Sommerpreis B 0 Q 1 Speicherkapazität Q max

21 21 Preisspread und Speicherkapazitäten [Quelle: Angepasst nach Ehlers 2010] Gaspreis [Euro/MWh] Speichererlös [Euro/a] A 1 B 1 C 10 Speichererlös = f(kapazität) 0 Optimale Kapazität Q 1 Speicherkapazität Q max

22 22 Optimale Speicherkapazität Wenn Speicherinvestitionen aus dem Preisunterschied zwischen verschiedenen Zeitpunkten finanziert werden sollen, darf der Preisunterschied nicht vollständig verschwinden Ist der resultierende Preisspread über die Zeit hinreichend groß, ist der Markt in der Lage, Speicherinvestition zu finanzieren (Merchant Invesment) Aber Kannibalisierungseffekt Versorgungssicherheit als positive Externalität: Eventuell Ausschreibung von strategischen Speichermengen durch BNetzA, MGV FNB

23 Vielen Dank Tel: +49 (030) 314 246 56 Fax: +49 (030) 314

23 23 Vielen Dank Tel: +49 (030) Fax: +49 (030) berlin.de

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