Power-to-Gas die optimale Lösung. für den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien. Dena Jahreskonferenz Power-to-Gas Jörg Müller, ENERTRAG

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1 Power-to-Gas die optimale Lösung für den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien Jörg Müller, ENERTRAG Dena Jahreskonferenz Power-to-Gas 2016

2 2 Standpunkt Die Energiewende ist im Kern der Übergang zur Nutzung von Strom als alleinige Energiequelle in allen Sektoren: Mobilität, Wärme, Kälte sowie industrielle Fertigungsprozesse. Über den Einsatz speicherbarer Energieträger wird es möglich, vollwertige Kraftwerke auf Basis erneuerbarer Energie zu errichten. Die Wirtschaftlichkeit und Effizienz entsteht dabei durch den Einsatz dieser Energieträger in Mobilität und Wärme. Der Rückverstromung kommt nur geringe Bedeutung zu. Windenergieanlage über 10 MW, 175 m Turm, 130 m Blatt, Konzept als Kraftwerk mit H2-Speicher, Gerd Otto, 1989

3 3 Energiewende aber wie? Es gibt im Wesentlichen 2 Pfade: Kupferplatte ( TWh) Max. Netzausbau Min. Energiespeicherung Wasserstoff ( TWh) Netzausbau nur für hohe Netzauslastung Hoher Anteil Energiespeicherung (H2) Smart Meter Intelligente Netze Vollständige Vernetzung Oberleitungs-Autobahnen E-Mobilität Wärmepumpen Smart Meter nur in Inseln Intelligente Inselnetze Getrennte Netze Brennstoffzellen-LKW und Bahnen Brennstoffzellen-PKW Wärmepumpen und Brennstoffzellen

4 4 Chancen und Risiken Kupferplatte Wasserstoff - Wenig Netzausbau, H2 schnell machbar - Hohe Sicherheit durch H2-Speicher Wirkungsgrad bis über 90% Wirkungsgrad bis 80% - Tankstellen schnell realisierbar Netzausbau zu teuer / zu spät - Hacker-Angriffe - Halteproblem nach Alan Turing - Verkettung unglücklicher Umstände - 3 Wochen Dunkelflaute - E-Mobilität zu teuer / nicht akzeptiert Brennstoffzellen zu teuer / zu spät?? E-Tankstellen brauchen zu viel Leistung

5 Wind/Wasserstoff - bis 80% Wirkungsgrad 5

6 6 Kosten Erneuerbare Energie 2016 fast 200 Mrd. für 3,6 PWh (5 ct/kwh) TWh Reduktionspotenziale: - 1 PWh Kraftwerksverluste, - ½ PWh E- und H2-Mobilität, - ½ PWh Gebäudedämmung und Wärmepumpen Primärenergiebedarf 2060 voraussichtlich 200 Mrd. für 1,4 PWh (15 ct/kwh) 2060 = 2016

7 Verbundkraftwerk Was ist das nicht? 7 Mögliches Szenario einer fehlgeschlagenen Fernsteuerungsanforderung Stunde -2: Eine Kühlpumpe für Serverraumkühlung fällt aus, Notsystem versagt Stunde -1: Aufgrund einer Störung im UMTS-Netz sind Handys nicht erreichbar Minute -45: Serverraumtemperatur steigt auf 50 Grad, Fehler wird bemerkt Minute -30: Mitarbeiter versuchen Kühlung in wieder Gang zu setzen Minute -15: Telefonserver fällt wegen Übertemperatur aus Sek -60: Sek. 0: Sek. 1: Min. 6: Min. 11: Min. 16: Min. 20: Min. 24: Min. 25: Min. 30: Min. 30: Min. 30: Min. 45: Min. 60: Noch kein Erfolg. Router schalten sich wegen Übertemperatur ab Abregelbefehle über 5000 MW (über 30 Min gestaffelt) werden vom Energiehändler ausgesandt, da Sturm beginnt Regelbefehle kommen nicht an (Routerausfall) Zweiter Versuch die Regelbefehle abzusetzen scheitert Energiehändler versucht erfolglos auf Festnetz Warte zu erreichen Abregelmaßnahme sollte planmäßig beginnen, startet aber nicht Energiehändler versucht erfolglos, über Notfallhandy Warte zu erreichen IT-Personal schafft es, den Router neu zu starten (Kühlung mit Fön) Energiehändler entscheidet, anderen Händler zu bitten, eine entsprechende Regelmaßnahme einzuleiten, lässt aber seine eigene Anforderung in der Aufregung anstehen Start: 5000 MW werden durch anderen Händler innerhalb 30 Min. abgeregelt Router ist wieder online und leitet den noch anstehenden Regelbefehl weiter 2 x MW fahren herunter, 5000 MW zu viel Beteiligte Personen stellen fest, dass zu viel abgeregelt wird, verstehen aber in der Aufregung die Situation nicht mehr rechtzeitig, Frequenz fällt unter kritischen Wert. Totaler Spannungsausfall (Blackout)

8 8 Verbundkraftwerk Was ist das? Verbundkraftwerke sind vollwertige Kraftwerke. Sie verbinden EE-Erzeugung und Wandlung des fluktuierenden Anteils in speicherbare Energieträger vor dem Netzverknüpfungspunkt. 1. Bedarfsgerechte Stromlieferung (Fahrplan) 2. Bereitstellen sämtlicher Systemdienstleistungen (Spannungshaltung, Durchfahren von Netzstörungen, Blindleistungsbereitstellung, Kurzschlussleistung) 3. Regelenergiebereitstellung (Frequenzhaltung, Ausgleich Last-Erzeugung) 4. Schwarzstartfähigkeit, Inselbetriebsfähig 5. Fluktuationen werden vollständig weggespeichert: Wasserstoff und Wärme 6. Gesicherte Leistung: Biogas / Brennstoffzellen für eine Mindestlast + dezentrale KWK-Einheiten oder Brennstoffzellen-Rückspeisung (PKW), bei 48,8 Hz automatisch zuschaltend, analog 50,2-Hz-Lösung bei PV 7. Lieferung speicherbarer Energieträger für Mobilität, Wärme, Industrie

9 9 Verbundkraftwerk 1 Großer Einzugsbereich von 40 x 40 km sorgt für erste Verstetigung Prenzlau Stettin Schwedt Heute: 500 MW Angestrebte installierte Leistung: 3000 MW max. Einspeiseleistung: ca MW Differenz in Wasserstofferzeugung

10 10 Verbundkraftwerk 2 Eigenes günstiges Kraftwerksnetz Temperaturmonitoring für optimale Auslastung der Betriebsmittel Höchstspannungsverknüpfungspunkt Bertikow Stufenlos regelbare Einspeisung in das europäische Verbundnetz

11 11 Verbundkraftwerk 3 Eigenes Lichtwellenleiternetz für die Steuerung der Anlagen Keine Internetverbindung höchste IT-Sicherheit 24/7 Warte Sichere Kommunikation von Mensch zu Mensch

12 12 Verbundkraftwerk 4 Schwankungen werden als Wasserstoff weggespeichert bzw. verheizt. Im Netz kommen keine Fluktuationen an. ENERTRAG PowerGas geht - ins Gasnetz - an Tankstellen - per Flaschenabfüllung an Brennstoffzellenbetreiber

13 13 Verbundkraftwerk 5 Power-to-Heat-Großanlagen in Verbindung mit 20-MW-Akku geplant: Bessere Nutzung seltener Energiespitzen durch PtH (unter 500 Std. im Jahr) Primärregelenergie Schwarzstartfähig durch Kombination Akku-PtH

14 14 Günstig 500 km fahren 22 kwh/100 km ergibt mit Wasserstoff 4,00 /100 km. 6 / kg H2 bei 33 kwh/kg = 18 ct/kwh

15 15 Was ist zu tun? Weg vom fröhlichen Einspeisen Hin zu Energiespeicherung im Verbundkraftwerk Politische Weichenstellungen: - Sektorkopplung mit Spitzenkappung verbinden - Strommarkt für Sektorkopplung direkt an der Erzeugung freigeben Wasserstofftankstellen bauen (2 Mrd. ) - H2-Brennstoffzellen-Fahrzeuge auf die Straße

16 16 Vielen Dank und guten Start in die 2. Phase der Energiewende ENERTRAG 24/7 Warte Dauerthal Sektorkopplung - die neue Herausforderung mit vielen Chancen

17 17 Optimale Speicher Speicherkosten hängen stark von der Benutzungshäufigkeit/Speicherdauer ab Ideale Speicher kosten nichts, weil sie vorhanden sind oder sowieso erforderlich. 1. Tagesbereich: Akkumulatoren von Elektrofahrzeugen 2. Wochenbereich: Wärmespeicher für Heizzwecke = Power-to-Heat 3. Monatsbereich: Wasserstoff im Erdgasnetz oder an Tankstellen 0,8 0,7 0,6 0,5 /kwh Speicherkosten in Abhängigkeit von der Benutzungshäufigkeit Superkondensatoren Schwungradspeicher Akkumulatoren (Pb) Akkumulatoren (Li) im Automobil Pumpspeicher, 250 m Fallhöhe Druckluftspeicher, 60 bar, 150 MW Wasserstoff im Erdgasnetz 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Für EE interessanter Bereich 8 ct/kwh Stromkosten vor Speicher jährlich monatlich wöchentlich täglich stündlich minütlich Quelle: Berechnung ENERTRAG auf Basis Marktrecherche