Konvertierungsleistungen zur Umwandlung von Strom in Gas (Power-to-Gas) unter Nutzung vorhandener Gasinfrastruktur die Sicht eines Fernleitungsnetzbetreibers Ulrich Ronnacker, Bereichsleiter Recht und Regulierung Open Grid Europe GmbH, Essen
Ein Blick über das Stromsystem hinaus 2 Endenergieverbrauch Strom (520 TWh) Endenergieverbrauch D (ohne Strom) (2071 TWh) 753 TWh 518 TWh 188 TWh EE im Stromsektor Industrie Haushalte GHD Verkehr 254 TWh 546 TWh Strom macht nur 20 % des Endenergieverbrauchs in Deutschland aus EE liefern mehr als ein 1/3 des Stromendenergieverbrauchs Sektorkopplung mit PtG: EE sollten in allen Sektoren genutzt werden Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen für das Jahr 2017 (8/2018)
in den Wärmesektor hinein 3 Endenergie nach Anwendungsbereichen 2016 Beleuchtung 3% IKT 2% Wärme/Kälte gesamt 56% = 1431 TWh Prozess-/Klimakälte 2% Warmwasser 5% mechanische Energie 39% 2016: 2542 TWh sonstige Prozesswärme 21% Raumwärme 28% Quelle: AG Energiebilanzen; Stand 11/2017
Endenergieverbrauch im Wärmesektor 2016 4 Verbrauchssektoren Haushalte Industrie GHD 19% 2016: 1431 TWh Industrie 37% 44% Haushalte Mineralöl Gase Strom Fernwärme Kohlen Erneuerbare Sonstige 122 TWh 525 TWh 246 TWh 627 TWh 128 TWh 265 TWh Mineralöl Gase Strom Fernwärme Kohlen Erneuerbare Quelle: AG Energiebilanzen; Stand 11/2017; aufgeführt ist Energiebedarf für Wärme und Kälte
Extrem saisonale Nachfrage des Wärmesektors 5 Quelle: Thüga
Nur Konvertierung von Strom über Power-to-Gas macht diesen saisonal speicherbar 6
In Gasinfrastruktur können beachtliche (erneuerbare) Energiemengen saisonal und langfristig gespeichert werden 7
Das Gasnetz transportiert unsichtbar enorme Energiemengen! 8 1 Gaspipeline (1,20 m) transportiert soviel Energie wie 8 Hochspannungsmasten (3 GW) Keine signifikanten Eingriffe ins Landschaftsbild. Kosteneffizient, weil Infrastruktur vorhanden ist. Gas lässt sich in der Gasinfrastruktur über längere Zeiträume problemlos speichern.
Intelligente Sektorkopplung mit Power-to-Gas als Lösung 9 Wind & Photovoltaik EE-Strom Power-to-Gas Anlage Erneuerbares Gas Gasnetz Von der reinen Stromwende zur Wärmeund Mobilitätswende Volkswirtschaftlich sinnvolle Nutzung der bereits vorhandenen Strom- und Gasinfrastrukturen ermöglicht Transport von erneuerbaren Energien in großem Umfang über das Gastransportnetz Positiver Effekt auf Klimaschutz, Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit Kraftwerk Speicher Stromnetz nicht ausreichend für all electric Wärme Verkehr Industrie
Was genau ist Power-to-Gas eigentlich???????? 10
Speichert Power-to-Gas Energie? 11 Article 54 Proposal Electricity Directive EP PLENARY TEXT COUNCIL GENERAL APPROACH Transmission system operators shall not be allowed to own, manage or operate energy storage facilities and shall not own directly or indirectly control assets that provide ancillary services, unless those facilities or assets are an integral part of the transmission system and where the national regulatory authority has granted its approval. By way of derogation Transmission system operators shall not be allowed to own, develop, manage or operate energy storage facilities []. By way of derogation
Speichert Power-to-Gas Energie? 12 Article 2 No. 47 Proposal Electricity Directive EP PLENARY TEXT COUNCIL GENERAL APPROACH 'energy storage' means, in the electricity system, deferring the use of electricity to a later moment than when it was generated or the conversion of electrical energy into a form of energy which can be stored, the storing of that energy, and the subsequent reconversion of that energy back into electrical energy or another energy carrier. 'energy storage' means, in the electricity system, [] the conversion of an amount of the electricity that was generated [] into a form of energy which can be stored, the storing of that energy, and the subsequent direct use or reconversion of that energy back into electrical energy or into another energy carrier and use of that reconverted energy at a later moment than it was generated;
Speichert Power-to-Gas Energie? 13 Article 2 No. 47 Proposal Electricity Directive Council Presidency proposal (30.11.2018) provisionally agreed in technical meetings 'energy storage' means, in the electricity system, 1) deferring the final use of electricity to a later moment than when it was generated or 2) the conversion of electrical energy into a form of energy which can be stored, [and/or?] the storing of that energy, and the subsequent reconversion of that energy back into electrical energy or use as another energy carrier. Power-to-Gas ist keine Energiespeicherung
PtG-Anlage ermöglicht eine neue Konvertierungsleistung 14 Kopplung der Infrastrukturen auf TSO-Ebene schafft volkswirtschaftlichen Nutzen Richtige Größe: PtG-Anlagen in geeigneter Dimension und auf oberster Systemebene machen Transportkapazität der Fernleitungsnetze sowie Gasspeicher nutzbar Richtiger Ort: Installation der PtG- Anlagen an geeigneten Berührungspunkten zwischen den Stromund Gastransportnetzen Richtige Zeit: Durch Koordination des Betriebs der PtG-Anlagen werden stets die Leistungsflüsse im Stromübertragungsnetz und im Gasfernleitungsnetz als Gesamtsystem betrachtet. Richtiger Rahmen: In Pilotvorhaben können Transportnetzbetreiber zur systemischen Sektorenkopplung Konvertierungsleistungen zur zeitgleichen Umwandlung von Strom in Gas diskriminierungsfrei anbieten.
Neue Konvertierungsleistung der TSO zur zeitgleichen Umwandlung von Strom in Gas 15 Ist unbundlingkonform: TSO verkaufen keinen Wasserstoff/Gas Ermöglicht den Marktteilnehmern, erneuerbare Energie in der Gasinfrastruktur saisonal zu speichern und in den Wärmemarkt zu liefern Ermöglicht den Marktteilnehmern, längerfristig Verbraucher mit Wasserstoff zu beliefern Löst das Marktmodell frühzeitig von der Physik ( zeitgleiche Umwandlung ) Stellungnahme des Bundesrates vom 23.11.2018 zum Energiesammelgesetz: Als Bindeglied zwischen Strom- und Gasnetzinfrastruktur kann Wasserstoff auch zur Netzentlastung beitragen. Vor diesem Hintergrund bittet der Bundesrat die Bundesregierung, die notwendigen Voraussetzungen zu schaffen, damit Elektrolyseure als Transformatoren zwischen Strom- und Gasnetzen eingesetzt werden können.
Die Gasinfrastruktur der Zukunft gestalten 16 Warum Wasserstoff? Energieträger der Zukunft Keine Emissionen Effizient und grün durch P2G Vielfältige Anwendung in allen Sektoren OGE Projekte zur H 2 -Integration Erste Wasserstoffeinspeisungen ins OGE Netz in Planung Flächendeckende Ertüchtigung der Gasqualitätsmessung im Netz für Wasserstoffeinspeisung bis 2020 Untersuchung Wasserstoffverträglichkeit des Netzes
Hausaufgaben: Beispiel H 2 -Adaptierung des OGE-Netzes 17 Rohrmaterialien und Schweißnähte Dichtungen Armaturen und Rohrbauteile Qualitätsmessung Durchflussmessung Gasturbinen Verdichter
H 2 -Toleranz im Netz bis auf Ausnahmen bereits hoch 18 Quelle: DVGW
Herausforderungen auf dem Weg zur Wasserstoffwirtschaft 19 Mischgasakzeptanz Planung & Betrieb H 2 -Ltg. Erdgasmobilität H 2 - Speicherung Regelwerksanpassungen Industriekooperationen Wirtschaftliche Bedingungen Rechtliche Anpassungen
Wasserstoff im Verkehrssektor - Relevante EU-Gesetzgebung 20 Well to tank novellierte Erneuerbare Energien Richtlinie (RED II) Tank to wheel Clean Vehicle Directive (CVD) CO2 Standards für PKW, leichte und schwere Nutzfahrzeuge Infrastruktur Richtlinie zu Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (DAFI) Gas Paket 2020? Quelle: Europäisches Parlament
Wie realistisch ist absehbar eine Wasserstoff-Welt? 21 Eine Wasserstoff-Welt hat heute eine echte Perspektive und ist im zeitlichen Rahmen von Klimaschutzplänen realistisch, denn: Der Handlungsdruck beim Klimaschutz steigt Auf europäischer Ebene werden die Weichen Richtung Wasserstoff gestellt Ein nicht zu unterschätzender Vorteil: Wasserstoff ist uns vertraut und wir brauchen nur geringe Verhaltensänderungen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 22