TECHNOLOGIE- KONZEPT. POWER TO Gas

TECHNOLOGIE- KONZEPT POWER TO Gas erneuerbare Energien effizienter nutzen Energie speichern

Die Lösungsoption POWER-TO-GAS MASSNAHMEN SETZEN >> Power-to-Gas als Lösung Speichern erneuerbarer Energie? Mit Power to GAS Die umwelt- und energiepolitische Zielsetzung einer verstärkten Integration erneuerbarer Energieträger in den europäischen Energiemarkt und insbesondere in die Stromproduktion generiert neue große Herausforderungen für die europäischen Volkswirtschaften. Aufgrund dieser Zielsetzungen wird der Anteil erneuerbarer Energien zur Bereitstellung von Elektrizität in den nächsten Jahren und Jahrzehnten stark steigen. Das Aufkommen der Primärenergieträger Windkraft und Sonnenenergie unterliegt allerdings starken zeitlichen Schwankungen. In Zeiten mit hohem Windkraft- und Solarenergieaufkommen wird es immer schwieriger, den erzeugten Strom in das Netz zu integrieren. 2 für die verstärkte Integration von Windkraft und Solarenergie in die Energieinfrastruktur Sonnenenergie Gasverbrauch Elektrolyse (H2-Gewinnung) Methan CO2 Windenergie Gasspeicherung Die Technologie von POWER-TO-GAS Die Stromüberschüsse müssen in der Folge gespeichert und somit gemäß den konventionellen Energiekonzepten auch zu den Speichern transportiert werden. Dies erfordert enorme Investitionen in den Ausbau der europäischen Stromnetze und -speicher. Eine Lösungsmöglichkeit für diese fundamentalen Probleme des Energiesystems ist Power-to-Gas. Aus elektrischer Energie, die für die Elektrolyse von Wasserstoff verwendet wird, und aus Kohlendioxid wird synthetisches Methan hergestellt. Für diese Technologie wird elektrische Energie aus erneuerbaren Energieträgern, die in Überschusszeiten vor allem aus Windkraft und Photovoltaik erzeugt wird, genutzt und in der Folge in Form von Methan gespeichert. Kohlendioxid kann zum einen direkt durch Absorption aus der Luft gewonnen werden, zum anderen durch Nutzung von Kohlendioxid aus biogenen Prozessen wie z.b. in Biogasanlagen. Die Umwandlung von Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) zu Methan (CH4) erfolgt in eigens entwickelten Anlagen. 3

Vorhandene Ressourcen transport und lagerung von energie? Mit Power to GAS Die Implementierung von Power-to-Gas hat große volkswirtschaftliche Relevanz für das europäische aber auch für das nationale Energiesystem: >> Erneuerbare Energiesysteme zur Erzeugung von >> Durch die Umwandlung und Speicherung der >> Die Speicherung der Energie erfolgt in Form von >> Darüber hinaus existieren bereits insbesondere elektrischer Energie können in einem höheren Grad genutzt werden, da die zeitliche Schwankung der Stromerzeugung (v.a. bei Windparks und Photovoltaikanlagen) durch die Speicherung der Energie in Form von Methan möglich ist. In Zeiten hoher Stromproduktion müssen Erzeugungsanlagen nicht abgeschaltet werden. Diese Problemlösung wird durch die stetig zunehmende Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energieträgern immer wichtiger. erneuerbarem synthetischen Methan. Durch diese Möglichkeit zur Langzeit-Speicherung von elektrischer Energie entstehen flexible Nutzungsmöglichkeiten in allen drei Energiesegmenten: Verkehr, Wärme oder als elektrische Energie. Energie in Form von Methan wird eine Energieform erzeugt, die eine hohe Energiedichte aufweist, sodass die erzeugte Energie in den bereits bestehenden Gasnetzen zu den Verbrauchszentren transportiert werden kann. Der notwendige aber problematische Stromnetzausbau in Mitteleuropa kann dadurch reduziert werden. auch in Österreich große Speicherstätten für Erdgas, sodass durch diese Form der Zusammenführung von Strom- und Gasnetz eine bestehende Speicherinfrastruktur zusätzlich genutzt werden kann. Vergleich Platzbedarf 250 m 60 m 380 kv Stromleitungen Unsichtbare Gaspipeline Vergleich des Platzbedarfs von Strom- und Gasleitungen beim Transport der gleichen Energiemenge 2 5

60 50 40 30 min. Kosten (ohne MWSt.) Kostenintervall - Bandbreite 80 60 40 Investionskosten Betriebskosten Energiekosten Steuern, Abgaben, Netztarife Technologische Weiterentwicklung und rechtliche Adaptierung 20 10 20 Cent/kWh el Pumpspeicher (inkl. Strombezug) Quelle: Energieinstitut an der JKU Linz GmbH, SolarFuel GmbH. Druckluftspeicher (inkl. Strombezug) Ausbau der Netzinfrastruktur bis 2050 ohne Power-to-Gas (inkl. Strombezug) POWER-TO-GAS (rückverstromt); technologisch ausgereifte Großanlage + adaptierte Rechtslage Cent/kWh CH4 Alpha-Anlage (0,25 MW) (Machkarkeitsstudie Österreich) aktuelle Rechtslage Beta-Anlage (6 MW) aktuelle Rechtslage Quelle: Energieinstitut an der JKU Linz GmbH auf Basis von Angaben von SolarFuel GmbH. Beta-Anlage (20 MW) aktuelle Rechtslage Gamma-Anlage (20 MW) adaptierte Rechtslage Kostenvergleich von Power-to-Gas (technologisch ausgereifte Großanlage und adaptierte Rechtslage) mit alternativen Speichersystemen und mit einem großflächigen Stromnetzausbau Entwicklung der Kostenstruktur von Power-to-Gas: Bedeutung einer technologischen Weiterentwicklung und rechtlicher Änderungen Das Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz führte einen Vergleich der Kosten von Powerto-Gas mit den angesprochenen alternativen Lösungsmöglichkeiten Stromnetzausbau und andere Stromspeicherformen durch. Basis hierfür stellt die notwendige Integration höherer Kapazitäten der zeitlich stark variierenden Produktion von Strom aus Windkraft und Sonnenenergie dar. Die Höhe der Kosten der alternativen Optionen ist deshalb für Power-to-Gas von strategischer Bedeutung, da durch einen großflächigen Einsatz dieser neuen Technologie die Kosten für den Netzausbau und für andere Stromspeicher vermieden werden könnten. Der durchgeführte Kostenvergleich zeigt auf, dass mittel- und langfristig eine technologische Weiterentwicklung von Power-to-Gas die alternativen Kosten unterbieten kann. Im Moment existiert in Deutschland eine Power-to- Gas-Demonstrationsanlage, die eine sehr geringe Kapazität aufweist und nicht an das Gasnetz angeschlossen ist. Weitaus größere Anlagen befinden sich in Deutschland gerade im Stadium der Planung bzw. Errichtung. Für Österreich wurden drei konkrete mögliche Standorte von n analysiert. Hierbei zeigte sich, dass Power-to-Gas eine sich im Entwicklungsstadium befindliche Technologie darstellt, für die derzeit eine Wirtschaftlichkeit nicht gegeben ist. Für die Markteinführung bedarf es einer Weiterentwicklung und Optimierung, insbesondere da diese Technologie volkswirtschaftlichen Nutzen aufweist. Aus diesem Grund sind eine Technologieförderung bis zur Marktreife sowie rechtliche Änderungen in Österreich sinnvoll, um mittelfristig die Wettbewerbsfähigkeit der Technologie gewährleisten zu können. Die obenstehende Abbildung veranschaulicht die Auswirkung von Förderungen und von rechtlichen Adaptierungen auf die Kostenstruktur von Power-to-Gas. 20 16 Kostenvergleich der weiterentwickelten Power-to-Gas-Technologie (inkl. rechtlicher Änderungen) mit Diesel und Erdgas in einer Situation eines Ölpreises von 200 US-Dollar je Barrel 12 8 4 Cent/kWh (ohne MwSt.) Erdgas bei Ölpreis von 200 USD je Barrel Power-to-Gas bei technolog. Weiterentwicklung + adaptierte Rechtslage Heizöl extraleicht bei Ölpreis von 200 USD je Barrel Diesel bei Ölpreis von 200 USD je Barrel Es ist zudem anzumerken, dass in Österreich für einige erneuerbare Energieträger Förderungen in Form von Investitionsförderungen und Einspeisetarifen gewährt werden. Auch die Entwicklung von Powerto-Gas zur Marktreife benötigt Förderungen. Eine öffentliche Unterstützung der Technologie zur Realisierung von Anlagen ergibt wie veranschaulicht auch eine volkswirtschaftliche Rentabilität. Langfristige Preisprognosen und Kostenrechnungen zeigen vor allem im Verkehr eine Konkurrenzfähigkeit mit konventionellen Energieträgern. Die nebenstehende Abbildung zeigt die langfristige Konkurrenzsituation auf. Quelle: Energieinstitut an der JKU Linz GmbH 6 7

>> Notwendige rechtliche Änderungen in Österreich Aktuell ist synthetisches Methan aus Power-to-Gas belastet mit Systemnutzungstarifen im Stromnetz, mit Systemnutzungstarifen im Gasnetz sowie mit der Erdgasabgabe. In Deutschland wurden bereits eine Gleichstellung des synthetischen Methans mit Biogas und eine Befreiung von den Strom- und Gasnetzentgelten im EnWG verankert. Auf Basis einer rechtlichen Analyse des Energieinstituts an der Johannes Kepler Universität Linz werden die Möglichkeiten einer Unterstützung von Power-to-Gas durch rechtliche Adaptierungen in Österreich aufgezeigt. Befreiung von stromseitigen Entgelten und Abgaben Die Herstellung von synthetischem Methan mittels Power-to-Gas nutzt v.a. Ökostrom aus Wind- oder PV-Anlagen. Wird dieser Strom zugekauft, fallen nach der geltenden Rechtslage sowohl Systemnutzungsentgelte als auch die Ökostrompauschale und der Ökostrombeitrag an. Für eine Befreiung von diesen Entgelten und Zuschlägen bedarf es einer entsprechenden Gesetzesänderung des ElWOG 2010 und des ÖSG 2012. Bei Bestehen einer Direktleitung zwischen Ökostromerzeugungs- und fallen mangels Nutzung des öffentlichen Netzes diese Entgelte und Zuschläge hingegen nicht an. Abgaberechtliche Gleichstellung des synthetischen Methans mit Erdgas Der Bezug von (Öko-)Strom durch die Power-to-GasAnlage ist unabhängig von der Nutzung des öffentlichen Netzes mit Elektrizitätsabgabe belastet. Es kommt jedoch die bereits bestehende Ausnahmeregelung des 2 Z 2 ElektrizitätsabgabeG zum Tragen, wonach elektrische Energie von der Elektrizitätsabgabe befreit ist, soweit sie für die Erzeugung von Erdgas und somit auch von synthetischem Methan verwendet wird. Dies gilt jedoch nur, wenn das Bundesministerium für Finanzen in Zukunft nicht nur Biogas, sondern auch synthetisches Methan erdgasabgaberechtlich wie Erdgas behandelt. Somit ist für die Befreiung von Power-to-Gas von der Elektrizitätsabgabe eine klare Festlegung von synthetischem Methan als Erdgas erforderlich. 8 Anpassung der ÖVGW-Richtlinien zur Einspeisung in das österreichische Erdgasnetz Aufgrund des CO2-Anteils kann synthetisches Methan aus der nach den derzeit maßgeblichen Vorgaben der ÖVGW-Richtlinien nicht in das österreichische öffentliche Gasnetz eingespeist werden. Daher bedarf es einer Anpassung der ÖVGW-Richtlinien an die diesbezüglichen deutschen Vorgaben der DVGWRichtlinien. Befreiung von Gasnetztarifen Als Produktionsanlage hätte die Power-to-GasAnlage Anspruch auf Zugang zum Erdgasnetz, sofern die Definition des Produzenten im GWG 2011 so erweitert würde, dass auch die Gewinnung von synthetischem Erdgas von dieser umfasst wäre. Insgesamt ist die gesetzliche Gleichstellung von mittels Power-to-GasTechnologie hergestelltem synthetischem Methan mit Biogas anzustreben. Für die Einspeisung des synthetischen Methans durch die in das Erdgasnetz sind derzeit einzelne Gas-Systemnutzungsentgelte zu entrichten. Eine Befreiung von dieser Pflicht würde eine entsprechende Änderung des GWG 2011 erfordern. Befreiung von der Erdgasabgabe Nach der Einspeisung des synthetischen Methans durch die in das Erdgasnetz ist eine nachfolgende Verwendung des Produkts als Heiz- oder Kraftstoff und auch zur Rückverstromung möglich. Geht man davon aus, dass das Bundesministerium für Finanzen in Zukunft das synthetische Methan ebenfalls dem Erdgas gleichstellt, unterliegt die Lieferung von synthetischem Methan durch die Erdgaslieferanten an die Endverbraucher der Erdgasabgabe. Für die Verwendung im Bereich Wärme und Verkehr wäre daher eine Befreiung von dieser Abgabe im ErdgasabgabeG zu verankern. Im Falle der Stromerzeugung durch Erdgas/ synthetisches Methan bedarf es hingegen keiner gesetzlichen Änderung, da 3 Abs. 2 Z 2 ErdgasabgabeG bereits aktuell eine Rückvergütung der Erdgasabgabe für den Erzeuger vorsieht. zukunftstechnologie fördern nutzung bestehender infrastrukturen. Mit Power to GAS

Positive Effekte realisieren Die Vorteile von POWER-TO-GAS >> Effizientere und höhere effizient und langfristig. Power to GAS >> Mittel- und langfristige Perspektive von n in Österreich Langfristig kann die österreichische und die europäische Volkswirtschaft eine breite Palette an Nutzungsmöglichkeiten aus Power-to-Gas ziehen. Es existiert insbesondere eine zusätzliche Speichermöglichkeit von Energie, die in den verfügbaren großen Erdgas-Speicherstätten genutzt werden kann, wodurch die zentrale Rolle Österreichs in der Energiespeicherung weiter ausgebaut wird. Für den Strommarkt werden neue Möglichkeiten zur Speicherung der elektrischen Energie generiert. Die Verlagerung des Energietransportes vom Strom- zum bestehenden Gasnetz würde den alternativ notwendigen 10 großflächigen Ausbau des Stromnetzes vor allem auf der Hochspannungsebene deutlich reduzieren. Dieser Ausbau der Stromnetze ist zudem durch den Flächenbedarf mit hohen demokratiepolitischen Problemstellungen behaftet. Dadurch kann die Integration von erneuerbaren Energieträgern wie Windkraft und Solarenergie stärker forciert werden. Nutzung von Windkraft und Sonnenenergie >> Langzeit-Speicherung von elektrischer Energie >> Energietransport ohne Infrastrukturausbau >> Stärkung des Autonomiegrades des Energiesystems Die positiven volkswirtschaftlichen Effekte von Power-to-Gas können nur realisiert werden, wenn folgende Maßnahmen gesetzt werden: 1. Technologieförderung (bis zur Marktreife) 2. Rechtliche Änderungen zur Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit >> Abgaberechtliche Gleichstellung des synthetischen Methans mit Erdgas >> Befreiung von Gasnetztarifen >> Befreiung von stromseitigen Entgelten und Abgaben (Systemnutzungstarife, Ökostrom pauschale und Ökostrombeitrag) >> Anpassung der ÖVGW-Richtlinien zur Einspeisung in das österreichische Erdgasnetz >> Befreiung von der Erdgasabgabe 11

ger 2 daucha.raab TECHNOLOGIE-KONZEPT power-to-gas effizient zukunftsweisend langfristig Die Studie wurde durchgeführt von Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH Altenberger Straße 69, HF-Gebäude 4040 Linz www.energieinstitut-linz.at Landesgericht Linz FN 247107 v Auftraggeber Linz AG OÖ. Ferngas AG RAG Rohöl-Aufsuchungs AG Salzburg AG E.ON Ruhrgas AG Jänner 2012