Volkswirtschaftliche Relevanz von Power-to-Gas für das zukünftige Energiesystem Dr. Robert Tichler Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz
Agenda 1. Forschungsschwerpunkt Power-to-Gas am Energieinstitut an der JKU Linz 2. Grundkonzept Power-to-Gas 3. Volkswirtschaftliche Relevanz von Power-to-Gas 4. (Gesamt-)Kosten des Systems Power-to-Gas 5. Ausblick zu zukünftigen Forschungsaktivitäten 2
1. Forschungsschwerpunkt Power-to-Gas am Energieinstitut an der JKU Linz Abgeschlossene Forschungsarbeiten und Publikationen (Auswahl) Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH (2012) Technologiekonzept Powerto-Gas; Broschüre. Hauer, A., de Bruyn, K., Markl, B. (2012) Analysen zur Weiterverfolgung der Power-to-Gas- Technologie. Analyse der relevanten rechtlichen Ansatzpunkte für eine Inkludierung bzw. einer Forcierung der Integration der Power-to-Gas-Technologie und -Produkte in zukünftige Förderregime/Steuergesetzgebungen/ Richtlinien; Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH. Tichler, R. (2011) Analysen zur Weiterverfolgung der Power-to-Gas-Technologie. Vergleich derzeitiger Förderungen sowie aktueller Steuersätze in den Segmenten Strom/Wärme/Verkehr zur Kalkulation einer preislichen Gleichstellung eines synthetischen Power-to-Gas-Produktes durch Förderungen/Einspeisetarife in Österreich; Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH. Tichler, R. (2011) Der mögliche Beitrag von SolarFuel als neue Power-to-Gas-Technologie für eine zukünftige europäische Energieversorgung. In: Steinmüller, H., Hauer, A., Schneider, F. [Hrsg.] Energiewirtschaft Jahrbuch 2011. Neuer Wissenschaftlicher Verlag NWV. Wien. Tichler, R., Steinmüller, H., Hauer, A., Pengg-Bührlen, H. et al. (2011) Machbarkeitsstudie einer SolarFuel β-anlage in Österreich; Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH, SolarFuel GmbH. Priewasser, R., Felber, J., Kollmann, A., Steinmüller, H., Tichler, R. (2009) Solar Fuel. Endbericht; Institut für Betriebliche und Regionale Umweltwirtschaft, Johannes Kepler Universität Linz. 3
1. Forschungsschwerpunkt Power-to-Gas am Energieinstitut an der JKU Linz Zentrale laufende (bereits beauftragte) Forschungsaktivitäten am Energieinstitut an der JKULinz zum Thema Power-to-Gas: Auftrag des Austrian Center of Competence in Mechatronics der JKU: Theoretische Entwicklung eines optimalen Gesamtprozesses vom erneuerbaren Strom zu Methan Ökonomische und ökologische Bewertung der Konzepte Darstellung der rechtlichen und volkswirtschaftlichen Auswirkungen des Konzeptansatzes Power to Gas Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft, Familie und Jugend: Beauftragung der Systemanalyse Power-to-Gas - umfassendes Marktund Technologiescouting (inkl. -analyse) im nationalen aber auch im internationalen Kontext Laufzeit: September 2012 bis Februar 2014 Das Energieinstitut an der JKU Linz wird in dieses Projekt zentrale österreichische Forschungseinrichtungen einbinden 4
2. Grundkonzept Power-to-Gas Power-to-Gas: = Produktion von Wasserstoff aus Strom = Produktion von synthetischem Methan aus Strom/Wasserstoff und Kohlendioxid 5 Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz
2. Grundkonzept Power-to-Gas: Möglichkeiten der Anwendung von synthetischem Methan 6 Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz
3. Volkswirtschaftliche Relevanz von Power-to-Gas Eigentliche Intention von Power-to-Gas: Speicherung von Überschussstrom aus der Stromproduktion von volatilen erneuerbaren Energiequellen (Windkraft, Photovoltaik) Die Umwandlung von elektrischer Energie zu Wasserstoff und/oder zu synthetischem Methan und die dadurch mögliche Speicherung von elektrischer Energie erfordert allerdings keine Rückführung der gespeicherten Energie zu Strom. Generell ist es auch energiepolitisch das zentrale Interesse, die Ressourcen- Effizienz des Gesamtsystems zu erhöhen. Als Konsequenz ist nach Ansicht des Energieinstituts an der JKU Linz bei Power-to-Gas nicht von einer Stromspeicherung sondern von einer Energiespeicherung zu sprechen. In der Folge kann eine Nutzung des gasförmigen Energieträgers in allen drei Segmenten (Wärme, Mobilität, Strom) - somit auch im Stromsegment durch Rückverstromung erfolgen. 7
3. Volkswirtschaftliche Relevanz von Power-to-Gas Weitere zentrale systemische und volkswirtschaftliche Vorteile einer Implementierung von Power-to-Gas Teil I Möglichkeit der Langzeitspeicherung von elektrischer Energie in Form von Wasserstoff und Methan Effizientere und höhere Nutzung von Windkraft und Sonnenenergie Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit Erneuerbarer Reduzierter notwendiger Ausbaugrad der Stromnetz-Infrastruktur durch Verlagerung des Energietransportes zum Gasnetz Reduktion der notwendigen topographischen Eingriffe durch Pumpspeicherkraftwerke und große Stromleitungen Reduktion der soziodemografischen Eingriffe Reduktion des politischen Drucks/gesellschaftlicher Problemstellung bei der Weiterentwicklung des Energiesystems 8
3. Volkswirtschaftliche Relevanz von Power-to-Gas Weitere zentrale systemische und volkswirtschaftliche Vorteile einer Implementierung von Power-to-Gas Teil II Stärkung des Autonomiegrades des (mitteleuropäischen) Energiesystems Optimierte Auslastung von Gasspeichern und Ausbau der Versorgungssicherheit Zusätzliche Realisierungsmöglichkeiten von spezifischen energie-autarken Anwendungen (z.b. abgelegene Gebiete) Makroökonomische Vorteile aus Technologieaufbau und -entwicklung Wertschöpfungszufluss: Substitution von fossilen Energieimporten, positive Auswirkungen auf Leistungsbilanz Signifikante Reduktion der Treibhausgasemissionen (-95% gegenüber Heizöl extraleicht) 9
3. Volkswirtschaftliche Relevanz von Power-to-Gas Beispiel Vorteile im Energietransport: Die dezentrale Umwandlung von Strom in der Nähe der Stromerzeugung in synthetisches Methan oder in Wasserstoff ermöglicht den Energie-transport zum Verbraucher in bestehenden Gaspipelines (kein Ausbau notwendig). Daraus ergeben sich für die Weiterentwicklung des Energiesystems weitaus geringere topografische und politische Problemstellungen. 10 Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH (2012) Technologiekonzept Power-to-Gas; Broschüre
3. Volkswirtschaftliche Relevanz von Power-to-Gas Nachteil des Systems Power-to-Gas: Aktuelle betriebswirtschaftliche Kosten des Systems Der Nutzen des Systems Power-to-Gas ist primär als übergeordneter Nutzen für das gesamte Energiesystem zu charakterisieren. Das System Power-to-Gas stellt allerdings eine sich am Beginn des Entwicklungsstadiums befindliche Technologie dar, für die derzeit eine Wirtschaftlichkeit (im betriebswirtschaftlichen Kontext) nicht gegeben ist. Für die Markteinführung bedarf es einer Weiterentwicklung und Optimierung, insbesondere da diese Technologie auch den erläuterten volkswirtschaftlichen Nutzen aufweist. 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. 11
4. (Gesamt-)Kosten des Systems Power-to-Gas Prognose zur Entwicklung der Kostenstruktur von Power-to-Gas: System Methanisierung (Methanisierungsreaktor Sabatier-Prozess) Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH (2012) Technologiekonzept Power-to-Gas; Broschüre Datenbasis: SolarFuel GmbH und Energieinstitut an der JKU Linz 12
4. (Gesamt-)Kosten des Systems Power-to-Gas Zusammensetzung der (langfristigen) Power-to-Gas-Kosten einer weiterentwickelten Großanlage zur Methanisierung 13 Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH (2012) Technologiekonzept Power-to-Gas; Broschüre Datenbasis: SolarFuel GmbH und Energieinstitut an der JKU Linz
4. (Gesamt-)Kosten des Systems Power-to-Gas Prognose: langfristiger Kostenvergleich der weiterentwickelten Power-to-Gas- Technologie (inkl. rechtlicher Änderungen) [Methanisierungsreaktor] Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH (2012) Technologiekonzept Power-to-Gas; Broschüre Datenbasis: SolarFuel GmbH und Energieinstitut an der JKU Linz 14
4. (Gesamt-)Kosten des Systems Power-to-Gas Kostenvergleich verschiedener Strom- bzw. Energiespeichersysteme (Power-to-Gas: weiterentwickelte Großanlage mit Methanisierungsreaktor) Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH (2012) Technologiekonzept Power-to-Gas; Broschüre Datenbasis: SolarFuel GmbH und Energieinstitut an der JKU Linz 15
4. (Gesamt-)Kosten des Systems Power-to-Gas Kostenvergleich des Power-to-Gas-Systems (im Fall einer technologischen Weiterentwicklung) mit alternativen Speichersystemen und mit dem großflächigen Stromnetzausbau Quelle: Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH (2012) Technologiekonzept Power-to-Gas; Broschüre Datenbasis: SolarFuel GmbH und Energieinstitut an der JKU Linz
5. Ausblick zu zukünftigen Forschungsaktivitäten Um die Vorteile des Power-to-Gas-Systems auch umsetzen zu können, bedarf es jedoch noch gravierender Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen: technologisch, systemisch, rechtlich. Die Energieforschungsinitiative des BMWFJ wird einen entsprechenden Schub in diese Richtungen in Österreich auslösen. Das Energieinstitut an der JKU Linz koordiniert mit anderen Forschungseinrichtungen (TU Wien, MU Leoben, JKU Linz, Profactor) sowie mit wichtigen nationalen Unternehmenspartnern daher die Entwicklung eines nationalen Gesamtprojektes zum Thema Power-to-Gas, das mehrere Projekte der Energieforschungsinitiative sowie von e!mission (sofern sie genehmigt werden) sowie das genehmigte Projekt des BMWFJ beinhaltet. 17
5. Ausblick zu zukünftigen Forschungsaktivitäten 18
5. Zusammenfassung 19
Kontakt Dr. Robert Tichler Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz GmbH Altenberger Straße 69 4040 Linz Tel: + 43 70 2468 5659 e-mail: tichler@energieinstitut-linz.at Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 20