Power-to-Gas - Gesamtsystemuntersuchung des Energienetzes bei steigender regenerativer Erzeugung mit Analyse der Sektorkopplung

Projektleitung:

 Prof. Dr.-Ing. Alfons Kather
Laufzeit: 01.12.2016- 30.09.2020

Das Ziel der Europäischen Union zur Reduzierung der CO2-Emissionen bis 2050 um
80 % gegenüber 1990 erfordert unter anderem einen Ausbau der regenerativen Stromerzeugungskapazitäten. Hierbei ist zu beachten, dass das Ziel der Emissionsminderung sich nicht nur auf den Stromsektor bezieht, sondern auf die gesamten, nationalen CO2-Emissionen. Dies hat zur Folge, dass auch in anderen CO2-emittierenden Sektoren Maßnahmen unternommen werden müssen, um die Emissionen weit genug zu senken.

Hierfür soll im Zuge dieses Projektes das Zusammenspiel der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität sowie die hierbei notwendige Speicherung überschüssiger Energie untersucht werden. Insbesondere eine zukünftige Versorgung mit einem steigenden regenerativen Anteil soll untersucht werden.

Sektorkopplung im Energienetz bei steigender regenerativer Erzeugung

In den Sektoren Wärme und Mobilität ist der Anteil der regenerativen Erzeuger im Vergleich zu dem Anteil im Stromsektor gering und eine Steigerung der regenerativen Anteile für das Erreichen der Zielvorgaben ist in diesen Sektoren unabdingbar. Ein Zusammenspiel der drei Sektoren kann bewirken, dass die regenerativen Anteile in diesen beiden Sektoren steigen. Insbesondere die Elektrifizierung dieser Bereiche, z. B. in Form von Wärmepumpen und E-Mobilität, kann ein Weg sein deren CO2-Emissionen zu senken.

In diesem Teilprojekt wird der Effekt des Ausbaus der fluktuierenden regenerativen Energieerzeuger auf den Speicherbedarf untersucht. Hierbei wird der steigende Energiebedarf durch eine Elektrifizierung des Wärme- und Mobilitätssektors berücksichtigt. Da als Langzeitspeicher die Power-to-Gas-Technologie große Potentiale bietet, soll die Speicherung überschüssiger Energie in Form von Gas untersucht werden. Der Vorteil der Speicherung in Form von Gas ist die Möglichkeit der bedarfsorientierten Verwertung des Gases in allen betrachteten Sektoren (Strom, Wärme, Mobilität). In einer Power-to-Gas-Anlage wird mittels eines Elektrolyseurs elektrische Überschussenergie zur Wasserstoffproduktion verwendet. Dieser kann gespeichert werden oder wahlweise weiter methanisiert werden. Diese beiden Möglichkeiten, die Speicherung in Form von Wasserstoff und in Form von Methan, werden untersucht und Vor- und Nachteile herausgearbeitet.