Intelligente Sektorenkopplung

Amprion GmbH und Open Grid Europe GmbH haben gemeinsam im Frühjahr 2017 die Ludwig- Bölkow-Systemtechnik GmbH (LBST) beauftragt, die volkswirtschaftlichen und klimarelevanten Auswirkungen einer breiten Einführung von Power-to-Gas (PtG) im Vergleich zu einer „all-electric“ Welt für Deutschland bis 2050 in sektorspezifischem Detail zu analysieren. Dabei wurde der Stromsektor mit den ihm inhärenten Flexibilitätsoptionen bis auf das Stromverteilnetz vollständig modelliert.

Erneuerbar hergestellter Strom wird als wichtigster Energieträger der Energiewende gesehen. Es wird erwartet, dass er neben den traditionellen Stromanwendungen künftig auch alle anderen Endverbrauchssektoren zur Bereitstellung von Kraft (Mobilität) und Wärme (Haushalte und Industrie) bedienen soll sowie über den industriellen Strombedarf hinaus auch für die Synthetisierung von Grundstoffen zum Einsatz kommt. Daher wird davon ausgegangen, dass der Strombedarf bis zum Jahr 2050 auf weit mehr als das Doppelte des heutigen Volumens wachsen wird.

Mit Sektorenkopplung ist im Kontext dieser Studie die Kopplung von Strom- und Gasnetz zur optimalen Integration erneuerbarer Energien in die Endverbrauchssektoren gemeint. Das Stromnetz könnte auch bei einer erfolgreichen Umsetzung der Ausbaupläne gemäß Netzentwicklungsplan Strom (NEP-Strom 2030 Version 2017) nicht in der Lage sein, die Energieverteilung bei einem weiteren Wachstum der Erzeugung aus Erneuerbaren Energien über den NEP-Strom alleine zu leisten. Durch die Sektorenkopplung könnte der Stromnetzausbau bis 2050 mittel- und langfristig durch die Energietransport- und -speicherkapazitäten des bestehenden Gasnetzes kosteneffizient ergänzt werden.

Die Einführung von PtG wurde in drei ausgewählten Anwendungen/Sektoren dargestellt (Pkw/Mobilität, Hausheizungen/Wärme und Substitution fossiler Wasserstoffproduktion in der Industrie), unter Annahme einer Integration zusätzlichen erneuerbaren Stroms sowohl auf Erzeugung- als auch Verbrauchsseite über den NEP-Strom hinaus.

Kernergebnisse auf einen Blick:

1. Flexibilitätsvorteile von Power-to-Gas (d.h. Speicherung und Nutzung vorhandener Infrastrukturen) überwiegen die Effizienznachteile (d.h. Umwandlungsverluste), insbesondere im Verkehrssektor und in
   der Industrie.
2. Einbezug von Gasspeicherkapazitäten als saisonale Energiespeicher über Power-to-Gas ist bei wirtschaftlicher Erreichung der ambitionierten Klimaschutzziele – Reduktion der CO₂-Emissionen um 95% gegenüber 1990 bis 2050 – unausweichlich, zusätzlich zu kurzfristigen Batterie-Leistungsspeichern.
3. Langfristig, d.h. ab einem Anteil von ca. 400-450 TWh jährlicher Stromerzeugung aus EE-Anlagen, kann Power-to-Gas eine sinnvolle Ergänzung zum Ausbau der Stromnetze nach Realisierung der NEP-Maßnahmen darstellen.
4. Power-to-Gas hat im Vergleich zu „all-electric“ Lösungen aufgrund der geringeren Gesamtinvestitionen bei gleicher CO₂-Vermeidung negative CO₂-Vermeidungskosten und bietet so einen volkswirtschaftlich sinnvollen Weg zur Erreichung der gesetzten Klimaschutzziele.
5. Kosten der Endanwendungen sind ein wesentlicher Kostentreiber bei der CO₂-Vermeidung.
6. Je ambitionierter die Klimaschutzziele bis 2050, desto ausgeprägter die Vorteile von Power-to-Gas gegenüber einem „all-electric“-Ansatz.

Eine Kurfassung der Studie finden Sie unter diesem Link.