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Power-to-Gas kann Stromnetzausbau reduzieren

DVGW stellt Sudie zu stromnetzentlastender Wirkung der Power-to-Gas-Technologie vor

Die Power-to-Gas-Technologie koppelt die Systeme von Erdgas und elektrischer Energie. Durch Umwandlung von Strom in Wasserstoff oder Methan kann Energie zwischen den Systemen transferiert werden. Bild: DVGW-Studie G 3-03-12-ERG „Nutzen der Power-to-Gas-Technologie zur Entlastung der 110-kV-Stromverteilungsnetze“

 

Der Power-to-Gas-Technologie, mit der Ökostrom durch Elektrolyse in Wasserstoff oder synthetisches Erdgas umgewandelt und im Erdgasnetz gespeichert werden kann, kommt eine wichtige Rolle bei der Umsetzung der Energiewende zu. Denn der Einsatz solcher Anlagen kann zu einer Entlastung des Stromverteilungsnetzes und somit zu einer Verringerung des erforderlichen Netzausbaus führen. Dies ist ein zentrales Ergebnis einer wissenschaftlichen Studie zur netzausbaudämpfenden Wirkung der Power-to-Gas-Technologie, die der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) aktuell veröffentlicht hat.

„Power-to-Gas-Anlagen können im Gegensatz zu Netzausbaumaßnahmen entsprechend der jeweiligen Anforderung modular ausgelegt und skaliert werden. Damit stellt die Technologie gerade bei einer potenziellen Überdimensionierung durch Stromnetzausbaumaßnahmen eine wirtschaftliche Alternative dar, die umso interessanter ist, je niedriger die zu koppelnde Spannungsebene im Netz ist. Bei Addition aller monetären Vorteile der unterschiedlichen Anwendungsfälle ergeben sich Investitionskosten zwischen 520 und 1400 Euro/kW, ab denen der Einsatz der Power-to-Gas-Anlagen in Stromverteilungsnetzen aus Systemsicht wirtschaftlich wird. Klassische Netzausbaualternativen führen zu weitaus höheren Investitionen. Darüber hinaus kann die Nutzung von Wasserstoff aus Power-to-Gas-Anlagen für den öffentlichen Personennahverkehr und regionale Fahrzeugflotten als Keimzelle für eine überregionale Wasserstoffmobilität dienen.“
Dies sind die zentralen Ergebnisse der im März dieses Jahres erstellten Studie „Nutzen der Power-to-Gas-Technologie zur Entlastung der 110-kV-Stromverteilungsnetze, die der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) veröffentlicht hat. Dem Studienteam gehörten Vertreter aus Wissenschaft und Forschung an. Neben dem Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik an der Bergischen Universität Wuppertal (BUW) und dem Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft an der RWTH Aachen brachten die DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH und die DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut in Karlsruhe ihre gasfachliche Expertise in die Untersuchung mit ein.

Statements aus dem Kreis des Studienteams
Prof. Dr. Markus Zdrallek von der BUW erläutert die Vorteile: „Ein wesentlicher Vorteil des Einsatzes von skalierbaren Power-to-Gas-Anlagen ist die Möglichkeit, den Netzausbau beim Strom zeitlich zu verschieben. Gegenüber dem konventionellen Netzausbau kann dann der Einsatz von Power-to-Gas-Anlagen zur Spitzenkappung wirtschaftlich sein. Weitere Vorteile ergeben sich bei spannungsebenen-übergreifender Planung. Der Einsatz von intelligenten Kopplungselementen zwischen Strom- und Gasnetz bereits in der Niederspannungsebene führt zu einer signifikanten Reduzierung des Ausbaubedarfs in der Mittel- und Hochspannungsebene. Eine Voraussetzung dafür ist der flächendeckende Einsatz netzentlastender Technologien. Dazu bietet die Power-to-Gas-Technologie eine interessante Option.“
„Die Untersuchungen zeigen, dass zur Optimierung der Gesamtwirtschaftlichkeit der strom- und gasnetzübergreifenden Smart Grid-Konzepte die Power-to-Gas-Anlagen auf möglichst niedriger Spannungs­ebene bzw. erzeugungsnah eingesetzt werden müssen. Dann können auch Einsparungen beim Netzausbau in den überlagerten Spannungsebenen realisiert werden“, betont Prof. Dr. Albert Moser von der RWTH Aachen. Die maximalen Investitionskosten für den wirtschaftlichen Betrieb kleiner Power-to-Gas-Anlagen (< 0,5 MW) liegen bei Aggregation der Erlöse aus allen betrachteten Anwendungsfällen bei 520 Euro/kW (gegenüber innovativem Netzausbau) bis
1400 Euro/kW (gegenüber reinem Leitungsausbau mit hohem Anteil von Kabeln). Zu beachten ist allerdings, dass sich im Realbetrieb einzelne Anwendungsfälle in der Kombination möglicherweise ausschließen.
„Das bedeutet, dass die Investitionskos­ten bei den Power-to-Gas-Anlagen durch den Einsatz neuer Technologien sowie Standardisierung und Modularisierung deutlich reduziert und die Lebensdauer der Anlagen bei der notwendigen dynamischen Betriebsweise erhöht werden müssen. Die Effekte des Einsatzes von Power-to-Gas-Anlagen in Verteilnetzen müssen anhand von Demonstrationsprojekten weiter untersucht werden. Dem Verteilnetz kommt damit bei der Energiewende eine ganz zentrale Rolle zu“, bekräftigt Heinrich Busch, Leiter der Abteilung Netz-Engineering bei den Stadtwerken Essen sowie Leiter des DVGW-Forschungsclusters Smart Grids. Um bedarfsgerechte Einsatzkonzepte entwickeln zu können, werden sowohl auf politischer Ebene (Gesetzgebung) wie auch auf regulatorischer Ebene (Bundesnetz­agentur) angepasste Rahmenbedingungen für den netzdienlichen Einsatz von Smart Grid-Technologie und Speichern benötigt.
Die Studie „Nutzen der Power-to-Gas-Technologie zur Entlastung der 110-kV-Stromverteilungsnetze“ steht kostenfrei unter www.dvgw-innovation.de/die-projekte/archiv/smart-grids-und-ptg/ zum Download bereit.

www.dvgw.de

 


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