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Power-to-Gas-Anlage – aus Strom entsteht Gas

07. September 2020

Strom- und Gasinfrastrukturen gezielt für die Energiewende nutzen

DVGW und VDE setzen sich für eine konsequente Gesamtsystembetrachtung mit Power-to-Gas ein
Power-to-Gas-Anlage – aus Strom entsteht Gas; © Uniper Energy Storage GmbH
  • Power-to-Gas- und Elektrolysetechnologien weiterentwickeln

  • Hochlauf erneuerbarer Gase beschleunigen

  • Markthemmnisse abbauen und Ordnungsrahmen anpassen

Akzeptanz und Wirtschaftlichkeit der Energiewende sowie Versorgungssicherheit und ambitionierte CO2-Reduzierung lassen sich unter anderem durch bereits vorhandene Infrastrukturen sicherstellen. Deutschland hat eine zuverlässige Strom- und Gasinfrastruktur inklusive großer Speichermöglichkeiten für Gas, ergänzt durch Fernwärmesysteme. Eine effiziente Umsetzung der Energiewende bedeutet, diese Infrastrukturen sektorenübergreifend als Gesamtsystem zu nutzen und weiterzuentwickeln, so der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) und der Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik e.V. (VDE) in einer gemeinsamen Erklärung.

„Für ein optimiertes Energiesystem sollten die Infrastrukturen abgestimmt geplant, ausgebaut und betrieben werden. Nur so können erneuerbare Energieträger wirtschaftlich, nachhaltig und sicher in das Energiesystem integriert und sektorenübergreifend nutzbar gemacht werden“, so Prof. Dr. Gerald Linke, Vorstandsvorsitzender DVGW. Der VDE Vorstandsvorsitzender Ansgar Hinz ergänzt: „Schon heute bieten wir technische Handlungsempfehlungen für eine regenerative Energieversorgung sowohl im Übertragungs- wie im Verteilnetz. Dabei werden Elemente der Sektorenkopplung zentral zum Beispiel mit sehr großen Elektrolyseuren und dezentral zum Beispiel auf Basis zellularer Strukturen entwickelt. Damit können derzeit unabhängig voneinander betriebene Strukturen, wie Strom-, Gas- und Wärmenetze, zu einem effizienten Gesamt-Energiesystem zusammenwachsen.“

Die Energiewende benötigt Speicherlösungen

Zur Erreichung der Klimaziele ist ein konsequenter Ausbau der erneuerbaren Energien notwendig. Deren Einspeisung ins Energiesystem hängt zu großen Teilen von der volatilen Windenergie und Photovoltaik ab. Diese Volatilität muss kurz- und langfristig ausgeglichen werden. Ein kurzfristiger Ausgleich kann beispielsweise durch Steuerung von Lasten und dezentralen Einspeisern, z. B. Kraft-Wärme-Kopplung, oder durch den Einsatz von Batteriespeichern zur Sicherung der Systemstabilität erzielt werden. Der langfristige Ausgleich gelingt über die Gasinfrastruktur. Die Speicherung von Gas über die Power-to-Gas-Technologie als verbindendes Element der Strom- und Gasnetze liefert – neben weiteren Power-to-X-Technologien – den entscheidenden Beitrag zur Überbrückung saisonaler Schwankungen oder Flauten. Die fluktuierende Energie aus Wind und Sonne wird dabei in Gas gewandelt, das im über 500.000 Kilometer langen Leitungsnetz gespeichert, transportiert und verfügbar gemacht werden kann – ganz unabhängig von Witterung und Tageszeit. Um wirtschaftliche Anreize für den Einsatz von PtG-Anlagen zu schaffen, sind diese ordnungsrechtlich nicht als (Letzt-)Verbraucher zu behandeln, sofern diese netzdienlich sind.

Power-to-Gas wird zu einer der Schlüsseltechnologien

Die Power-to-Gas-Technologie ermöglicht im künftigen Energiesystem u. a. folgende Vorteile:

  • Abmilderung oder Verzögerung des erforderlichen Ausbaus der Übertragungs- und Verteilungsnetze sowie Reduzierung der Redispatchkosten, sofern diese Technologie räumlich und zeitlich systemdienlich eingesetzt wird
  • Einbringung von zusätzlicher Flexibilität ins Energiesystem
  • Langfristige Speicherbarkeit für erneuerbare Energien
  • Bereitstellung erneuerbarer Gase für die Gasversorgung

Um diese Potenziale nutzen zu können, muss die Entwicklung der Power-to-Gas- und Elektrolysetechnologien auf folgende Punkte fokussiert werden:

  • Senkung der spezifischen Errichtungs- und Betriebskosten bei PtG durch Hochskalierung auf industriellen Technologiehochlauf
  • Verbesserung des Wirkungsgrades
  • Verbesserung der dynamischen Eigenschaften (Verhalten bei Stromüberschuss)

Den Hochlauf von erneuerbaren Gasen gezielt beschleunigen

Erneuerbare Gase sind ein unverzichtbares Element, um mit Blick auf die Klimaziele 2030 und vor allem 2050 den Weg der Dekarbonisierung des Energieversorgungssystems kontinuierlich zu beschreiten.

Weiterhin sind sie die Basis zur Sicherstellung der Versorgungssicherheit im Industrieland Deutschland. Dafür ist die PtG-Technologie eine unverzichtbare Voraussetzung, um aus erneuerbarem Strom erneuerbares Gas zu produzieren.

Zur Erreichung der gemeinsamen Ziele ist eine Anpassung des regulatorischen Rahmens unerlässlich

Um gleiche und faire Wettbewerbsbedingungen zu erreichen, muss eine schrittweise Marktintegration der Power-to-Gas-Anlagen frühzeitig in Angriff genommen werden. Der Ordnungsrahmen ist entsprechend anzupassen, um erneuerbare Gase in allen Sektoren zu ermöglichen. Voraussetzung ist ein Marktdesign, das volatile erneuerbare Energien, Flexibilität aller Art und Netzrestriktion wirtschaftlich in Einklang bringt.

DVGW und VDE gehen die Herausforderungen gemeinsam an

  • Wir arbeiten aktiv an der Weiterentwicklung eines Gesamtsystems der Energieversorgung.
  • Wir konkretisieren Konzepte zur Sektorenkopplung auf zentraler Ebene, zu zellularen Strukturen im dezentralen Bereich und auf oberster Systemebene zum Einsatz der Power-to-X-Technologien mit dem Schwerpunkt Power-to-Gas und deren Anforderungen an eine zukünftige Steuerungs- und Regelungstechnik.
  • Wir gestalten die Regeln an der Schnittstelle zwischen Strom und Gas, wie bei anderen Themen seit vielen Jahren erprobt, gemeinsam.
  • Wir begleiten Pilotprojekte mit dem Ziel, eine breite Lösungsvarianz in einem zunehmend komplexer werdenden Energiesystem zur Verfügung zu haben.
  • Wir liefern Impulse im Sinne der Dekarbonisierungseffizienz und Empfehlungen, wie wirtschaftliche und regulatorische Rahmenbedingungen so zu gestalten sind, dass eine sichere Energieversorgung auch langfristig für die Kunden bezahlbar bleibt und die Klimaziele erreicht werden können.
  • Wir entwickeln und nutzen gemeinsam eine weitergehende Vernetzung aller Akteure im Energiesystem.
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