|
[posting]42343667[/posting]http://www.dvgw-innovation.de/die-ideen/gasnetz-als-speicher… ENERGIESPEICHER DER SUPERLATIVE.... Gas als Systempartner – unser Beitrag zum Zusammenwachsen der Gas- und Stromnetze Energienetze der Zukunft Wir sind auf stabile und leistungsfähige Energienetze angewiesen. Das gilt für Gas und Strom gleichermaßen. Im Energiemix der Zukunft sollen erneuerbare Energien eine entscheidende Rolle spielen. Allerdings sind sie nur schwer kalkulierbar. Kernproblem: Da die regenerativen Energieträger mit dem größten Wachstumspotenzial (Wind und Sonne) nicht in kontinuierlicher und somit verlässlicher Weise zur Verfügung stehen, ist die regenerative Stromerzeugung im höchsten Maße schwankend und nicht am Verbrauch orientiert. Es hängt von Wetter und Tageszeit ab, wie viel Strom ins Netz eingespeist werden kann. Bei starkem Wind etwa erzeugen Windkraftanlagen Energie im Überfluss, aber auch bei einer Flaute benötigen die Kunden Strom. Bereits heute übersteigt die Einspeisung von Strom aus Wind und Sonne zeitweise die Nachfrage, so dass nicht nur konventionelle Kraftwerke heruntergefahren werden müssen, sondern auch Windräder und Solaranlagen vom Netz genommen werden. Eine Situation, die schon aus betriebswirtschaftlicher Sicht vermieden werden muss. Das bisher ungelöste Problem ist, dass Strom bis dato nicht über einen längeren Zeitraum gespeichert werden kann. Der Anteil der Erneuerbaren in den Energiesystemen wird weiter steigen. Bis 2020 soll in Deutschland der Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch 35 Prozent betragen, bis 2050 soll sich dieser Anteil auf 80 Prozent erhöhen. [2] Neue Ideen müssen her, wie sich Wind- und Sonnenenergie ebenso planbar machen lassen wie die Energie aus konventionellen Kraftwerken. Bislang erprobte Konzepte, wie beispielsweise Pumpspeicher-Kraftwerke, unterirdische Druckluftspeicher, die Idee von Elektroautos als mobile Netzspeicher oder die Entwicklung riesiger Lithium-Ionen-Batterien, können nur einen kleinen Teil der in Zukunft benötigten Speicherkapazitäten realisieren. Tage- oder gar wochenlange landesweite Stromlücken werden keine dieser Technologien überbrücken können. Energiespeicherung wird somit immer mehr zum Schlüssel für den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien. Neue Formen der Energiespeicherung sind notwendig. Ganz neue Formen? Jein! »Eine Kopplung von Strom- und Gasnetz ist deutschlandweit die einzige Möglichkeit, erneuerbare Energien langfristig und in großem Maßstab zu speichern und zu nutzen.« Dr.-Ing. Michael Sterner, Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) [6] Grafik vergrößern vergrößern Speichertechnologie im Vergleich Quelle: DVGW nach FVEE Speichertechnologie im Vergleich Quelle: DVGW nach FVEE Unser Gasnetz – Energiespeicher der Superlative Das deutsche Erdgassystem stellt mit seinem fast 500.000 Kilometer langen Leitungsnetz ein riesiges und schon flächendeckend vorhandenes Speichermedium dar. [3] Derzeit transportiert dieses Netz jährlich fast 1.000 Milliarden Kilowattstunden Energie in Form von Erdgas und Bio-Erdgas und damit in etwa die doppelte Energiemenge des deutschen Stromnetzes (rund 540 Milliarden Kilowattstunden) [4] Zusätzlich können in den unterirdischen Gasspeichern knapp 230 Milliarden Kilowattstunden eingelagert werden (also fast 25 Prozent des deutschen Gasabsatzes), bis 2020 soll diese Kapazität auf 300 Milliarden Kilowattstunden steigen. [5] Was wäre, wenn sich mit diesem riesigen Speichermedium erneuerbare Energie speichern ließe? Die Gasinfrastruktur als Systemintegrator schwankender Stromaufkommen? Die Idee klingt faszinierend: Das Gasnetz könnte genau der Energiespeicher sein, der für den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien dringend benötigt wird (siehe Abbildung). Regenerativer Strom soll demnach per Wasserelektrolyse zu Wasserstoff umgewandelt und ins Gasnetz eingespeist oder in einer nachgeschalteten Methanisierung zu Methan umgewandelt werden. Der Wirkungsgrad des ersten Umwandlungsschrittes, der Elektrolyse, liegt bei mindestens 80 Prozent. Einziges Nebenprodukt: reiner Sauerstoff, der aber auch noch genutzt werden kann (siehe Abbildung). In einem möglichen zweiten Umwandlungsschritt, der Methanisierung, können Gesamtwirkungsgrade von immerhin 60 Prozent erreicht werden. Das dabei erzeugte erneuerbare Methan ist dafür voll kompatibel mit dem Erdgas in den Netzen und kann so ohne jegliche Einschränkung verwendet werden. Dennoch sollte die Methanisierung nur dann erfolgen, wenn die Einspeisung von Wasserstoff – schon heute sind Beimischungen im einstelligen Prozentbereich in vielen Fällen unkritisch – an ihre Grenzen stößt. [7] Schon dieses Potential würde ausreichen, um den zu erwartenden überschüssigen Ökostrom – denn um den geht es hier – nach den derzeitigen Ausbauszenarien nutzbar zu machen und damit eine schnellere Integration erneuerbarer Energien zu ermöglichen. Im Rahmen der Innovationsoffensive wird gezeigt, wie dieses Speicherpotenzial in der Praxis nutzbar gemacht werden kann. Insgesamt sollte bei beiden Verfahrensschritten (Elektrolyse und Methanisierung) beachtet werden, dass man hier der nutzbaren Energie mehr als den Verlusten Beachtung schenken sollte. Ohne die Umwandlung in Wasserstoff bzw. Methan und die darauf folgende Einspeisung und Speicherung ins Gasnetz würde der Wind- oder Solarstrom gar nicht genutzt werden können. Entsprechend umgewandelt können Wasserstoff bzw. Methan in KWK- Anlagen zu Ökostrom und erneuerbarer Wärme verarbeitet oder als klimaneutraler Bio-Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge genutzt werden. Der Charme dieser Strom-zu- Gas-Technologie (Power-to-Gas) liegt zum einen in der Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten und dass man die bestehende Infrastruktur des Gasnetzes nutzen kann, und zum anderen darin, dass diese Idee eben nicht nur eine Idee, sondern eine im kleineren Format schon längst umgesetzte Realität darstellt! »Erdgaskraftwerke sind flexibel einsetzbar und damit gut kombinierbar mit erneuerbaren Energien. Wenn Gaskraftwerke Strom und Wärme gleichzeitig produzieren, sind sie an Effizienz kaum zu schlagen.« Prof. Dr. Claudia Kemfert, Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) und Professur an der Hertie School of Governance (Berlin) Grafik vergrößern vergrößern Wie aus Wind- und Sonnenenergie Gas wird Quelle: DVGW Wie aus Wind- und Sonnenenergie Gas wird Quelle: DVGW [1]: Vgl.: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi): Energiekonzept für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung, Berlin 28. September 2010, S. 5. [2]: Vgl.: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi): a. a. O. [3]: Vgl.: Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen: Markt und Wettbewerb – Energie Kennzahlen 2010, Bonn 2010, S. 52. [4]: Vgl.: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V.: Gaszahlen 2010 – Der deutsche Erdgasmarkt auf einen Blick, Berlin August 2010, Tabelle 15. [5]: Vgl.: Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen: a. a. O., S.54. [6]: Das Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) entwickelt gemeinsam seit drei Jahren ein Verfahren, um Strom aus erneuerbaren Energiequellen in Gas umzuwandeln (Power to Gas). Erste Projekte befinden sich bereits in der praktischen Umsetzung. [7]: Vgl.: DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. / Technisch-wissenschaftlicher Verein: Entwurf DVGW-Arbeitsblatt G 260 (A) „Gasbeschaffenheit“, Bonn Mai 2011, S. 25. [8]: Vgl.: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V.: a. a. O., Tabelle 4. |
|
| aus der Diskussion: | EON - wie sieht die Zukunft aus? |
| Autor (Datum des Eintrages): | herby24 (13.11.11 20:59:07) |
| Beitrag: | 1,049 von 1,698 (ID:42343954) |
| Alle Angaben ohne Gewähr © wallstreetONLINE | |