Den Technologien der Elektrolyse und der Methanisierung von Wasserstoff, welche aktuell unter dem Titel „Power-to-Gas“ in der gesamten Energiewirtschaft diskutiert werden wird großes Potential zugeschrieben. Einerseits erwartet man, damit erneuerbaren Strom in erneuerbares Gas zu verwandeln und grünen Strom damit speichern zu können. Andererseits möchte man die Power-to-Gas Anlagen zu einem Dienstleister des Stromnetzes machen, der Überangebote - auch bei volatilem Aufkommen – lokal in der Nähe der Erzeuger oder auch überregional über das bestehende Stromleitungsnetz abbauen zu können. Überdies kann der Elektrolysewasserstoff in einer Brennstoffzelle wieder verstromt werden und damit auch eine positive Netzstütze darstellen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Energieverwertungspfade erstellt, die versuchen alle eingangs erwähnten Situationen praxisgerecht abzubilden. Dabei wurde vor allem darauf Wert gelegt, dass bestehende Infrastruktur und Technologien mit einbezogen werden.
Verwertungspfade:
• Verstromung in Brennstoffzelle (Pfad I)
• Verstromung in Wasserstoffturbine (Pfad II)
• Verstromung eines H2-Teilstroms im Erdgas BHKW (Pfad III)
• Öko-SNG BHKW (Pfad IV)
• SNG-KFZ (Pfad V)
Als Grundlage für eine wirtschaftliche Betrachtung der Pfade wurden Strombörsepreise aus dem Jahr 2011 herangezogen. Aus technischer Sicht wurden aktuell bekannte Spezifikationen der Anlagenteile hinterlegt und damit jene Energie ermittelt, welche in den jeweiligen Pfaden über ein Kalenderjahr erneut zur Verfügung stehen würde. Dem Endprodukt (Grau-, Grünstrom, graues oder grünes Methan) wurde erneut ein Marktwert gegeben und fließt somit als Erlös in die Berechnungen ein.
Großes ökonomisches Potential von Power-to-Gas liegt in der Entwicklung der Marktpreise hin zu volatilerem Vorkommen und extremeren Preissituationen. Dies wurde durch Variation der Strommarktpreise in Sensitivitätsanalysen abgebildet. Damit kann eine Entwicklung bei veränderten Marktbedingungen der jeweiligen Verwertungspfade abgeschätzt werden.
Inhaltsverzeichnis
- EINLEITUNG
- Problemstellung
- Zielsetzung
- METHODIK
- Rechtliche Rahmenbedingungen
- Österreich
- Elektrzitätswirtschafts- und -organisiationsgesetz 2010 – 6/2013
- ÖVGW G31 und G33
- Weitere Einflussgrößen
- Deutschland
- Energiewirtschaftsgesetz EnWG
- Erneuerbare Energien Gesetz EEG
- Gasnetzentgeltverordnung GasNEV
- Stromsteuergesetz StromStG
- DVGW G260 und G262
- Weitere Einflussgrößen
- Beschreibung der Verwertungspfade
- Wasserstoffbasierte Systeme
- Methanisierung
- Darstellung und Berechnung der Verwertungspfade
- Verstromung in Brennstoffzelle (Pfad I)
- Verstromung in Wasserstoffturbine (Pfad II)
- Verstromung eines H2-Teilstroms im Erdgas BHKW (Pfad III)
- Öko-SNG BHKW (Pfad IV)
- SNG-Verkehr (Pfad V)
- Erläuterung der Berechnungen
- MARKTPARAMETER
- Primäre marktrelevante Einflüsse
- Errichtungskosten / Investitionskosten
- Strom
- Strompreis
- Ausgleichsenergiemarkt
- Stromvermarktung
- Stromherkunft
- Gas
- Veränderung der rechtlichen Situation
- Standortdiskussion
- Sekundäre marktrelevante Derivate
- Biomethanpreise
- Treibstoffpreis
- Verantwortungsverteilung (Kosten)
- BEURTEILUNG DER VERWERTUNGSPFADE
- Technische Beurteilung der Verwertungspfade (Wirkungsgradbasiert)
- Wirtschaftliche Beurteilung der Verwertungspfade
- SENSITIVITÄTSANALYSEN
- Strompreisszenarien
- Szenario 2030a
- Szenario 2030b
- Szenario 2030c
- Szenario 2030d
- Analyse-Ergebnisse
- Brennstoffzelle
- H2-Beimisch Turbine
- H2-Beimisch BHKW
- Öko-SNG BHKW
- Öko-SNG KFZ
- ERGEBNISSE UND SCHLUSSFOLGERUNG
- VERZEICHNISSE
- Literaturverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Abkürzungen, Indizes und Begriffserklärungen
- ANHANG
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Masterarbeit analysiert das Potential der Power-to-Gas Technologie, erneuerbare Energie effizienter zu nutzen und zu speichern. Die Arbeit befasst sich mit den verschiedenen Verwertungspfaden von Wasserstoff und Methan, die durch Elektrolyse und Methanisierung gewonnen werden.
- Analyse der wirtschaftlichen und technischen Machbarkeit von Power-to-Gas Anwendungen
- Bewertung verschiedener Verwertungspfade für Wasserstoff und Methan
- Untersuchung der rechtlichen Rahmenbedingungen für die Implementierung von Power-to-Gas Technologien
- Durchführung von Sensitivitätsanalysen, um die Auswirkungen von Marktpreisschwankungen auf die Wirtschaftlichkeit der Verwertungspfade zu analysieren
- Entwicklung von Empfehlungen für die zukünftige Entwicklung und Anwendung von Power-to-Gas Technologien
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt die Problemstellung der Masterarbeit dar und erläutert die Zielsetzung. Das zweite Kapitel widmet sich der Methodik der Arbeit. Es beschreibt die rechtlichen Rahmenbedingungen in Österreich und Deutschland, die für die Nutzung von Power-to-Gas relevant sind. Des Weiteren werden die verschiedenen Verwertungspfade für Wasserstoff und Methan vorgestellt und berechnet. Das dritte Kapitel befasst sich mit den relevanten Marktparametern, die die Wirtschaftlichkeit der Verwertungspfade beeinflussen. Dazu gehören Errichtungskosten, Strom- und Gaspreise sowie die rechtliche Situation und die Standortdiskussion. Im vierten Kapitel werden die Verwertungspfade technisch und wirtschaftlich beurteilt. Das fünfte Kapitel präsentiert Sensitivitätsanalysen, die die Auswirkungen von Strompreisschwankungen auf die Wirtschaftlichkeit der Verwertungspfade analysieren.
Schlüsselwörter
Power-to-Gas, Elektrolyse, Methanisierung, Wasserstoff, Methan, erneuerbare Energien, Energiespeicherung, Verwertungspfade, wirtschaftliche Analyse, Sensitivitätsanalyse, rechtliche Rahmenbedingungen, Marktparameter, Österreich, Deutschland.
- Arbeit zitieren
- Martin Kirchmayr (Autor:in), 2013, Power-to-Gas: Modellierung von Anwendungspfaden zur wirtschaftlichen Abschätzung angenommener Betriebsszenarien, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/263338
