Mehr als eine Idee: Wasserstoff anstelle von Erdgas

Für die einen ist das Gasnetz die Basis für eine CO2-neutrale Wirtschaft. Für die anderen ist es ein Relikt aus dem fossilen Zeitalter, das sie lieber heute als morgen hinter sich lassen möchten. Tatsächlich gibt es für beide Positionen gute Argumente, wie auf der Handelsblatt Jahrestagung Gas 2021 deutlich wurde. Bekannt sind vor allem die Einsparziele für die CO2-Emissionen in den nächsten Jahren. Der Weg dorthin führt in großen Teilen durch unbekanntes Terrain.

Es ist ein Fakt, über den das Mutterland der Energiewende vielleicht lieber hinweg sehen würde: Auch nach über 20 Jahren Förderung der erneuerbaren Energien wird die Energieversorgung in Deutschland wesentlich durch fossile Energien gedeckt. Im ersten Halbjahr 2021 war Erdgas in Deutschland der wichtigste Primärenergieträger, gefolgt von Mineralöl. Strom aus erneuerbaren Energien belegte Platz 3, wobei die Produktion aus Wind im ersten Halbjahr 2021 nach Angaben des Statistischen Bundesamtes um 21 % niedriger als im stürmischeren Vorjahr.

Die Dimension des Gasverbrauchs in Deutschland ist ein Grund, weshalb viele Branchenvertreter davon ausgehen, dass auch in Zukunft weiterhin Gas durch das 511.000 km lange Netz strömen wird. Flexible Gaskraftwerke können die Stromversorgung absichern und so wetterbedingte Produktionsschwankungen der erneuerbaren Energien ausgleichen. Die Sicherheit der Stromversorgung lässt sich derzeit ohne Gas nicht vorstellen.

Heute Erdgas, übermorgen Wasserstoff – und morgen?

Bis 2045 – dem Jahr der Klimaneutralität – ist nicht mehr lange hin, daher lastet auf der Planung der künftig benötigten Infrastruktur ein enormer Zeitdruck. Ludwig Möhring, Bundesverband Erdgas, Erdöl und Geoenergie (BVEG), unterstütze in der Online-Debatte die Zielsetzung einer Klimaneutralität und forderte, die Umsetzung zu gestalten. Er erwartete eine stärkere Elektrifizierung, vermisste aber eine Debatte über die Rolle von Gas im Wärmemarkt und in der Stromerzeugung. Das derzeitige Narrativ ermögliche keinen Weg zu einer Transformation.

Wie die Gasinfrastruktur in Zukunft genutzt werden kann, ist Gegenstand intensiver Diskussionen. In einer dekarbonisierten Wirtschaft soll Erdgas langfristig durch Wasserstoff ersetzt werden, der ebenfalls über ein Pipelinesystem transportiert werden könnte. Ob dieses künftig benötigte Leitungssystem allerdings mit dem heutigen vergleichbar ist, ist noch offen. Denn es lässt sich schwer prognostizieren, in welchem Maße Haushalte und Industriezentren Wasserstoff nutzen werden.

Von Erdgas zu Wasserstoff – mehr als ein Austausch der Moleküle

Wasserstoff, der über einen Elektrolyseur aus erneuerbarem Strom produziert wird, gilt als Königsweg einer künftigen Energiesystems. Klarer Vorteil ist die CO2-freie Energie mit hoher Dichte. Wasserstoff lässt sich ähnlich nutzen wie Erdgas, ist aber als Rohstoff um ein vielfaches teurer und stellt höhere Anforderungen an die Sicherheit. Ob die privaten Verbraucher künftig mit Wasserstoff heizen oder sich preiswertere Alternativen suchen, ist offen. Je nach Einschätzung wird Wasserstoff als Champagner oder Mineralwasser der Energiewende gesehen.

Im Prinzip lässt sich das Gasnetz auch für eine Beimischung von Wasserstoff nutzen. Dadurch lässt sich der Energiegehalt des Gases erhöhen – bei gleichzeitig geringeren CO2-Emissionen. Die bedeutet allerdings einige technische Veränderungen, um den Eigenschaften des Wasserstoffs Rechnung zu tragen.

So benötigt der Transport des trägeren Wasserstoff im Vergleich zu Erdgas deutlich mehr Energie. Evgeniy Grin, PJSC Gazprom aus St. Petersburg, Russland, erläuterte, dass eine Beimischung von Wasserstoff mehr als viermal soviel Energie benötige, um auf einen Druck von 80 bar zu bekommen. Beimischungen seien auch aus einem anderen Grund problematisch: Viele Kunden benötigten reines Erdgas. Grin warnte zudem vor technischen Risiken von Lekagen, da das Pipelinesystem nicht dafür ausgelegt sei.

Transport von Erdgas und Wasserstoff im Vergleich

Auf der Suche nach Lösungen

Es gibt einige Antworten auf die vielen offenen Fragen des künftigen Energiesystems: Eine Strategie setzt auf maximale Offenheit. Neue Gaskraftwerke sollen grundsätzlich Wasserstoff-Ready sein, d.h. solange Erdgas verfügbar ist, sollen sie mit Erdgas laufen. Steht Wasserstoff zur Verfügung könnten sie auch den Strom aus Wasserstoff erzeugen. Roger Miesen, RWE Generation SE gibt allerdings zu bedenken, dass die Wasserstoffkraftwerke durch eine Wasserstoffpipeline versorgt werden müssten, die es heute noch nicht gebe. Ohnehin sei unklar, ob sich die Investition in ein Gaskraftwerk rechne, wenn dies nur als Back-up für fehlenden Strom aus Photovoltaik und Windanlangen in Betrieb sei.

Jochen Homann, Bundesnetzagentur, betonte die Bedeutung einer gründlichen Planung eines Wasserstoffnetzes. Diese hänge davon ab, wo der Wasserstoff eingesetzt werde. Homann hob die Bedeutung einer systemischen Gesamtschau und von klaren Zielvorgaben hervor, wo der Wasserstoff eingesetzt werden soll. Er berichtete von zahlreichen Projekten zur Produktion von Wasserstoff. Sollten diese alle umgesetzt werden, würde das sogar die erwartete Nachfrage übersteigen.

Bildquellen: Zukunft Gas; Gasprom

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Studie: Gasspeicher vermeiden Netzausbau

Sebastian Bleschke, INES

Sebastian Bleschke, Geschäftsführer der Initiative Erdgasspeicher (INES) erläutert, wie Gasspeicher Netzausbau vermeiden können. (Bildquelle: INES)

Deutschland liegt bei den Gasspeicherkapazitäten europaweit vorn. Die Investitionen stammen aber aus einer Zeit, in der Netze und Speicher integriert betrieben wurden. Durch das gesetzlich vorgeschriebene Unbundling haben sich die Geschäftsmodelle verändert. Für Gasnetzbetreiber fehlen Anreize, die Speicher zu nutzen, so dass einige bereits stillgelegt wurden. Die Initiative Erdgasspeicher (INES) hat in Modellrechnungen ermittelt, was diese Entwicklung langfristig bedeutet. Für einen Beitrag der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft hat Sebastian Bleschke, Geschäftsführer der INES die Ergebnisse erläutert. 

Da der Gasverbrauch im Jahresverlauf schwankt, die Gaslieferungen aber kontinuierlich strömen, haben Speicher eine wichtige Ausgleichsfunktion. Sie liegen nahe an den Verbrauchszentren und speichern in verbrauchsschwachen Monaten ein, um die Transportnetze in Zeiten des Spitzenverbrauchs im Winter zu entlasten. Im Zuge des Ausbaus der erneuerbaren Energien und der Nutzung von Gaskraftwerken als Backup wird sich der Flexibilitätsbedarf im Gasnetz weiter erhöhen.

Im gegenwärtigen Marktdesign wird die Flexibilität, die Speicher zum Gesamtsystem beitragen, nicht gesondert vergütet. Auch für Netzbetreiber gibt es keinen Anreiz, Speicher aus systemischer Sicht zu nutzen und dadurch Netzausbau zu vermeiden. Um den Beitrag der Erdgasspeicher für das Versorgungssystem beziffern zu können, hat INES das Beratungsunternehmens enervis energy advisors GmbH beauftragt.

Die Studie verdeutlicht den großen Unterschied zwischen einem Versorgungssystem mit und ohne Gasspeicher in Deutschland. Aus dem direkten Vergleich der beiden Szenarien lässt sich ableiten, dass der Verzicht auf Gasspeicher in Deutschland Mehrkosten von 2,2 Mrd. Euro pro Jahr für das Gesamtsystem bedeutet.

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Interview mit Ulf Heitmüller: Kritische Infrastruktur im 21. Jahrhundert

Der Gasversorger VNG sieht als Infrastrukturbetreiber. Die Zuverlässigkeit im Gasgeschäft lässt sich auch den Transport und die Speicherung von Daten übertragen erläutert Ulf Heitmüller, Vorstandsvorsitzender der VNG AG, in der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft.  

Im Rahmen der Energiewende soll auch die Gasversorgung „grüner“ werden. Das umsatzstärkste Unternehmen in Ostdeutschland will zum einen die Anteile von Biomethan, grünem Wasserstoff und in Zukunft auch synthetischem Methan, steigern. Gas wird in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr weiterhin eine Relevanz besitzen, ist Heitmüller überzeugt. Grünes Gas wird dabei aber erheblich bedeutsamer, der fossile Anteil geht zurück.

Die deutsche Abhängigkeit von Gasimporten wird immer wieder diskutiert. Europa strebe zwar an, die Gaslieferländer stärker zu diversifizieren, aber die Möglichkeiten dafür seien beschränkt. In den vergangenen Jahren hab Deutschland seine Gasimporte aus Norwegen ausgeweitet. Allerdings fördere Norwegen bereits auf Rekordniveau in einem stark ausgelasteten System, so dass von dort keine großen Zuwächse zu erwarten seien. Die Niederlande beendeten ihre Förderung aus Groningen bis 2030, erläutert Heitmüller. Damit blieben für Europa überwiegend russisches Pipelinegas und LNG als künftige Quellen.

Zuverlässigkeit bei der Versorgung steht in der Gaswirtschaft traditionell im Vordergrund. Heitmüller will diese Kernkompetenz auch auf andere Geschäftsbereiche übertragen und den Transport und die Speicherung von Daten ausbauen. Dabei kommt dem Unternehmen zu zugute, dass es seit den 1990er Jahren bereits Glasfaser zusammen mit den Gasleitungen im Boden verlegt hat.

Das vollständige Interview ist in EW 1/2019 erschienen sowie online unter: https://www.energie.de/ew/news-detailansicht/nsctrl/detail/News/versorgungssicherheit-im-21-jahrhundert-wir-koennen-kritische-infrastruktur-201932/np/2/

Bildquelle: VNG

 

www.vng.de

Gasspeicher als Wintervorrat für Sonnen- und Windstrom

300_pk-studie-gas_33.jpgWie lassen sich jahreszeitliche Erzeugungsschwankungen aus erneuerbaren Energien überbrücken? Diese Frage ist trotz aller Fortschritte bei Batteriespeichern noch ungelöst. Eine Studie des Beratungsunternehmens enervis empfiehlt über Power-to-Gas die Gasspeicher als Speicher für erneuerbaren Strom zu nutzen. Im Interview mit der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft rät Sebastian Klein, Prokurist, enervis energy advisors GmbH, Berlin von einer vollständigen Elektrifizierung der Energieversorgung ab. 

Das Energiesystem eines treibhausgasneutralen Deutschlands im Jahr 2050 wird deutlich anders aussehen als heute, ist Klein überzeugt. Es müsse ausreichend Strom aus erneuerbaren Energien bereitgestellt und diese Mengen in den Absatzmarkt integriert werden. Hierfür bedürfe es der Nutzung erneuerbarer Gase. Dieser Gasbedarf könne durch Wasserstoff und Methan gedeckt werden, die über Power-to-Gas mit Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt wurden. Die bereits heute vorhandenen Gasspeicher könnten die erneuerbaren Gase flexibel ein- und auslagern, welche bei Bedarf auch für die Stromerzeugung genutzt werden. Andere Energieträger fossilen Ursprungs wie Kerosin, Benzin und Diesel werden durch erneuerbare Gase oder erneuerbare liquide Brennstoffe ersetzt.

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LNG: Von den Niederlanden lernen

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Flüssigerdgas (Liquified natural Gas – LNG) ist in den Niederlanden als Treibstoff für LkW bereits Realität. Deutschland könnte seine CO2-Bilanz im Transportsektor durch den Einsatz von Flüssigerdgas entscheidend verbessern. Auch niedrige Treibstoffkosten sprechen für eine Einführung als Kraftstoff für LKW und Schiffe. In der Zeitschrift „ew – Magazin für die Energiewirtschaft“ erläutert Stijn van Els, Vorsitzender Shell Deutschland, was Deutschland von den Niederländern im Bereich Small-scale LNG lernen kann. Weiterlesen