Studie: Gasspeicher vermeiden Netzausbau

Sebastian BleschkeDeutschland 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.

Hintergrund der Überlegungen sind die Veränderungen im Markt. Durch Aufteilung von Netzbetrieb und Speicherung in unterschiedliche Unternehmen führen die Speicherbetreiber ihr Unternehmen aus rein betriebswirtschaftlichen Erwägungen. Im regulierten Bereich des Gastransports richten sich die Entscheidungen der Unternehmen nach den Vorgaben der Bundesnetzagentur, die den Netzausbau anreizen.

Der Netzentwicklungsplan Gas, den die Bundesnetzagentur regelmäßig gemeinsam mit den Betreibern erstellt, betrachtet den Netzausbau ohne Berücksichtigung von Speichern. „Eine integrierte Betrachtung der Gasnetze und Gasspeicher würde deutliche Kostenvorteile für den Kunden generieren sowie zum Erhalt der Versorgungssicherheit beitragen“, ist Sebastian Bleschke überzeugt. Ein Kostenvergleich zwischen einem Netzausbau und dem Einsatz von Gasspeichern sollte daher obligatorisch werden und in den Konsultationen zum Netzentwicklungsplan Gas Berücksichtigung finden.

Nach Einschätzung von Bleschke gäbe es Ansatzpunkte auch den systemdienlichen Speichereinsatz zu fördern: „Die Anreizregulierung sollte auch den vermiedenen Rohrleitungsbau und den vermiedenen Verdichterausbau durch den Einsatz von Speichern als Parameter berücksichtigen.

Der vollständige Beitrag ist in EW 5/2019 erschienen.

Bildquelle: INES

www.enervis.de

www.erdgasspeicher.de

 

Kopplung von Strom- und Gasnetz über „Hybridge“

_MG_9683Stromüberschüsse und Netzengpässe verhelfen dem Energieträger Wasserstoff zu einem neuen Schub. Der Übertragungsnetzbetreiber Amprion und der Fernleitungsnetzbetreiber Open Grid Europe (OGE) wollen im Emsland über eine Power-to-Gas-Anlage von 100 MW den Energietransport im Strom- und Gasnetz verbinden. Im Interview mit der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft erläutert Thomas Hüwener, Mitglied der Geschäftsführung der OGE, weshalb es wichtig ist, die Energiewirtschaft ganzheitlich zu betrachten. 

Das Unternehmen OGE betreibt mit rund 12.000 km längste Gasfernleitungsnetz in Deutschland. Hüwener ist überzeugt, dass sich die vereinbarten Klimaziele von Paris, der Ausbau der erneuerbaren Energien, der Ausstieg aus der Kernenergie und die sukzessive Stilllegung von Kohlekraftwerken nur in enger Partnerschaft von Strom- und Gasinfrastruktur bewältigen lassen. 

Dabei kann das Gasnetz die Speicherung von Energie übernehmen. Zum einem gibt es in einem großen Gasnetz Druckspiele, die man als Leitungspuffer bezeichnet, wo schon eine Speicherfähigkeit inbegriffen ist. Zum anderen gibt es Marktspeicher im Handelsbereich, die hier perspektivisch angeboten werden können, erläutert Hüwener.

Der Kern von Hybridge ist ein Elektrolyseur, der aus Strom Wasserstoff produzieren soll. Im Unterschied zu bisherigen Forschungs- und Modellprojekten soll das Projekt Hybridge zeigen, dass ein Elektrolyseur auch in großem Maßstab technisch einwandfrei funktioniert. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien, der andernfalls zukünftig abgeregelt würde, wird in Wasserstoff umgewandelt. Der erzeugte Wasserstoff kann ins Gasnetz eingespeist werden oder auch von der Industrie in der näheren Umgebung direkt genutzt werden. Auch der Anschluss von Wasserstofftankstellen für LKW oder Züge gehört zum Projektscope.

Als Standort wurde Lingen in Nordrhein-Westfalen ausgewählt, wo eine Strom- und Gastrasse aufeinander treffen. Hinzu kommt die relative Nähe zu den Offshore-Windanlagen in der Nordsee. In der Region gibt es zudem Gastransportleitungen, die auf den Transport von reinem Wasserstoff umgerüstet werden können. Außerdem befindet sich eine Wasserstofftank- und -verladestation in der Region und die vorhandenen Erdgasspeicher können perspektivisch auf Wasserstoff umgewidmet werden.

Wasserstoffleitungen zu betreiben, ist erprobte Technik, so Hüwener. Es gibt heute schon ein 240 km langes Wasserstoffnetz im Ruhrgebiet. Er kann sich gut vorstellen, dass wir in Zukunft unterschiedliche Leitungen parallel nutzen: Reine Erdgasleitungen, reine Wasserstoffleitungen und zugemischte Leitungen könnten sich gegenseitig ergänzen. Zudem lässt sich auch Wasserstoff mit CO2 methanisieren und dann als grünes Erdgas in das vorhandene System einspeisen.

Das komplette Interview ist in EW 4/2019 erschienen.

www.open-grid-Europe.com

www.hybridge.net

Bildquelle: Amprion/Open Grid Europe / André Loessel

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.

Bildquelle: VNG

www.vng.de

Ein Index für Batteriespeicher

Wieviel Strom passt in eine Batterie? Die Stromspeicherung ist für viele Prosumer eine Black Box. Dabei wird die Kombination von Photovoltaik mit einem Batteriespeicher immer beliebter. Nach Einschätzung der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin (HTW) sind es bereits mehr als 100.000 Gebäudeanlagen.

Um die Vergleichbarkeit der Systeme zu verbessern hat die HTW einen Index entwickelt. In einem Beitrag der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft 1/2019 wird erläutert, wie sich die Effizienz von Batterien einschätzen lässt.

Im Rahmen einer Stromspeicher-Inspektion hat die HTW mit Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt 2018 erstmals die Energieeffizienz von 20 Geräten überprüft. Nach Untersuchungen der Forschungsgruppe unter Leitung von Volker Quaschning bestehen dabei deutliche Unterschiede bei den Speichern, die für Verbraucher, Installateure und Energieberater nur schwer zu erkennen sind. Effizienzverluste treten insbesondere durch eine falsche Dimensionierung der Leistungselektronik, bei der Regelung oder der Energieumwandlung auf. Um die Ergebnisse aus Prüfberichten verbraucherfreundlicher darzustellen, hat die HTW die relevanten Verlustursachen in einer Kennzahl, dem sogenannten System Performance Index (SPI)zusammenfasst. 

Zudem stellten die Forscher fest, dass zwischen der Größe des Speichersystems und der Effizienz kein unmittelbarer Zusammenhang besteht. Hohe Umwandlungs- und Standby-Verluste von überdimensionierten Speichersystemen schmälerten den eigentlichen Nutzen der Stromspeicherung. Dagegen könnten kleine und effiziente Speichersysteme sogar eine geringere Stromrechnung am Jahresende ermöglichen. „Allein in den ersten zehn Jahren beträgt der finanzielle Vorteil eines hocheffizienten Speichersystems bis zu 1000 Euro“, berichtet Quaschning. Das Credo je größer die Speicherkapazität, um so größer die erzielbare Eigenversorgung sei dabei kein Naturgesetz.

Zur Bewertung von Speichersystemen für Wohngebäude formulierten die Wissenschaftler fünf Kriterien als Zeichen von Effizienz: 

  • Bei einer Ausgangsleistung von 1 kW deuten Umwandlungswirkungsgrade der Leistungselektronik oberhalb von 95% auf ein sehr gutes Teillastverhalten. 
  • Erstrebenswert sind mittlere Batteriewirkungsgrade von über 95%.
  • Die Standby-Leistungsaufnahme der PV-Speichersysteme sollte aufgrund der hohen Verweilzeit der Batteriespeicher im entladenen Zustand bei unter 5 W liegen.
  • Geringe stationäre Regelungsabweichungen von weniger als 5 W während des Lade- und Entladevorgangs lassen auf eine sehr genaue Systemregelung schließen.
  • Der Batteriespeicher sollte in weniger als 2 Sekunden nach einem Leistungssprung seine Leistungsaufnahme oder -abgabe anpassen.

Der vollständige Beitrag ist in EW 1/2019 erschienen. Informationen zur Untersuchung unter www.stromspeicher-inspektion.de

Echtzeit-Energiewirtschaft im Sekundentakt

In der Industrie werden Prozesse zunehmend digitalisiert und in Echtzeit abgewickelt. Auch für die Energiewirtschaft ist das ein zukunftsweisendes Konzept: Um fluktuierende Erzeugung aus Photovoltaik und Windanlagen mit einer flexiblen Nachfrage jederzeit im Gleichgewicht zu halten, sind komplexe Abstimmungsprozesse nötig. Im Interview mit der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft erläutert Björn Spiegel, Leiter Strategie & Politik, ARGE Netz, weshalb die bisherige Taktung der Branche in 15 Minuten-Intervallen zunehmend hinterfragt wird. 

In der Energiewirtschaft verschwimmt die klassische Aufteilung zwischen Kunden und Anbietern zunehmend, berichtet Spiegel. Energieversorger stehen nicht mehr nur mit den Verbrauchern in einer Lieferbeziehung, sondern arbeiten in einem Netzwerk mit IT-Dienstleistern, Infrastrukturbetreibern und Unternehmen zusammen. Die Digitalisierung verbindet erneuerbare Energien, Speicher, flexible konventionelle Kraftwerke, Energienetze, Industrie, Gewerbe, Haushalte und die Verkehrsinfrastruktur.

Zum Ausgleich der fluktuierenden Erzeugung muss die Nachfrage flexibler werden. Anstelle des bisherigen Lastfolgebetrieb soll in Zukunft ein Erzeugungsfolgebetrieb für Industrie, Gewerbe und Haushalte treten. Das bedeutet, die Verbraucher sollen sich zunehmend – natürlich nicht 1:1 – nach der Volatilität der Stromproduktion richten. 

ARGE Netz hat bereits Erfahrungen mit dem Echtzeit-Konzept gemacht. Das Unternehmen hat vor sechs Jahren ein erneuerbares Kraftwerk so aufgebaut, dass Windparks, Photovoltaik- und Biogasanlagen für die Datenerfassung und Regelungszwecke zusammengebunden wurden. Dadurch lassen sich große erneuerbare Strommengen in einem virtuellen Kraftwerk in Echtzeit miteinander verknüpfen. Echtzeit bedeutet, dass die Anlage vollautomatisch und in Intervallen von weniger als einer Sekunde gesteuert wird. Zwischen 15 Minuten und einer Sekunde liegen Welten, so Spiegel.

Die Herausforderung liegt insbesondere darin, die Datenprozesse von Industrie und Energiewirtschaft zu verbinden und gemeinsame Schnittstellen und Standards schaffen. Flexibilität bedeutet dabei nicht, dass ein Industriebetrieb seine Produktion im Sekundentakt hoch- oder runterfährt. Die Flexibilisierung bezieht sich vorwiegend auf Wärmeprozesse. 

Im einem Modellprojekt des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie wird das Konzept bereits erprobt. In New 4.0 geht es darum, erneuerbare Erzeugung in Schleswig-Holstein mit den Lasten in Hamburg zu verknüpfen. Hamburg hat etwa vier Prozent erneuerbare Energien im System, während Schleswig-Holstein weit über 100 Prozent erneuerbare Energien erzeugt. Das Projekt New 4.0 arbeitet bereits auf Echtzeitbasis, berichtet Spiegel. Das virtuelle Kraftwerk wird dort mit Sektorkopplungsanlagen und Speicherlösungen verbunden. 

Als zusätzliches Modellprojekt haben ARGE Netz und Schleswig-Holstein Netz die Plattform ENKO aufgesetzt, über die Industriebetriebe, Power-to-X, Power-to-Heat-Anlagen in die Bewirtschaftung von Netzengpässen mit eingebunden werden und so zu einer Reduzierung von Abschaltungen regenerativer Erzeugungsanlagen beitragen können. 

Das vollständige Interview ist in EW 12/2018 erschienen.

Bildquelle: ARGE Netz

www.arge-netz.de

Risiken durch Digitalisierung und Geopolitik

CF2Seit neun Jahren untersucht der Weltenergierat, mit welchen Energiethemen sich die Entscheider in der ganzen Welt bei Tag und Nacht beschäftigen. Die jüngsten Ergebnisse zeigen, dass die Risiken von Digitalisierung und Geopolitik heute stärker im Bewusstsein sind als in der Vergangenheit. Im Gespräch mit der Zeitschrift ew  – Magazin für die Energiewirtschaft erläutert Dr. Christoph Frei, Generalsekretär des World Energy Council (WEC) in London die Hintergründe.

Der Issues Monitor mißt jährlich die Dimensionen Dringlichkeit und die Unsicherheit in Bezug auf ein Thema. Die jüngsten Ergebnisse zeigen, dass Digitalisierung und Dekarbonisierung als Treiber des Transformationsprozesses den Befragten weltweit sehr präsent sind. Dazu gehören auch die Themen Speicher, Marktdesign, Digitalisierung sowie die Integration der fluktuierenden Stromerzeugung, berichtet Frei. Die Unsicherheit über die weitere Entwicklung und die richtige Strategie sei in diesem Bereich sehr hoch. Neu hinzu gekommen sei unter den europäischen Energiemanagern eine starke Wahrnehmung von geopolitischen Risiken. Nord-Amerika und Russland werden als deutlich unsichere Partner wahrgenommen.

Weiterlesen