Dekarbonisierung des Raumwärmemarktes mit grünem Gas

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Dekarbonisierung des Raumwärmemarktes mit grünem Gas

Dr. Robert Tichler

Energieinstitut an der JKU Linz

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•  Das energie-, umwelt- und klimapoliNsche Paradigma und Ziel der RedukNon der Treibhausgasemissionen wird in den nächsten Jahrzehnten jede erdenkliche Wirtscha]sbranche unter Druck setzen, neue Lösungen zu generieren, um fossile Ressourcen durch erneuerbare zu ersetzen.

•  Dies generiert per se eine enorme Herausforderung für das gesamte Energiesystem, v.a.

auch für das Gas-System.

•  Parallel dazu wird die Bedeutung der Gasinfrastruktur für immer mehr Teilbereiche der Energieversorgung systemimmanent :

Die Entwicklung des mi1eleuropäischen Energiesystems und insbesondere die Weiter-entwicklung der Energieinfrastruktur ist konfron=ert mit einer ste=g steigenden Diversität an Herausforderungen, aber auch mit einer zunehmenden Komplexität in den Lösungsop=onen - dies triF auch signiﬁkant auf die aktuelle Situa=on des Erdgassystems bzw. Gassystems zu.

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•  Die migeleuropäische Gasinfrastruktur beinhaltet neben Kra]werken nicht nur ein hochwerNg ausgebautes Transportleitungs- und Verteilnetzsystem, sondern auch enorme Kapazitäten an Gasspeicheranlagen, von Kavernenspeicher bis Porenspeicher.

•  Neben der zu forcierenden Biogas-IntegraNon ermöglicht nun auch Sektorkopplung über ein Hybridnetz migels WasserstoﬀprodukNon (mit opNonaler Methanisierung) ein verstärktes Greening im Gassektor.

•  Biogas (anaerobe Vergärung von Reststoﬀen)

•  Grünes SNG durch thermische Prozesse auf Biomasse-Basis

•  Grüner Wasserstoﬀ (v.a. aus Elektrolyse migels grünem Strom)

•  Grünes SNG - Methanisierung des grünen Wasserstoﬀs mit Kohlendioxid Die langfris=ge Nutzung der vorhandenen Energieinfrastruktur wird

vom Grad der Integra=on erneuerbarer Gase abhängen.

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•  Die seit einigen Jahren postulierte „Brückentechnologie“ Erdgas ist somit als Konsequenz neben des damit möglichen generellen Übergangs von fossilen zu erneuerbaren Ressourcen in zweierlei Hinsicht zu ergänzen:

a.  Die TransiNon zu erneuerbaren und somit per DeﬁniNon CO₂-freien Ressourcen wird auch innerhalb des Gassystems forciert stawinden hin zu erneuerbaren Gasen (Biogas, grünes SNG, grüner Wasserstoﬀ) b.  Die bereits etablierte und errichtete Gasinfrastruktur (Leitungen,

Speicher, etc.) wird eine zentrale Rolle im Energiesystem der Zukun]

spielen.

Gelingt es, die TransiNon zu erneuerbaren Gasen weiter zu forcieren und die Sektorkopplung vom Strom- zum Gasnetz zu etablieren, kann das Gassystem langfris=g trotz der energiepoli=schen Ziele eine weiterhin essen=elle Rolle im Energiesystem darstellen.

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auf erneuerbaren Gasen basierende Energieinfrastruktur im zukünPigen Energiesystem

Quelle: EnergieinsNtut an der JKU Linz

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Das Energiezeitalter der Gase beginnt

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Grüne Mobiltiät Grüne

Industrie

Alternative im Energietransport

Grüne Energie

Grüne Infrastruktur Produktion von neuen

grünen Energieprodukten chemische Langzeit-

speicherung von fluktuierender Energie

Reduktion von Treibhausgas- und Luftschadstoffemissionen

Höhere Ressourcen- und Primärenergieeffizienz

Reduktion von Energieimporten - höhere heimische Wertschöpfung Höherer Anteil Erneuerbarer

im Energiesystem

Längere Nutzung der vorhandenen Gasinfrastrutkur Wasserstoff und CNG

(Power-to-Gas)

Verbesserte Versorgungssicherheit Sektorkopplung von

Strom- und Gasnetz

Carbon Capture an Utilization Speicherung von großen Kapazitäten an

elektrischer Energie

Lastmanagement des Stromnetzes Dekarbonisierung von

spezifischen industriellen Prozessen

Vorteile eines Wasserstoﬀ- und (erneuerbarem) Gas-basierten Energiesystems

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Studie des EnergieinsNtuts an der JKU Linz im Au]rag des Fachverbands der Gas- und Wärmeversorgungsunternehmungen (FGW):

Erhöhung des Einsatzes von erneuerbarem Methan im Wärmebereich

o  Fokus auf Gasnetzebene 3, Raumwärme und Warmwasser durch Gas o  Basisergebnisse auf den nächsten Folien

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Poten=al an synthe=schem Methan und an Wasserstoﬀ

•  Die ImplemenNerung von erneuerbarem Wasserstoﬀ und von erneuerbarem syntheNschem Methan im Gassektor ist ausschließlich über das PotenNal der StromprodukNon begrenzt, sofern aus ökonomischer PerspekNve auch eine Weiterentwicklung der notwendigen Systeme und Technologien forciert wird.

o  Die Stromquellen müssen nicht ausschließlich volaNl sein

o  Es wird/muss weitaus mehr elektrische Energie herangezogen werden als reiner

„Überschussstrom“

o  Herausforderung: keine zusätzliche Netzbelastung sondern ausschließlich Netzentlastung

•  CO₂-Quellen für syntheNsches Methan: langfrisNg auch über CO₂-Capture aus der Lu] möglich

•  Zudem sind auch andere Kohlenstoﬀquellen denkbar: Kohlenmonoxid, Gichtgas, etc.

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Kumulatives Biomethanpotentials 2030 basierend auf Reststoffen für Österreich

Biomethanertragspoten=al aus Reststoﬀen

44%

25%

27%

4%

78,9 Mio. Nm³ 5%

55%

5%

35%

5%

362,2 Mio. Nm³ 47%

7%

40%

6%

273,9 Mio. Nm³ 15%

53% 25%

7%

78,3 Mio. Nm³

37%

6%

199,3 Mio. Nm³ 13%

20%

8% 8%

7%

11%

78%

11%

183,5 Mio. Nm³

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Biomethanertragspoten=al aus Reststoﬀen

•  Biogas aus anaerober Vergärung auf Basis von biogenen Reststoﬀen ist zu

bevorzugen - zudem sind auch weitere ProdukNonsprozesse wie Holzvergasung etc. weiter zu forcieren

•  Aus ökonomischer PerspekNve ist zudem zur aktuellen Technologieausprägung von Biogasanlagen zu konstaNeren, dass signiﬁkante

KostendegressionspotenNale vorliegen.

•  Der „internaNonale“ Markt für Biogastechnologien weist in seiner Struktur und Größe sicher noch keine vollständige Wegbewerbsstruktur auf, die eine

gesäzgte Technologei- und Marktreife beinhaltet.

•  Eine Förderung von grünem Gas und somit eine Förderung der Realisierung von Biogasanlagen wird durch die Ausweitung der produzierten Stückzahlen per se eine Realisierung von Lernraten bedingen

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0 500 1000 1500 2000 2500

2017 2018 2019 2020 2025 2030 2040 2050

Methan [Mio. Nm3/a]

syntheNsches MethanpotenNal Ausbau [Nm3/a]

BiomethanpotenNal Ausbau [Nm3/a]

Errechnete mögliche Beimischung von erneuerbaren Gasen im Raumwärmebereich bis zum Jahr 2050

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0 5 10 15 20 25

2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Energetischer Endverbrauch Erdgas für Raumheizung, Warmwasser und Klimaanlagen [TWh/a]

Phasing-out (mit Basis WEM bis 2030) Phasing-out (mit Basis WAM bis 2030)

Theore=sche alterna=ve Entwicklung von Erdgas im Raumwärmesektor:

Phasing-out von fossilem Gas ab dem Jahr 2030

PotenNelle Folgen: Problem der Infrastrukturﬁnanzierung

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5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Cent/kWh

Endverbraucherpreis Szenario Beimischung Endverbraucherpreis Szenario Phasing-out (WEM) Endverbraucherpreis Szenario Phasing-out (WAM)

Vergleich der Endverbraucherpreise der forcierten Beimischung mit alterna=ven Umlage der Netzkosten auf eine geringere Nachfragemenge ohne Beimischung

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0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Erdgas * Erdgas mit forcierter Beimischung im

Jahr 2030

Wärmepumpe

Lu]-Wasser * 100%

erneuerbares Gasprodukt im

Jahr 2050

Öl-Brennwert * Pellets *

Jahresgesamtkosten

2016

2016 2016

2016

Einordnung der zukünPigen Endverbraucherpreise der forcierten Beimischung mit aktuellen Heizkosten (11/2016)

* Aktuelle Kosten (November 2016) gemäß AEA Heizkostenvergleich

– siehe hgps://www.energyagency.at/fakten-service/heizkosten.html

2030 2050

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Geplante Strategie Greening the Gas

•  EnergiepoliNk zielte in den letzten Jahren prioritär auf ein Greening der Elektronen ab

•  Eine Forcierung des Greenings der Moleküle ist zwingend notwendig für ein nachhalNges Energiesystem

•  Das Gassystem weist bislang geringe Mengen an erneuerbarer Energie auf – es beinhaltet aber enorme PotenNale für eine Umstellung auf ein nachhalNges grünes System auf Basis vorhandener Infrastruktur und auf Basis vorhandener installierter Endverbrauchersysteme

•  Aus volkswirtscha]licher PerspekNve ist die Vermeidung von enormen stranded investments in vorhandene Energie-Infrastruktur zu vermeiden, da externe Eﬀekte durch eine Umstellung auf ein grünes System möglich ist.

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auf erneuerbaren Gasen basierende Energieinfrastruktur im zukünPigen Energiesystem

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Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz

Altenberger Straße 69 4040 Linz, AUSTRIA Tel: +43 723 2468 5656