Analyse von Power-to-Gas-Energiespeichern im regenerativen Energiesystem

Ziel des Verbundprojekts Power-to-Gas (PtG) Errichtung und Betrieb einer Forschungsanlage zur Speicherung von erneuerbarem Strom als erneuerbares Methan im 250 kW-Maßstab war der Aufbau einer skalierbaren Forschungsanlage zur Weiterentwicklung und Erprobung der PtG-Technologie sowie eine Bewertung der energiewirtschaftlichen Rolle von PtG-Energiespeichern im zukünftigen Stromversorgungssystem. Im Rahmen des Teilvorhabens des Fraunhofer IWES wurde eine Bewertung des systemischen Nutzens der PtG-Technologie zur Verwertung von Stromüberschüssen sowie die Quantifizierung eines potenziellen Anwendungsbereichs von PtG-Anlagen zur Langzeitspeicherung erarbeitet. Hierfür wurden modellbasierte Nutzen-Kosten-Analysen aus Sicht des Gesamtsystems, betriebswirtschaftliche Betrachtungen sowie eine ökologische Untersuchung anhand von Treibhausgasbilanzen durchgeführt. Die Analysen zeigen, dass die PtG-Technologie in einem Stromversorgungssystem mit einem Anteil von etwa 80% erneuerbarer Energien (EE) einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung der Stromüberschüsse und zur Senkung der Treibhausgasemissionen leisten kann. Für das untersuchte 85%-EE-Szenario lässt sich für den Einsatz von PtG im deutschen Stromversorgungssystem eine Nutzen-Kosten-optimierte Leistung von 6 bis 16 GW ableiten. Die dargestellte Bandbreite umfasst Unsicherheiten bezüglich der Durchdringung des Systems mit der zusätzlichen Ausgleichsoption Power-to-Heat sowie eine Sensitivität des Speichergaswertes und der Anlagenkosten. Die Analysen lassen weiterhin den Schluss zu, dass unter günstigen Rahmenbedingungen ein Einsatz der PtG-Technologie in der systemoptimalen Größenordnung langfristig auch aus betriebswirtschaftlicher Perspektive kostendeckend erfolgen kann. In der Übergangsphase (bis etwa 60% EE) kann aus dem Stromsektor heraus kein Bedarf für einen Einsatz der PtG-Technologie in einer energiewirtschaftlich relevanten Größenordnung abgleitet werden. In dieser Transformationsphase des Energiesystems sollte daher eine gezielte Weiterentwicklung und Erprobung der PtG-Technologie stattfinden sowie ein Abbau von regulatorischen Hemmnissen zur Vorbereitung eines marktgetriebenen Einsatzes für Speicher- und Sektorkopplungstechnologien angestrebt werden.