Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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  • Publication
    Wirtschaftliche Perspektiven für Power-to-Gas im zukünftigen Energiesystem
    ( 2016)
    Brunner, Christoph
    ;
    Michaelis, Julia
    Seit einigen Jahren häufen sich Studien und Veröffentlichungen, in denen die Notwendigkeit von Power-to-Gas (PtG) für das zukünftige Energiesystem hervorgehoben wird. Anfänglich wurde das PtG-Konzept als Schlüsseltechnologie für das Gelingen der Energiewende gesehen. Inzwischen scheint jedoch eine gewisse Ernüchterung einzukehren, die von einer zunehmend sachlicheren Diskussion zur Rolle von PtG in der Energiewende begleitet wird.
  • Publication
    Die Einbindung von Power-to-Gas-Anlagen in den Gassektor
    ( 2016)
    Michaelis, Julia
    ;
    Hauser, Philipp
    ;
    Brunner, Christoph
    Der steigende Anteil erneuerbarer Energien im Stromsektor führt zu einem erhöhten Bedarf an Flexibilität, die u. a. durch sog. Power-to-Gas-Anlagen bereitgestellt werden könnte. Da die Technologie heute noch weit von der Wirtschaftlichkeit entfernt ist, wäre ein gasseitig motivierter Einsatz eine Möglichkeit, die Auslastung solcher Anlagen erhöhen. Dies macht allerdings den Ausbau zusätzlicher erneuerbarer Energien-Anlagen nötig, um deren Strom in erneuerbares Gas umzuwandeln und so zur Dekarbonisierung des Wärme- und Verkehrssektors beizutragen. Darüber hinaus sind bei der Einspeisung ins Gasnetz Standortfaktoren der Power-to-Gas-Anlagen zu beachten, die in der derzeitigen Diskussion häufig vernachlässigt werden. In Kombination mit den technischen, ökonomischen und regulatorischen Rahmenbedingungen sind diese lokalen Gegebenheiten bei einer wirtschaftlichen Bewertung zu berücksichtigen.
  • Publication
    Competitiveness of different operational concepts for power-to-gas in future energy systems
    ( 2015)
    Brunner, Christoph
    ;
    Michaelis, Julia
    ;
    Möst, Dominik
    In the future energy system flexibility demand will increase due to the growing share of intermittent renewable energy sources (RES). Power-to-Gas (PtG) is one of many flexibility options that can provide flexibility on the demand side by converting electricity into gas during times of high RES supply. This renewable gas is a versatile energy carrier that can be used in the electricity, heating or transport sector as well as for industrial processes. Thus, the use of renewable gas could help to reduce greenhouse gas emissions in these sectors and therewith contribute to fulfil the respective national and EU policy objectives. However, the operation of PtG today is unprofitable because of high specific investment and low efficiency factors of present units. A determining factor for the cost effectiveness is the possible utilisation rate of PtG. Therefore, this paper analyses the potential future deployment hours and their impact on profitability of four different PtG operational concepts. The concepts are distinguished by two criteria. The first distinction is made with regard to the purpose of operation. PtG is assumed either to balance intermittent RES surplus electricity or to use additional RES to produce renewable gas for the heat and transport sector. The second distinction refers to the area of operation, i.e. decentralised or centralised. The respective deployment hours of these four concepts are determined for different future scenarios. The results show that PtG needs high full load hours in order to be competitive. Such numbers can only be achieved in scenarios with extreme high RES penetration. Furthermore, it can be seen that the centralised approach is likely to have lower gas production costs compared to the decentralised one. This is due to the fact that the centralised operation profits from balancing effects of the electricity grid and therefore leads to higher utilisation rates. Nonetheless, the findings also suggest that PtG can only compete with conventional hydrogen production costs or natural gas if electricity for PtG can be obtained at low costs or if the specific investment for electrolysis decreases significantly.