Regenerative Energien: Analyse von Betriebskonzepten für Power-to-Gas-Anlagen

Masterarbeit aus dem Jahr 2012 im Fachbereich Energiewissenschaften, Note: 1,7, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (IAEW), Sprache: Deutsch, Abstract: Einleitend wird der Status quo der deutschen Energieversorgung sowie die unterschiedlichen Energieszenarien und der daraus resultierenden Energiespeicherbedarf dargestellt. Nach einer kurzen Einführung in die Energiespeicher wird eine Fokussierung auf die Power-to-Gas-Technologie vorgenommen. Nach weiteren Erläuterungen der technischen Grundlagen von Elektrolyseuren und Wasserstoff, Methanisierungsmöglichkeiten und Erdgas werden Grundlagen des Energiehandels, der Bilanzkreissystematik, Ausgleichs- und Regelenergie sowie von energiemeteorologischen Prognosen dargestellt. Vor dem Hintergrund des Energiespeicherbedarfs wird untersucht, mit welchen Power-to-Gas-Betriebskonzepten die Speicher-Nachfrage gedeckt werden kann. Den potentiellen Betreibern von Power-to-Gas-Anlagen bieten sich unterschiedliche Strategien und Optionen an, die Anlage unter Einsatz der Möglichkeiten des Energiehandels zu betreiben. Die unterschiedlichen Betriebskonzepte werden dargestellt und bewertet. Insgesamt sind sieben Betriebskonzepte untersucht worden: über die mögliche Implementierung von Förderinstrumenten, der Maximierung der Gasproduktion, die Behebung von Netzengpässen bis hin zu einem Einsatz im Regelenergiemarkt. Ferner sind ein neues Betriebskonzept im Ausgleichsenergiemarkt skizziert und zwei Modelle in direkter Kombination mit erneuerbaren Energien zur Nutzung von Windenergiespitzen sowie eines Windenergiebandes dargestellt worden. Ein konkretes Fallbeispiel mit einem 38-MW-Windpark in Kombination mit einer Power-to-Gas-Anlage wird im Hinblick auf den Energiehandel weitergehend untersucht. Die Kernaussagen lauten, dass das Strombezugskonzept und die Systemdienstleistungen die Wirtschaftlichkeit bestimmen, die Entwicklung der Qualität von energiemeteorologischen Prognosen signifikanten Einfluss auf das zu wählende oder zu verändernde Betriebskonzept haben sowie dass eine Power-to-Gas-Anlage für ein Windpark-Portfolio im unteren bis mittleren dreistelligen MW Bereich eine sinnvolle Ergänzung darstellen kann. Abschließend werden die Ergebnisse zusammengefasst sowie mögliche Folgen und Entwicklungen aus verschiedenen Perspektiven aufgezeigt. In Abhängigkeit von den zu setzenden rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen kann ein dynamischer Markt entstehen, letztendlich um die anfangs aufgezeigten Energieszenarien Realität werden zu lassen und den Energiespeicherbedarf zu befriedigen.