Neue Gase ermöglichen die Energiewende

Gas wird künf­tig in Form von grü­nem Was­ser­stoff und sei­nen De­ri­va­ten, wie z. B. syn­the­ti­schem Gas, so­wie Bio­gas eine wich­ti­ge Rol­le im Ener­gie­sys­tem spie­len. Das Po­ten­zi­al die­ser neu­en Ga­se für die De­kar­bo­ni­sie­rung der Ge­sell­schaft ist be­deu­tend: Sie sind für ein kli­ma­neu­tra­les und wi­der­stands­fä­hi­ges Ener­gie­sys­tem un­ver­zicht­bar und kön­nen ei­nen wich­ti­gen Bei­trag zur Si­che­rung des In­dus­trie­stand­or­tes Deutsch­land leis­ten. Das Zu­sam­men­spiel von grü­nem Strom und neu­en Ga­sen ist ent­schei­dend für die er­folg­rei­che Trans­for­ma­ti­on des Ener­gie­sys­tems und bie­tet die bes­ten Lö­sungs­op­ti­o­nen für al­le Sek­to­ren.

Grüne Stromerzeugung und neue Gase gemeinsam denken

Spä­tes­tens 2045 sol­len in al­len Sek­to­ren kei­ne CO2-Emis­si­o­nen mehr an­fal­len. Der Weg zur Kli­ma­neu­tra­li­tät ist aber nicht voll­stän­dig plan­bar. Um das Ener­gie­sys­tem nicht nur kli­ma­neu­tral, son­dern auch kri­sen­fest um­zu­bau­en, sind ne­ben der Er­zeu­gung von grü­nem Strom neue Ga­se un­ver­zicht­bar. Denn nur ge­mein­sam kann ein kli­ma­neu­tra­les und re­si­lien­tes Ener­gie­sys­tem ent­ste­hen. Mit Was­ser­stoff und Bio­gas ste­hen schon heu­te und auch zu­künf­tig neue, grü­ne Ga­se zur Ver­fü­gung, die fle­xi­bel als Heiz­ener­gie, zur Strom­er­zeu­gung, als Pro­zess­wär­me oder als Kraft­stoff ein­ge­setzt wer­den kön­nen.

Durch Wasserstoff wird erneuerbarer Strom speicherbar

Energieträger Wasserstoff

Was­ser­stoff wird in un­se­rem künf­ti­gen Ener­gie­sys­tem eine wich­ti­ge Rol­le spie­len und gilt als Schlüs­sel­ele­ment für eine er­folg­rei­che Ener­gie­wen­de. Er lässt sich spei­chern, ist sau­ber und sai­so­nal un­ab­hän­gig ver­füg­bar. Was­ser­stoff ist sehr viel­sei­tig und lässt sich in In­dus­trie und Ge­wer­be, in der Strom- und Wär­me­er­zeu­gung oder in der Mo­bi­li­tät ein­set­zen. Durch ihn wer­den er­neu­er­ba­re Ener­gien in gro­ßen Men­gen spei­cher­bar und trans­port­fä­hig. Er ist al­so ein zen­tra­ler Bau­stein auf dem Weg hin zu Deutsch­lands Kli­ma­neu­tra­li­tät. Die be­reits vor­han­de­ne Gas-In­fra­struk­tur kann wei­ter­ent­wi­ckelt und zu­künf­tig da­für ge­nutzt wer­den, um Was­ser­stoff statt Erd­gas zu den Ver­brau­chen­den zu trans­por­tie­ren.

Regional erzeugtes Biogas

Erneuerbares Biogas

Mit Bio­gas steht eine plan- und re­gel­ba­re er­neu­er­ba­re Ener­gie zur Ver­fü­gung, die ganz­jäh­rig re­gi­o­nal aus er­neu­er­ba­ren Roh­stof­fen ge­won­nen wird. Da­zu zäh­len ne­ben Gül­le und Grün­ab­fäl­len auch nach­wach­sen­de Ener­gie­pflan­zen. Das er­neu­er­ba­re Gas wird in so­ge­nann­ten Fer­men­tern er­zeugt, in de­nen die grü­nen Roh­stof­fe ver­gä­ren. Das da­bei ent­ste­hen­de Gas wird auf­ge­fan­gen und kann ge­nutzt wer­den. So wer­den wir un­ab­hän­gig von Ener­gie­im­por­ten und er­hal­ten ein preis­sta­bi­les Pro­dukt.

Synthetisches Gas

Das Ener­gie­sys­tem der Zu­kunft ist auf er­neu­er­ba­ren Ener­gien auf­ge­baut. Strom hat al­ler­dings ein Pro­blem: Er kann bis­her nicht in den be­nö­tig­ten Men­gen und nicht über län­ge­re Zeit ge­spei­chert wer­den. Syn­the­ti­sches Gas bie­tet hier eine Lö­sung. Mit der Power-to-Gas-Tech­no­lo­gie kann Strom in Zei­ten des Über­schus­ses in neue Ga­se um­ge­wan­delt wer­den. Bei der Elek­tro­ly­se wird mit­hil­fe grü­nen Stroms Was­ser in sei­ne Be­stand­tei­le Sau­er­stoff und Was­ser­stoff zer­legt. Durch die an­schlie­ßen­de Me­tha­ni­sie­rung ent­steht syn­the­ti­sches Gas.

Aktuelle Ausgabe des Gasmagazins

Gasmagazin, Ausgabe 1/2023

Neue Ga­se, wie Bio­gas, Was­ser­stoff und sei­ne De­ri­va­te, spie­len für die De­kar­bo­ni­sie­rung un­se­rer Ge­sell­schaft ei­ne tra­gen­de Rol­le. Ins­be­son­de­re die In­dus­trie ist auf sie an­ge­wie­sen, um bis 2045 kli­ma­neu­tral zu wer­den. In der Ti­tel­ge­schich­te der neu­en Aus­ga­be des g-Ma­ga­zins geht es da­her um Was­ser­stoff als De­kar­bo­ni­sie­rungs­part­ner der In­dus­trie. Ei­ne wei­te­re wich­ti­ge Tech­no­lo­gie für die In­dus­trie auf dem Weg zur Kli­ma­neu­tra­li­tät ist die Ver­pres­sung von CO2 (CCS), denn nur so kann die In­dus­trie den Aus­stoß un­ver­meid­ba­rer Pro­zess­emis­si­o­nen in die At­mo­sphä­re ver­hin­dern. Wie sich die Gas­-In­fra­struk­tur für den Trans­port von Was­ser­stoff und CO2 wan­delt er­fah­ren sie im Ma­ga­zin. Le­sen Sie au­ßer­dem ei­ne span­nen­de Re­por­ta­ge über ein CCS-Leucht­turm­pro­jekt und er­fah­ren Sie mehr über den Schwer­last­ver­kehr der Zu­kunft.

Neue Gase sind unverzichtbar

Neue Ga­se tra­gen zur Ver­sor­gungs­si­cher­heit und zur De­kar­bo­ni­sie­rung bei. Ih­re Nut­zung in In­dus­trie, Ver­kehr so­wie zur Strom- und Wär­me­ver­sor­gung ist in Tei­len al­ter­na­tiv­los. Der Ein­satz von neuen Ga­sen in der In­dus­trie ist un­ver­zicht­bar, da kei­ne voll­stän­di­ge Elek­tri­fi­zie­rung al­ler Pro­zes­se statt­fin­den kann. Auch im Ver­kehrs­sek­tor kön­nen neue Ga­se zur Ver­kehrs­wen­de bei­tra­gen – dort, wo ei­ne Elek­tri­fi­zie­rung nicht ab­seh­bar oder un­wirt­schaft­lich ist. Zu­dem si­chern sie die Strom- und Wär­me­ver­sor­gung durch ihre Spei­cher­bar­keit und fle­xib­len An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten. 

Neues Strommarktdesign für die Energiewende

In­fol­ge der wach­sen­den Nach­fra­ge nach Strom, dem En­de der Kern­ener­gie und dem ge­plan­tem Koh­le­aus­stieg bis 2030 steu­ert Deutsch­land ab 2031 auf ei­nen gra­vie­ren­den Man­gel an ge­si­cher­ter Leis­tung zu. Das be­deu­tet, dass uns an Ta­gen, an wel­chen der Wind nicht weht und die Son­ne nicht scheint, zu we­nig Ener­gie zur Ver­fü­gung ste­hen wird. Die Lü­cke wird laut Ana­ly­sen min­des­tens 15 Gi­ga­watt be­tra­gen – das ent­spricht der Leis­tung von 20 bis 30 Kraft­wer­ken.

Wir brau­chen al­so den Zu­bau von Kraft­wer­ken, wel­che mit neu­en Ga­sen wie Bio­me­than, Was­ser­stoff oder sei­nen De­ri­va­ten be­trie­ben wer­den kön­nen. Sie sind das Back-up der Ener­gie­wen­de und sprin­gen dann ein, wenn das vo­la­ti­le An­ge­bot der er­neu­er­ba­ren Ener­gien auf­grund der so­ge­nann­ten Dun­kel­flau­te nicht aus­reicht oder die Strom­spit­zen nicht ab­de­cken kann.

Da­für fehlt es je­doch an nö­ti­gen In­ves­ti­ti­ons­an­rei­zen. Denn der jet­zi­ge deut­sche Strom­markt ist ein "Energy-only"-Markt: Strom wird nur dann ver­gü­tet, wenn er auch fließt. Die­ses Prin­zip war in der Ver­gan­gen­heit sinn­voll, ist je­doch für den Be­trieb von Kraft­wer­ken im Zu­ge der Ener­gie­wen­de nicht ge­eig­net. Denn Be­trei­ber ge­si­cher­ter Leis­tung sol­len Ka­pa­zi­tä­ten zwar be­stän­dig vor­hal­ten, je­doch nur bei Be­darf ein­spei­sen. Oh­ne ei­ne Ver­gü­tung des Vor­hal­tens ist ein wirt­schaft­li­cher Be­trieb sol­cher Kraft­wer­ke so­mit kaum mög­lich. Ein Bei­spiel für Deutsch­land könn­te da­bei Bel­gien sein. Das Land hat, ähn­lich wie Groß­bri­tan­nien, Ir­land, Ita­lien und Po­len, ei­nen so­ge­nann­ten um­fas­sen­den Ka­pa­zi­täts­markt eta­bliert, wel­cher eben je­nes Prob­lem an­geht.

Ei­ne kürz­lich ver­öf­fent­lich­te Stu­die von ener­vis im Auf­trag von Zukunft Gas hat ein aus­führ­li­ches Kon­zept für ei­nen um­fas­sen­den Ka­pa­zi­täts­markt in Deutsch­land vor­ge­legt. Hier­bei er­mit­telt der Über­tra­gungs­netz­be­trei­ber Ka­pa­zi­täts­eng­päs­se und schreibt die­se in mehr­stu­fi­gen, trans­pa­ren­ten Auk­ti­o­nen aus. Da­bei wird kei­ne Un­ter­schei­dung zwi­schen den Tech­no­lo­gien ge­macht, die Aus­schrei­bun­gen fin­den im sel­ben Seg­ment statt. Ge­mein­sa­me Vo­raus­set­zung ist le­dig­lich die Er­fül­lung von An­for­de­run­gen an Kos­ten­ef­fi­zienz und ei­ner Aus­rich­tung am Ziel der Kli­ma­neu­tra­li­tät. In­fol­ge ent­steht Wett­be­werb und der Markt ent­schei­det über das bes­te Port­fo­lio. Ein sol­ches Strom­markt­de­sign wür­de ein Ge­schäfts­mo­dell für Be­trei­ber ge­si­cher­ter Leis­tung im Zu­ge der Ener­gie­wen­de schaf­fen und da­mit den drin­gend be­nö­tig­ten Kraft­werks­zu­bau wie­der an­reizen.

Doch die Um­set­zung sol­cher Me­cha­nis­men kos­tet viel Zeit. Von der Pla­nung bis zur ers­ten Auk­ti­on dau­er­te die Ein­füh­rung des um­fas­sen­den Ka­pa­zi­täts­markts in Bel­gien mehr als sie­ben Jah­re. Wenn wir bis 2030 si­cher aus der Koh­le aus­stei­gen wol­len, müs­sen wir da­her zü­gig han­deln und das Mo­dell ei­nes Ka­pa­zi­täts­markts in der neuen Kraft­werks­stra­te­gie be­rück­sich­ti­gen.

Expertenthema
Gasumstieg: Handlungsemfpehlungen der Gas-Wirtschaft

Transformation von Gas

Die Gas-Infra­struk­tur ist ein fle­xi­bel nutz­ba­res Ener­gie­spei­cher- und Trans­port­sys­tem, das in Zu­kunft die in wei­ten Tei­len auf vo­la­ti­len er­neu­er­ba­ren Ener­gien ba­sie­ren­de Ener­gie­ver­sor­gung si­chert. Als Gas- und Was­ser­stoff­wirt­schaft stel­len wir des­halb den zü­gi­gen Um­stieg auf die kli­ma­neu­tra­le und ver­sor­gungs­si­che­re Be­reit­stel­lung gas­för­mi­ger Ener­gie­trä­ger in den Mit­tel­punkt un­se­res Han­delns.

Für den Trans­for­ma­ti­ons­pfad Gas wer­den wir al­le Tei­le der Wert­schöp­fungs­ket­te in den Fo­kus neh­men und auf­zei­gen, wie es ge­lin­gen kann, die Er­zeu­gung von er­neu­er­ba­ren und CO2-ar­men Ga­sen ein­schließ­lich blauen und tür­ki­sem Was­ser­stoff zu be­schleu­ni­gen, die er­for­der­li­chen In­fra­struk­tu­ren für Trans­port und Ver­tei­lung zü­gig auf­zu­bau­en und weiterzuentwickeln.

Wie der Über­gang zu den neuen Ga­sen ge­lin­gen kann und wie sich die Gas­wirt­schaft wan­delt, zei­gen wir in un­se­rer Bro­schüre.

Simualtion für den Umbau der Netze für den wachsenden Transport neuer Gase

Softwarebasierte Einspeisung von neuen Gasen

Die Soft­ware­lö­sung "Netz­si­mu­la­ti­on Grü­ne Ga­se" des Un­ter­neh­mens PSI un­ter­stützt Netz­be­trei­ber beim Um­bau ih­rer Net­ze für den wach­sen­den Trans­port neuer Ga­se. Mit­tels Vi­su­a­li­sie­run­gen kön­nen die Kom­pa­ti­bi­li­täts­an­for­de­run­gen  und -zu­stän­de für die Netz­in­fra­struk­tur bei der Ein­spei­sung von neu­en Ga­sen si­mu­liert wer­den. Auch die Ein­spei­sung von Ga­sen un­ter­schied­li­cher Be­schaf­fen­hei­ten und der da­rauf ab­ge­stimm­te op­ti­ma­le Be­trieb der Gas­-Net­ze lässt sich au­to­ma­ti­siert ab­bil­den.

Wasserstofffähige Gas-Turbine

100 % Wasserstoff Gasturbine   

Ei­nen wich­ti­gen Bei­trag zur CO2-frei­en Strom­ver­sor­gung so­wie zur Fle­xi­bi­li­sie­rung un­se­rer künf­ti­gen Ener­gie­ver­sor­gung stel­len die von Ka­wa­sa­ki Gas Turbine Europe und sei­nen wis­sen­schaft­li­chen Part­nern ent­wi­ckel­ten Gas-Tur­bi­nen­bren­ner dar.

Das in­no­va­ti­ve Ver­bren­nungs­sys­tem kann mit Was­ser­stoff und bis zu 50 Pro­zent Me­than be­trie­ben wer­den und er­reicht oh­ne zu­sätz­li­chen Was­ser- oder Dampf­ein­satz deut­lich nie­dri­ge­re NOX-Emis­si­o­nen als kon­ven­ti­o­nel­le Ver­bren­nungs­sys­te­me.

Energiepark Bad Lauchstädt

Grüner Wasserstoff aus Mitteldeutschland

Im In­no­va­ti­ons­pro­jekt Ener­gie­park Bad Lauch­städt wird die in­tel­li­gen­te Er­zeu­gung von grü­nem Was­ser­stoff aus Wind­strom so­wie des­sen Spei­che­rung, Trans­port, Ver­mark­tung und Nut­zung in Mit­tel­deutsch­land groß­tech­nisch er­probt. Der Ener­gie­park Bad Lauch­städt trägt da­mit da­zu bei, die Zu­kunfts­tech­no­lo­gie rund um grü­nen Was­ser­stoff zu er­for­schen und zur Markt­rei­fe zu brin­gen. Der Bau­start für die acht Wind­ener­gie­an­la­gen und der da­mit ers­ten Stu­fe der Er­zeu­gung von grü­nem Was­ser­stoff im Ener­gie­park Bad Lauch­städt soll 2023 ab­ge­schlos­sen sein.

Praxisbeispiele
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