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"Power-to-heat" oder "Power-to-gas" ?

Helmuth-M. Groscurth und Sven Bode

arrhenius Discussion Paper 9, Hamburg, Februar 2013

Zusammenfassung

Das vorliegende Discussion Paper beschäftigt sich mit Optionen für die Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energien, der nicht direkt für herkömmliche Zwecke genutzt werden kann.

Das offizielle, im Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) festgehaltene Ziel ist ein Anteil von 80% erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung im Jahr 2050. Wenn man die in der BMU Leitstudie dafür angesetzten Kapazitäten unterstellt, den dafür erforderlichen Netzausbau als gegeben unterstellt und Stromimport nicht berücksichtigt, dann können weniger als 10% des aus erneuerbaren Energien erzeugbaren Stroms nicht direkt genutzt werden. Selbst bei installierten Kapazitäten von 100 GW Wind onshore sowie je 50 GW Wind offshore und PV kann nur rund ein Viertel des Stroms nicht direkt genutzt werden. Wenn der Netzausbau nicht realisiert wird, dann können allerdings lokale oder regionale „Überschüsse“ schon deutlich früher auftreten.

Es wird gezeigt, dass der Einsatz des nicht direkt nutzbaren Strom aus erneuerbaren Energien bei der Wärmebereitstellung für private Haushalte deutliche Vorteile gegenüber einer „Speicherung“ für die Rückverstromung mit Hilfe eines „Power-to-gas“-Ansatzes aufweist. Dies gilt sowohl für den Erdgaseinsatz als auch die CO2-Emissionen und die Systemkosten. Dabei kommen elektrische Heizstäbe zum Einsatz, die durch moderat dimensionierte Wärmespeicher sinnvoll unterstützt werden können.

Als Backup für die Stromerzeugung werden Gaskraftwerke benötigt. Letztlich muss nahezu die gesamte maximal auftretende Last durch dargebots-unabhängige Technologien abgedeckt werden können. Setzt man eine minimale Betriebsdauer von GuD-Kraftwerken von 3.000 Stunden pro Jahr an, dann können diese etwa ein Drittel der benötigten Backup-Kapazität stellen. Der Rest muss durch kostengünstigere Gasturbinen bereitgestellt werden.

Der Einsatz von „Power-to-heat“ konkurriert mit der energetischen Sanierung der Gebäude. Allerdings weist diese bei hohen Einsparungsquoten stark steigende Kosten auf. Das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis für das Gesamtsystem liegt bei einer Reduzierung des Heizwärmebedarfs in einer Größenordnung von 50%.