Einsatzkonzepte für die Power-to-Gas-Technologie auf Verteilungsnetzebene

Projektbeschreibung

In den nächsten Jahren sind im Verteilnetz weiterhin ein starker Zubau von dezentralen Energiewandlungsanlagen insbesondere Photovoltaik- und Windenergieanlagen zu erwarten. Dabei gilt es zwei wesentliche, bisher offene technische Herausforderungen zu bewältigen: Zum einen müssen bei langfristig hohen Anteilen von volatilen Energieträger (Photovoltaik und Windenergie) erforderliche (Langzeit )Speichermöglichkeiten entwickelt werden. Zum anderen fehlt es an geeigneten Netzstrukturen, denn die Versorgungsnetze sind für die veränderte Aufgabenstellung nicht geplant, dimensioniert und gebaut worden. Dies betrifft insbesondere die ländlichen Verteilungsnetze.

Auf Seiten der Erdgasnetze ergeben sich durch den erwarteten Rückgang des Erdgasbedarfs u. a. in Folge einer höheren Energieeffizienz in der Wärmeversorgung von Gebäuden freie Kapazitäten, die anderweitig genutzt werden können. Gleichzeitig ermöglicht die verbesserte Ansteuerbarkeit einzelner Betriebsmittel in Strom- und Gasnetzen im Rahmen sogenannter „Smart Grids“ neue Möglichkeiten für Netzplanung und -betrieb.

Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen dieser Studie untersucht, wie die Gasnetze die Stromnetze bei der Bewältigung der Herausforderungen unterstützen können. Als Lösungsansatz wird die Kopplung von Strom- und Gasnetzen betrachtet. Erforscht wird, in welchem Umfang Nutzen durch den intelligenten gekoppelten Betrieb von Strom- und Gasverteilungsnetzen entstehen kann. Für die Kopplung von Strom- und Gasnetzen auf Verteilungsnetzebene kommen grundsätzlich folgende Kopplungselemente in Frage: Power-to-Gas-Anlagen (PtG), bivalente Gasvorwärmanlagen (GVWA) und Mikro-KWK-Anlagen. Dabei könnten PtG-Anlagen und GVWA als Netzbetriebselemente in einem Smart Grid auch direkt vom Netzbetreiber gesteuert werden, weshalb diese von besonderer Relevanz sind.

Deshalb wird untersucht, welchen Nutzen Smart-Grid-Konzepte unter Berücksichtigung von Smart-Grid-Systemen und der Power-to-Gas-Technologie haben. Für reale Verteilnetze im Emsland werden dazu Zielnetzplanungen in verschiedene Varianten unter Einsatz von Gas-Kopplungskomponenten durchgeführt. Ziel ist, dass der Ausbaubedarf der Verteilungsnetze durch den Einsatz von Power-to-Gas-Anlagen reduziert werden kann. Die EWE Netz GmbH (EWE), die E.ON Netz GmbH und die Avacon AG beteiligt sich im Rahmen dieser Studie als Betreiber von Stromverteilungsnetzen und regionalen Gasnetzen.

Weiterführende Informationen:
http://www.dvgw-innovation.de/die-projekte/archiv/smart-grids-und-ptg/

Projektförderung

Dieses Projekt ist Teil des Cluster "Smart Grids" des DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches.

Projektpartner

DBI-Gastechnolgisches Institut gGmbH, Freiberg
DVGW-Forschungsstelle am Engler Bunte Institut (DVGW-EBI)
IAEW, RWTH Aachen
EWE Netz GmbH, Oldenburg
avacon AG, Helmstedt
E.ON Netz GmbH, Bayreuth

Publikationen

Steffens, P.; Zdrallek, M.:
Kopplung von Strom- und Gasnetzen mit Power-to-Gas
ETG Mitgliederinformation 01/2017, Frankfurt (2017)
Hüttenrauch, J.; Zöllner, S.; Müller-Syring, G.; Steffens, P.; Stötzel, M.; Zdrallek, M.; Köppel, W.; Degünther, C.; Baumann, C.; Geschermann, K.; Moser, A.:
Power-to-Gas zur Entlastung der Stromverteilungsnetze
BWK – DAS ENERGIE-FACHMAGAZIN, Bd. 67 (2015) Nr. 10
Baumann, C.; Geschermann, K.; Grote, F.; Hüttenrauch, J.; Köppel, W.; Moser, A.; Müller-Syring, G.; Steffens, P.; Stötzel, M.; Zdrallek, M.; Zöllner, S.:
Nutzen der Power-to-Gas-Technologie zur Entlastung der 110-kV-Stromverteilungsnetze
Abschlussbericht der wissenschaftlichen Studie DVGW G 3/03/12-ERG, Aachen, Freiberg, Karlsruhe, Wuppertal (2015)
Hüttenrauch, J.; Zöllner, S.; Müller-Syring, G.; Steffens, P.; Stötzel, M.; Zdrallek, M.; Köppel, W.; Degünther, C.; Baumann, C.; Geschermann, K.; Moser, A.:
Nutzen der Power-to-Gas-Technologie zur Entlastung der 110-kV-Stromverteilungsnetze
DVGW energie | wasser-praxis, Ausgabe 04/2015
Geschermann, K.; Baumann, C.; Moser, A.; Steffens, P.; Stötzel, M.; Zdrallek, M.; Hüttenrauch, J.; Zöllner, S.; Köppel, W.:
Smarte Kopplung von Strom- und Gasverteilungsnetzen mit Power-to-Gas
Tagungsband zur ETG-Fachtagung 145 „Von Smart Grids zu Smart Markets”, Kassel (2015)
Steffens, P.; Stötzel, M.; Zdrallek, M.:
Netzausbau-Ersparnis durch Power to Gas
ZfK – Zeitung für kommunale Wirtschaft, Ausgabe November 2014
Baumann, C.; Geschermann, K.; Hüttenrauch, J.; Köppel, W.; Müller-Syring, G.; Steffens, P.; Stötzel, M.; Zöllner, S.:
Nutzen von Smart-Grid-Konzepten unter Berücksichtigung der Power-to-Gas-Technologie
Abschlussbericht der wissenschaftlichen Studie DVGW G3-03-12, Aachen, Freiberg, Karlsruhe, Wuppertal (2014)
Zdrallek, M.; Steffens, P.; Stötzel, M.; Baumann, C.; Geschermann, K.; Moser, A.; Hüttenrauch, J.; Zöllner, S.; Köppel, W.:
Smart Grids unter Berücksichtigung von Power-to-Gas – Ergebnisse und Ausblick des Projekts aus der DVGW-Innovationsoffensive
DVGW energie | wasser-praxis, Ausgabe 09/2014
Baumann, C.; Geschermann, K.; Moser, A.; Steffens, P.; Stötzel, M.; Zdrallek, M.; Hüttenrauch, J.; Müller-Syring, G.; Köppel, W.:
Nutzen von Smart-Grid-Konzepten unter Berücksichtigung der Power-to-Gas-Technologie
DVGW energie | wasser-praxis, Ausgabe 05/2014
Zdrallek, M.; Steffens, P.:
Zukünftige Strukturen auf Verteilnetzebene
Tagungsband der 2. Münchener Energietage „Konvergenz von Gas und Strom“, München (2014)
Zdrallek, M.; Steffens, P.; Stötzel, M.; Geschermann, K.; Baumann, C.; Moser, A.; Hüttenrauch, J.; Müller-Syring, G.:
Übergreifende Smart-Grid-Konzepte für Strom und Gasverteilungsnetze
DVGW energie | wasser-praxis, Ausgabe 09/2013

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