Um die Energiewende in Deutschland und den Niederlanden erfolgreich voranzubringen und die Klimaziele zu erreichen, müssen Strom- und Gasnetze bis 2050 enger verzahnt werden. Das Energiesystem der Zukunft wird auf schwankend einspeisenden erneuerbaren Energien basieren und die Stromnetze vor neue Herausforderungen stellen. Die umfassende Kopplung von Sektoren wie Energie, Verkehr, Industrie und Wärme stellt dem Energiesystem die benötigte Flexibilität zur Verfügung und liefert zusätzliche Transportmöglichkeiten für die Erneuerbaren. Das ist eines der Ergebnisse der Studie „Infrastrukturausblick 2050“ (Infrastructure Outlook 2050) der Übertragungsnetzbetreiber TenneT Deutschland und TenneT Niederlande sowie der Gasnetzbetreiber Gasunie Deutschland und Gasunie Niederlande. Die Studie betrachtet dabei sowohl Deutschland als auch die Niederlande.
„Um 80 und mehr Prozent Erneuerbare zu nutzen, brauchen wir nicht nur die passende Stromnetz-Infrastruktur, sondern auch alternative Transportlösungen und leistungsfähige Speicher wie sie das Gasnetz und Power-to-Gas bieten. Das bringt die Sektorenkopplung voran und entlastet das Stromnetz. Für die Zukunft kann dies bedeuten, dass wir weniger zusätzliche, über den aktuellen Bedarf hinausgehende Netze bauen müssen“, sagte Manon van Beek, Vorstandsvorsitzende von TenneT. „Jetzt ist es an der Politik, die Weichen zu stellen. Das gilt für den Stromnetzausbau, der die Unterstützung von Bund und Ländern braucht, genauso wie für die Power-to-Gas-Anlagen zur Herstellung von grünem Wasserstoff. Hier müssen wir dringend über den passenden Rahmen nachdenken, der es möglich macht, Power-to-Gas schnell und wirtschaftlich weiter zu entwickeln.“ TenneT habe dazu bereits im vergangenen Jahr mit der an Power-to-Gas gekoppelten Ausschreibung von zusätzlicher Offshore-Winderzeugung einen Vorschlag gemacht.
Ehrgeizige Klimaziele in Deutschland und den Niederlanden
„Die Politik in Deutschland und Holland geben ehrgeizige Klimaziele vor – diese lassen sich nur mithilfe der Sektorkopplung realisieren. Unsere gemeinsame Studie zeigt deutlich die Anforderungen und Einschränkungen an ein zukünftiges CO2-neutrales Energiesystem. Um den zunehmenden Schwankungen im Energienetz begegnen zu können, müssen wir unsere Gas- und Strominfrastrukturen nahtlos aufeinander abstimmen“, führte Han Fennema, CEO von Gasunie, aus.
„Die Gasinfrastruktur bietet die Möglichkeit, regenerativ erzeugten Strom sowohl großräumig zu transportieren als auch umfassend zu speichern. Die Power-to-Gas Technologie als Bindeglied zwischen den Infrastrukturen muss aber jetzt angestoßen werden, um ab 2030 wesentliche Beiträge liefern zu können. Hierzu bedarf es rasch pragmatischer politischer Entscheidungen“, betonte Gasunie Deutschland-Geschäftsführer Jens Schumann.
100 Megawatt Power-to-Gas-Anlage in Niedersachsen
Gasunie und TenneT planen gemeinsam mit Thyssengas eine 100 Megawatt Power-to-Gas-Anlage in Niedersachsen, die schrittweise ab 2022 ans Netz gehen und grünen Strom in Gas umwandeln soll, um so neue Speicherpotenziale für erneuerbaren Strom zu erschließen. Das Projekt „ELEMENT EINS“ verfolgt die umfassende Kopplung der Sektoren Energie, Verkehr und Industrie im großtechnischen Maßstab. So lässt sich der in Gas umgewandelte Grünstrom nicht nur über bestehende Gasleitungen von der Nordsee ins Ruhrgebiet transportieren, sondern unter anderem auch über Wasserstoff-Tankstellen für Mobilität und über die Speicherung in Kavernen für die Industrie zur Verfügung stehen.
Zur Studie
Der Infrastrukturausblick 2050 ist eine gemeinsame Studie von TenneT und Gasunie über die Zukunft des Energiesystems in Deutschland und den Niederlanden. Sie gibt Aufschluss über die wesentlichen Veränderungen, die im derzeitigen, von fossilen Brennstoffen dominierten Energiesystem erforderlich sind, um die Pariser Klimaziele (COP21) bis 2050 umzusetzen. Der Infrastrukturausblick betrachtet dabei drei unterschiedliche Szenarien zum zukünftigen Energiesystem 2050, die auf Erkenntnissen verschiedener Studien beruhen.
Die wichtigsten Ergebnisse
2050 werden die bestehenden Strom- und Gasinfrastrukturen im zukünftigen Energiesystem eine entscheidende Rolle spielen und sich ergänzen: Der direkte Transport von Strom in die Sektoren, in denen eine Elektrifizierung möglich ist, bleibt auch 2050 die beste und kostengünstigste Option. Eine Option für die anderen Sektoren kann die Umwandlung von Strom in (nachhaltige) Gase wie grüner Wasserstoff oder Methan sein. 2050 werden so bis zu 30 Prozent des Verbrauchs in Deutschland durch Strom und bis zu 40 Prozent durch in Wasserstoff und Methan umgewandelten Strom gedeckt werden.
Zwar werden bis 2050 zusätzliche Stromspeicher (z.B. Batteriespeicher, Pumpspeicher) zur Verfügung stehen. Dennoch braucht das Energiesystem in Zukunft Gaskavernen, da sie mit ihrer großen Kapazität erneuerbare Energien saisonal und langfristig speichern können. Dadurch ist es möglich, Flexibilität für regelmäßige saisonale Effekte wie etwa Zeiten sehr geringer Solar- und/oder Windstromerzeugung in längeren Kälteperioden vorzuhalten. Die bestehenden Speicherkapazitäten für Methan in Deutschland reichen auch für den zukünftigen Bedarf (zwischen 30 und 60 TWh) aus, während die Kapazität der Gaskavernen teils erhöht werden muss, um den Bedarf zu decken (zwischen ca. 30 und 75 TWh).
Power-to-Gas spielt wichtige Rolle
Power-to-Gas wird eine wichtige Rolle im zukünftigen Energiesystem spielen. Aus (überschüssiger) Sonnen- und Windenergie können so große Mengen an Wasserstoff gewonnen werden. Dabei sollten Power-to-Gas-Anlagen in der Nähe von erneuerbaren Erzeugungsanlagen errichtet werden, um zu vermeiden, dass erneuerbarer Strom erst über weite Strecken zu ihnen transportiert werden muss. Ansonsten könnte dies zu einer Überlastung des Stromnetzes und damit zu einem höheren Netzausbaubedarf führen. Daher müssen Standort, Kapazität und Betrieb von Power-to-Gas-Anlagen mit den Strom- und Gasnetzbetreibern koordiniert werden.
Bis 2050 wird sich durch die Elektrifizierung des Marktes und die steigende erneuerbare Erzeugung der Stromtransport in Deutschland erhöhen. Um dies zu leisten, müssen die Stromnetze adäquat ausgebaut werden. Gleichzeitig können die Kopplung der Strom- und Gasnetze und Power-to-Gas dazu führen, diesen zukünftigen Netzausbaubedarf zu reduzieren.