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AEE Renews Spezial - Energiespeicher

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Technologien und ihre Bedeutung für die Energiewende

30 RENEWS SPEZIAL RENEWS

30 RENEWS SPEZIAL RENEWS SPEZIAL 31 stellt den größten Anteil am Energiebedarf der Industrie: Von den 718 Mrd. kWh des industriellen Energieverbrauchs im Jahr 2016 sind circa 66 Prozent (476 Mrd. kWh) auf die Prozesswärme zurückzuführen, wovon die Erneuerbaren Energien lediglich fünf Prozent ausmachen56. Temperaturen unter 300 Grad Celsius sind gut erschließbar für Solarthermie, Tiefengeothermie und Wärmepumpen. Bei der Betrachtung des Prozesswärmebedarfs aller Wirtschaftszweige wird deutlich, dass lediglich ein Viertel davon ein Temperaturniveau von unter 500 Grad Celsius benötigt. Der Großteil des Prozesswärmebedarfs fällt hingegen auf den Temperaturbereich über 500 Grad Celsius57. Aufgrund der Temperaturbegrenzung der genannten Technologien empfiehlt sich der Einsatz von Bioenergie bei der Prozesswärme insbesondere im Hochtemperaturbereich. Vor allem biogene Gase (Biogas, Biomethan) haben eine relevante Rolle bei der Energieversorgung der Zukunft. Für das Jahr 2050 liegt das in den Szenarien beschriebene Potenzial zwischen 26 Mrd. kWh und 200 Mrd. kWh. Im Verkehr kann Biomethan als Kraftstoff für Fahrzeuge mit Gasmotor bereits relativ kurzfristig dazu beitragen, den Ausstoß an Treibhausgasen zu senken, da sein CO₂-Ausstoß unter dem von Diesel oder Benzin liegt. Hinzu kommt, dass Gasfahrzeuge auch die Schadstoffbelastung (Stickoxide, Feinstaub, Kohlenmonoxid) gegenüber Flüssigkraftstoffen reduzieren. Im Wärmebereich wird 2030 ein Wärmeverbrauch aus Biogas und Biomethan zwischen 15 Mrd. kWh und 25 Mrd. kWh angenommen. Im Jahr 2050 gehen die Werte noch deutlicher auseinander. Im Stromsektor wird in den meisten Studien der Fokus auf eine qualitative Optimierung gelegt, das heißt, Strom aus Biogas oder Biomethan wird flexibel am Strombedarf und auf die Bereitstellung von Systemdienstleistungen für eine stabile Stromversorgung ausgerichtet. Die Rolle von biogenen Gasen für die Energiewende wird sich somit fundamental ändern. Hinsichtlich der eingesetzten Biomasse für biogene Gase erwarten die meisten Studien mengenmäßig keine großen Zuwächse. Zusammenfassend wird die Bioenergie ein wichtiger Teil eines Energiesystems der Zukunft sein. 5.2 STROMSEKTOR: FLEXIBLE BIOGASANLAGEN Aufgrund ihrer Speicherbarkeit ist die Rolle der Bioenergie vor allem im Stromsektor im Wandel begriffen. Früher reizten die Rahmenbedingungen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes einen rund um die Uhr konstanten Betrieb mit gleichmäßiger Stromerzeugung an. Nun sollen insbesondere Biogasanlagen für den flexiblen Ausgleich der fluktuierenden Wind- und Solarstromerzeugung sorgen statt wie bisher im Grundlastbetrieb zu laufen. Gefragt ist ein flexibler und bedarfsgerechter Betrieb zu Zeiten hoher Stromnachfrage und geringer Einspeisung aus Sonne und Wind, gelenkt durch die Preissignale am Strommarkt. Die bisher oft wärmegeführt betriebenen Anlagen müssen hierfür jedoch mit größeren Gasspeichern und Wärmespeichern ausgestattet werden. Erste Anreize dafür lieferte seit 2012 die Flexibilitätsprämie im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Die Flexibilitätsprämie stellt eine finanzielle Unterstützung für die Betreiber von Biogas– bzw. Biomethan-BHKW, die die installierte Leistung ihrer BHKW steigern, um die Stromerzeugung von Biogas-BHKW stärker an der Stromnachfrage auszurichten. Voll flexibilisierte Biogasanlagen verfügen über eine gegenüber dem Grundlastbetrieb bis zu fünfmal so hohe installierte Leistung zur Stromerzeugung. Um die gleichbleibende Menge Biogas über mehrere Tage speichern zu können, nutzen sie vor Ort Biogasspeicher. Damit die vom BHKW versorgten Wärmenutzer nicht frieren, wenn das BHKW heruntergefahren wird, kommen auch größere Wärmespeicher 56 BMWi: Energiedaten: Gesamtausgabe. 2019 57 AEE: Erneuerbare Energie für die Industrie. 2017 zum Einsatz. Bei einer flexiblen Fahrweise von Biogas-BHKWs reagieren Anlagenbetreiber auf Preisschwankungen an der Strombörse oder Steuersignale der Netzbetreiber58. Ende August 2019 hat die Bundesnetzagentur jedoch gemeldet, dass der festgelegte Deckel von 1.000 Megawatt (MW) für den Erhalt der Flexibilitätsprämie bei Biogas ausgeschöpft ist. Damit sinkt der wirtschaftliche Anreiz für Biogasanlagen-Betreiber, auf eine flexible Fahrweise umzustellen. Laut Fachverband Biogas stellen die aktuell in Deutschland installierten Biogasanlagen eine gesicherte Leistung von rund 5.000 MW bereit. 1.000 MW davon seien flexible Pufferleistung, um die Stromerzeugung systemdienlich an den Bedarf anzupassen. Bei einer konsequenten Flexibilisierung könne die Biogasbranche die Leistung auf mindestens 10.000 MW steigern, ohne den Substratinput zu erhöhen. Damit dieses zusätzliche Potenzial der weiteren Anlagenflexibilisierung erschlossen werden könne, müsse der Förderdeckel im EEG weg oder zumindest deutlich erhöht werden.59 Biogas auf dem Weg zum flexiblen Strom- und Wärmeangebot Wird Biogas nicht rund um die Uhr, sondern bedarfsgerecht genutzt, hilft dies Biogas Stromnetz auf dem Weg und zum Strommarkt flexiblen Strom- und Wärmeangebot Wird Biogas nicht rund um die Uhr, sondern bedarfsgerecht genutzt, hilft das dem Stromnetz und -markt EEG 2000 Ausschreibung 2017 Mit Flexibilitätsprämie Biogasspeicher Biogas Blockheizkraftwerk 500 kW mind. 2 x 500 kW max. 5 x 500 kW Quelle: Eigene Darstellung, Stand: 8/2017 © 2017 Agentur für Erneuerbare Energien e.V. Wärme Wärmeabnehmer Wärmeabnehmer Wärmeabnehmer und Wärmespeicher Einige Betreiber von Biogas-BHKWs haben bereits in eine Flexibilisierung investiert. Viele andere Landwirte und Banken schrecken allerdings noch vor den notwendigen Investitionen zurück. Insgesamt wird das Potenzial der KWK zur Flexibilisierung des Stromsektors noch zu wenig genutzt. Die Preisschwankungen an der Strombörse sind aufgrund des Überangebots so gering, dass sich eine Strom Strombörse und Netzbetreiber Strombörse und Netzbetreiber 58 AEE: Energie-Update 59 Fachverband Biogas: „Flexdeckel“ voll: Biogasbranche ausgebremst. 2019 500 kW 1.000 kW 2.500 kW 1.500 kW 1.000 kW 24:00 12:00 24:00 voll 18:00 flexibilisiert 6:00 Grundlast 18:00 6:00 Tages- 18:00 fahr- 6:00 plan 12:00 24:00 12:00 1.000 kW 500 kW 500 kW Quelle: DLR 2016, Stand: 6/2017

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