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Szenariorahmen zum Netzentwicklungsplan Strom 2035_Version 2021

Für einen sicheren und zuverlässigen Netzbetrieb müssen zwei Grundprinzipien immer erfüllt sein: Es muss zu jedem Zeitpunkt exakt so viel Strom bereitgestellt werden, wie gerade verbraucht wird, und der Strom muss von den Erzeugungseinheiten zu den Verbrauchern gelangen, ohne dabei Überlastungen im Netz zu verursachen. Die deutschen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) 50Hertz, Amprion, TenneT und TransnetBW stehen in dieser Verantwortung und machen gemeinsam das deutsche Stromnetz zu einem der stabilsten und zuverlässigsten weltweit.

Szenariorahmen zum Netzentwicklungsplan Strom 2035, Version 2021 – Entwurf der ÜNB 50 5.3.4 Power-to-Gas 5 Stromverbrauch Bei Power-to-Gas erfolgt eine differenzierte Betrachtung von Power-to-Methan und Power-to-Wasserstoff. Letzteres wird in den Szenarien als maßgeblichere der beiden Technologien angenommen. Da synthetisch erzeugtes Methan stoffgleich zu fossilem Erdgas ist, kann es zwar grundsätzlich unmittelbar in die bestehende Erdgas-Infrastruktur integriert und in erdgasbasierten Endanwendungen genutzt werden. Zur Erzeugung von synthetischem Methan wird jedoch zusätzlich zur Elektrolyse eine lokale CO 2 -Quelle benötigt. Darüber hinaus ist aufgrund des deutlich geringeren Wirkungsgrades durch den zusätzlichen Prozessschritt der Methanisierung ein wirtschaftlicher Betrieb schwerer darstellbar als bei Power-to-Wasserstoff-Anlagen. Wasserstoff kann sowohl stofflich als auch energetisch vielseitig genutzt werden. Der absehbar größte Bedarf an stofflicher Nutzung von Wasserstoff existiert in der chemischen Industrie. Hier wird Wasserstoff verwendet, um Basischemikalien herzustellen. Das betrifft beispielsweise die Ammoniak- und Methanol-Synthese, die über die Hinzugabe von Wasserstoff gesteuert wird. Darüber hinaus kann Wasserstoff in Raffinerien zur Herstellung von Benzin und Diesel genutzt werden (Hydrocracken). Neben der chemischen Industrie wird zukünftig auch in der Stahlerzeugung ein hoher Bedarf an Wasserstoff erwartet. Hintergrund ist die Substitution von Koks als Reduktionsmittel bei der Veredlung von Eisen. Hierfür ließe sich auch Wasserstoff nutzen, was mit einer erheblichen Reduzierung der Emissionen verbunden wäre. Neben der stofflichen Nutzung von Wasserstoff bietet auch die energetische Nutzung ein hohes Potenzial zur Realisierung von Emissionsreduktionen, beispielsweise über die Nutzung von Brennstoffzellenautos, aber auch im Schienen-, Schiffs- und Flugverkehr. Um kurzfristig fossiles Erdgas zu substituieren, kann Wasserstoff auch in geringen Anteilen in die bestehende Erdgas-Infrastruktur eingeleitet werden. Für den vorliegenden Szenariorahmenentwurf wird insbesondere der zukünftige Wasserstoffbedarf im Industriesektor betrachtet. In den Sektoren Gebäude und Verkehr steht der Einsatz von Wasserstoff in Konkurrenz zu einer direkten Elektrifizierung, welche tendenziell mit höheren Wirkungsgraden verbunden ist und im Netzentwicklungsplan über die Abbildung von Elektromobilität und Power-to-Heat-Anwendungen Berücksichtigung findet. Die folgende Tabelle zeigt den für den Szenariorahmenentwurf des Netzentwicklungsplans Gas ermittelten Wasserstoffbedarf im Industriesektor. Darauf aufbauend zeigt Abbildung 12 den interpolierten Bedarf je Bundesland für das Jahr 2035. Tabelle 19: Prognostizierter Wasserstoffbedarf im Industriesektor Wasserstoffbedarf im Industriesektor [TWh] 2017 2030 2040 2050 69 77 80 110 Quelle: FfE, Szenariorahmenentwurf NEP Gas 2020-2030 23 23 https://www.fnb-gas.de/media/fnb_gas_2020_1_sr_konsultation_de.pdf

Szenariorahmen zum Netzentwicklungsplan Strom 2035, Version 2021 – Entwurf der ÜNB 51 A0: Prognostizierter Wasserstoffbedarf in der Industrie für das Jahr 2035 je Bundesland Abbildung 12: Prognostizierter Wasserstoffbedarf im Industriesektor nach Bundesland in 2035 5 Stromverbrauch 40 35 30 25 20 15 10 Bedarf in TWh 5 0 Baden- Württemberg Bayern Berlin Brandenburg Bremen Hamburg Hessen Mecklenburg- Vorpommern Niedersachsen Nordrhein- Westfalen Rheinland- Pfalz Saarland Sachsen Sachsen- Anhalt Schleswig- Holstein Thüringen Quelle: Ffe, FfE, Szenariorahmenentwurf NEP NEP Gas Gas 2020-2030 2020-2030 Die oben gezeigten Energiemengen stellen den gesamten Wasserstoffbedarf im Industriesektor dar. Wie dieser Bedarf in Zukunft gedeckt wird, ist unter anderem auch von politischen Entscheidungen abhängig. Für den vorliegenden Szenariorahmenentwurf konnte die Wasserstoffstrategie der Bundesregierung noch nicht berücksichtigt werden. Ob Wasserstoff in Zukunft zu großen Teilen importiert oder dezentral zur Eigenversorgung erzeugt wird, kann dabei große Auswirkungen auf den Netzentwicklungsbedarf haben. Unabhängig davon, ob es in Zukunft ein überregionales Wasserstoffnetz in Deutschland geben wird, ist jedoch davon auszugehen, dass zumindest ein Teil der Wasserstoffversorgung durch Power - -to-Gas-Anlagen erfolgen wird, welche unmittelbar an den Industriestandorten stehen. Während diese industrienahen – und damit eher erzeugungsfernen – Anlagen tendenziell zu einem höheren Transportbedarf im Übertragungsnetz führen, werden im Szenario C 2035 zusätzliche netzorienterte Anlagen berücksichtigt, die dabei helfen können Netzengpässe zu vermeiden. Eine Basis der mindestens anzunehmen Anlagen bilden in allen Szenarien die Power-to-Gas-Projekte, die sich bereits in Betrieb oder im Bau befinden, sowie solche, für die den ÜNB konkrete Planungen bekannt sind. Außerdem werden die „Grüngas“-Projekte des Szenariorahmens für den Netzentwicklungsplan Gas 24 berücksichtigt, sofern diese schon über konkrete Standorte und Leistungsangaben verfügen. Damit werden auch die genannten, geplanten Großelektrolyseure in der Stahlindustrie berücksichtigt. In Szenario A 2035 werden darüber hinaus eher konservative Annahmen zu installierten Power-to-Wasserstoff-Kapazitäten zugrunde gelegt, da hier, wie im Szenariodesign beschrieben, die Sektorenkopplung am wenigsten stark ausgeprägt ist. Insgesamt werden in dem Szenario 2,5 GW an Power-to-Wasserstoff-Anlagen angenommen. In den Szenarien B 2035 und C 2035 wird dagegen von einer installierten Leistung von jeweils 4,5 GW an Industriestandorten ausgegangen. In Szenario B 2040 steigt dieser Wert auf 7 GW. Dabei wird die Leistung, die über die bekannten Projekte hinausgeht, jeweils auf Grundlage der landkreisscharfen Prognose 25 zum zukünftigen Wasserstoffbedarf in der Industrie regionalisiert. In Szenario C 2035 wird darüber hinaus angenommen, dass es weitere Anreize für Power-to-Wasserstoff-Anlagen gibt, die primär netzorientiert verortet werden. Sie sollen helfen, Überlastungen im Übertragungsnetz zu vermeiden und die Integration erneuerbarer Energien zu steigern. Hierfür sind im Szenario C 2035 weitere 3 GW vorgesehen, die auf Standorte mit hoher Einspeiseleistung aus Windenergieanlagen (onshore und offshore) vornehmlich in den Bundesländern 24 vgl. Szenariorahmen für den Netzentwicklungsplan Gas 2020-2030 S. 31 sowie https://www.fnb-gas.de/netzentwicklungsplan/nep-datenbank/ 25 Vgl. Szenariorahmen zum Netzentwicklungsplan Gas 2020-2030 https://www.fnb-gas.de/media/2019_08_16_nep-gas-2020-2030_szenariorahmen_final.pdf

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