26. Juni 2019:  Die Einspeisung von PtG-Anlagen ins Erdgasnetz führt zu einem Gasgemisch, das unter anderem synthetisches Methan und Wasserstoff (H2) enthält – es entsteht ein neues, buntes Bild bei der Gasversorgung. Von Kirstin Ganz, Christa Dufter, Tobias Hübner, Timo Kern und Serafin von Roon

Gasförmige Energieträger sind auch mit der Energiewende ein wichtiger Bestandteil der Energieversorgung, da neben vergleichsweise niedrigen Emissionen von Erdgas außerdem Flexibilität durch die Power-to-Gas-Technologie (PtG) bereitgestellt werden kann. Die Einspeisung von PtG-Anlagen ins Erdgasnetz ändert jedoch die Gaszusammensetzung von reinem Erdgas zu einem Gasgemisch, das unter anderem synthetisches Methan und Wasserstoff (H2) enthält – es entsteht ein neues, buntes Bild bei der Gasversorgung, vgl. die nachfolgende Abbildung.

 

gasversorgung im wandel

 

Statt nur Erdgas aus Russland und vielleicht Norwegen, wie es vor 50 Jahren der Fall war, werden die deutschen Gasverbraucher auch mit LNG (flüssiges Erdgas) aus beispielsweise der USA, Biogas aus der heimischen Produktion und synthetischen Gasen aus PtG versorgt. Die Gasverbraucher sind zum einen Haushalte mit Gasthermen für Heizung und Warmwasser, aber auch Gastankstellen und Industriestandorte.

Herausforderungen von veränderter Gasqualität für die Verbraucher

Die geänderte Gaszusammensetzung stellt die Gasverbraucher vor ganz unterschiedliche Herausforderungen. Die Gastanks in Gasautos vertragen nach jetzigem Stand nur 2 Vol-% H2, wohingegen Gasthermen in Haushalten im Allgemeinen sehr robust sind. Bei der Industrie ist eine generelle Aussage nicht möglich, da der Sektor sehr heterogen ist, und jeder Prozess ganz unterschiedlich auf eine variierende Gaszusammensetzung reagiert. Um dennoch die Herausforderungen für die Industrie analysieren und kategorisieren zu können um, werden für verschiedene H2 Einspeisesituationen die technischen Faktoren bestimmt und mit Hilfe dieser Faktoren der Handlungsbedarf und die zusätzlichen Kosten für die Industrie analysiert. Die Analyse wird abgerundet mit einem Beispiel für diese H2-Einspeisesituationen, um es greifbarer zu machen. Die Informationen werden in Form von Steckbriefen festgehalten. Die verschiedenen H2 Einspeisesituationen werden nachfolgend kurz vorgestellt. 

Die erste H2 Einspeisesituation stellt die Situation für eine konstante Versorgung mit erneuerbaren Gasen dar. Dies ist beispielsweise die Einspeisung einer PtG- oder Biogasanlage, die ständig unter Volllast betrieben werden. Die zweite H2 Einspeisesituation basiert auf einem schwankenden, aber planbaren Volumenanteil erneuerbarer Gase im Gasgemisch. Hier wird also von wechselnden Gaszusammensetzungen ausgegangen, beispielweise durch die volatile Einspeisung einer PtG-Anlage in der Nähe eines Windparks, welche überschüssigen Strom in H2 umwandelt. Die letzte H2 Einspeisesituation stellt die größten Herausforderungen an die Industrie, da hier von nicht planbaren Schwankungen ausgegangen wird, welche zum Beispiel durch die Erbringung von Regelleistung durch PtG-Anlagen oder Prognosefehlern für EE-Erzeugung auftreten können.

Fazit

Die Entwicklung der Steckbriefe sowie die Interviews mit Branchenvertretern haben gezeigt, dass die Industrie vor sehr unterschiedlichen Herausforderungen steht. Jeder Prozess reagiert unterschiedlich auf Schwankungen der Gasqualität. Mit diesen Steckbriefen wird ein Beitrag zur Systematisierung und zum Abbau der verschiedenen Hemmnisse in der Industrie geleistet, um den Zugang zu der Thematik PtG und H2-Einspeisung zu erleichtern. Mit den entwickelten Steckbriefen können die einzelnen Prozesse der Industrie nun analysiert und bezüglich H2-Einspeisung bewertet werden. Die vollständigen Steckbriefe finden Sie hier.

Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03SFK3O0 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.