Gas- und Wärmenetze dienen als Energiespeicher

Gas & Wärmenetze speichern Strom

Viele sehen im Gas den idealen Energiespeicher für die Zukunft. Man kann damit zeitlich unbegrenzt Energie aus erneuerbaren Quellen speichern und Gas und Wärmenetze sind in Deutschland flächendeckend vorhanden; es muss also keine neue Infrastruktur aufgebaut werden. Braucht man Energie, wie zum Beispiel im Winter, wird das Gas einfach wieder in Strom oder Wärme umgewandelt. Viel zu aufwändig un teuer argumentieren Gegner dieser „Power to Gas“ genannten Technologie. Wissenschaftler untersuchten nun im Projekt Multi-Grid-Storage, wie sich Energie in Form von Wärme oder Gas am besten puffern lässt.


Flexible Stromversorgung

Wärme- und Gasnetze können Schwankungen im Stromnetz ausgleichen. Doch wie flexibel kann überschüssiger Strom indirekt gespeichert werden? Wissenschaftler untersuchten im Projekt Multi-Grid-Storage, wie er sich in Form von Wärme oder Gas am besten puffern lässt und als elektrische Energie wieder zur Verfügung steht, sobald er benötigt wird.

Im Forschungsprojekt Multi-Grid-Storage analysierten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM wie die Strom-, Gas- und Wärmeversorgung verknüpft werden können, um eine unflexible Stromerzeugung auszugleichen. Energie aus überschüssigem Strom kann über Elektrokessel oder Wärmepumpen in ein Wärmenetz beziehungsweise durch Elektrolyse als Gas ins Gasnetz eingebracht werden.

„Wenn am gleichen Netz eine Anlage zur Stromerzeugung angeschlossen ist – etwa eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage –, wird Strom aus dem System quasi ausgespeist“, erklärt Max Fette, Projektleiter des Multi-Grid-Storage-Projektes.

Gas & Wärmenetze speichern Strom
Die Grafik zeigt mögliche Interaktionen innerhalb des Projektes Multi-Grid-Storage zwischen den Energiesektoren, sowie eine Auswahl von wichtigen Umwandlungstechnologien. © Fraunhofer IFAM

Eine Umwandlungskette aus Elektrolyseur, optional in Kombination mit einer Methanisierungsanlage, Gasnetz und KWK-Anlage kann als sogenannte Speicherkette verstanden werden. Gleiches gilt – wenn auch nur bilanziell – für eine Kette aus Elektrokessel beziehungsweise Wärmepumpe, Wärmenetz und KWK-Anlage. In diesem Fall wird nicht die Wärme selbst zurückverstromt, sondern vielmehr das Gas, welches dadurch eingespart wurde, dass die Wärme aus Strom und nicht aus Gas erzeugt wurde. Speicherketten erfüllen also die gleiche Funktion wie klassische Stromspeicher. In einem ersten Schritt stellten Forscher des Projektes Multi-Grid-Storage – kurz MuGriSto – Effizienz und Kosten der unterschiedlichen Speicherketten gegenüber. „Wärmeketten können schon heute vergleichsweise effizient und kostengünstig sein“, sagt Max Fette und ergänzt: „Diese erste Analyse zeigte, dass die Kosten der ‚Gasketten’ momentan weit über denen der anderen untersuchten Speicherketten liegen.“

Die Wissenschaftler analysiert zunächst den Strommarkt

Die Wissenschaftler entwickelten darüber hinaus ein Modell, MuGriFlex genannt. Es berechnet Wechselwirkungen unterschiedlicher Energiewandler innerhalb einer wärme- oder gasbasierten Speicherkette. Das Modell analysiert Energiewandlungsketten hinsichtlich wirtschaftlicher und technischer Aspekte, die abhängig von variablen Anlagenkenndaten und energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen sind.

ueberschussstrom
So funktioniert eine Power to Gas Anlage schematisch. Überschüssige erneuerbare Energie wird mittels Elektrolyse in Methan-Gas umgewandelt und ist so immer verfügbar.

Subventionen sind schlecht

Hierbei fanden die Wissenschaftler heraus, dass bestimmte Rahmenbedingungen, wie zum Beispiel Netzentgelte, nachteilig für die flexible Nutzung aus Wärme- und Gasnetzen sind. Daher entwickelten die Forscher Vorschläge, um bestehende Rahmenbedingungen zu ändern. „Unsere Analysen zeigen, dass bei Eingriffen in die Rahmenbedingungen jedoch Vorsicht geboten ist. Zum Beispiel kann eine geringfügige Veränderung der Abgaben auf Strom für Power-to-Heat-Anlagen dazu führen, dass der Betrieb von Wärmepumpen in Stunden attraktiv wird, in denen die Wärmepumpe nicht systemdienlich ist. Denn sie würden zu dieser Zeit die Residuallast weiter vergrößern“, führt der Projektleiter weiter aus.

Weitere Infos zum Projekt MuGriSto gibt es auf dem Portal der Forschungsinitiative Energiespeicher >>

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