Power-to-Gas als Technologie zur Sektorkopplung in zukünftigen erneuerbaren Energiesystemen
Kann Methan aus erneuerbarem Strom, wie Wind und Photovoltaik, eine wesentliche Rolle in unserem zukünftigen Energiesystem einnehmen und zu welchen Bedingungen?
Im H2020-Projekt STORE&GO wurde mit einem Projektkonsortium bestehend aus 27 Partnern aus ganz Europa untersucht, wie die Produktion von grünem Methan mittels Power-to-Gas als Grundpfeiler einer sektorübergreifenden Energiewende dienen kann. Dazu wurden unterschiedliche Power-to-Gas-Technologien in Form von 3 Demonstrationsanlagen in Deutschland, Italien und der Schweiz untersucht und verglichen.
Wir als Energieinstitut an der JKU Linz beschäftigten uns dabei vor allem mit Analysen zu techno-ökonomischen Entwicklungen, den rechtlichen Rahmenbedingungen, sowie der sozialen und öffentlichen Akzeptanz in Zusammenhang mit den Prozessen und Technologien hinter Power-to-Gas.
Um Potenziale für eine zukünftige Reduktion der Investitionskosten, die sich durch einen weitreichenden Einsatz der Technologie ergeben können, besser abschätzen zu können haben wir zukünftige Marktpotenziale analysiert und mithilfe eines eigens entwickelten detaillierten Lernkurvenmodells resultierende Lernkurven und Skalierungseffekte bis zum Jahr 2050 bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass
Um Potenziale für eine zukünftige Reduktion der Investitionskosten, die sich durch einen weitreichenden Einsatz der Technologie ergeben können, besser abschätzen zu können haben wir zukünftige Marktpotenziale analysiert und mithilfe eines eigens entwickelten detaillierten Lernkurvenmodells resultierende Lernkurven und Skalierungseffekte bis zum Jahr 2050 bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass
- bisher kaum betrachtete übergreifende Lerneffekte zwischen den eingesetzten Technologien einen wesentlichen Einfluss auf die Lernkurven der Einzeltechnologien haben,
- ein globales Bedarfspotential für Power-to-Gas im Umfang von 4530 GW an elektrischer Elektrolyseleistung zu erwarten ist,
- ein Kostenreduktionspotenzial von >75% durch Bedienung dieses Marktpotenzials und Up-Scaling im Multi-MW-Leistungsbereich vorhanden ist.
Die Ergebnisse wurden darüber hinaus in zwei wissenschaftlichen Artikel zum Lernkurvenmodell „Estimating future costs of power-to-gas – a component-based approach for technological learning“ (https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.09.230) und den resultierenden Anlagen- und Produktkosten bis 2050 „Projecting cost development for future large-scale power-to-gas implementations by scaling effects“ (https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.114780) veröffentlicht.
Ein weiterer Artikel behandelt den Einfluss von Power-to-Gas-Infrastruktur und entsprechenden Anlagen auf die soziale Akzeptanz von Energiegemeinschaften: „Designing local renewable energy communities to increase social acceptance: Evidence from a choice experiment in Austria, Germany, Italy, and Switzerland“ (https://doi.org/10.1016/j.enpol.2019.06.067).
Das Projekt STORE&GO wurde von der europäischen Kommission im Rahmen des Programms Horizon 2020 finanziert. Weitere Informationen zum Projekt und veröffentlichte Ergebnisse sind unter www.storeandgo.info abrufbar.
Projekte
cactus
Austria’s climate neutrality: An in-depth evaluation of the potential contribution of CCU and CCS for the Austrian long-term climate goals
EnergyHyWay
Potenzialbetrachtung der großtechnischen Speicherung und Nutzung von H2 in elementarer und chemisch gebundener FormDatenkreise Energiewirtschaft
Erstellung einer Stakeholder- und Diskussions-Basis zur langfristigen Etablierung eines „Datenkreises Energiewirtschaft“SDG STRIKER – Scoring Goals for Sustainability
Energy Efficiency through behaviour change transition strategiesCascade
A comprehensive toolbox for integrating low-temperature sub-networks in existing district heating networksHyFlow
Development of a sustainable hybrid storage system based on high power vanadium redox flow battery and supercapacitor – technologySolarCircle
Beurteilung von Advanced Materials in Emerging Solar Technologies unter besonderer Berücksichtig der KreislaufwirtschaftCORALIS
Creation Of new value chain Relations through novel Approaches facilitating Lon-term Industrial SymbiosisDanuP-2-Gas
Innovative model to drive energy security and diversity in the Danube Region via combination of bioenergy with surplus renewable energyHUGO
Einsatzmöglichkeiten und Schnittstellen von H2-Brennstoffzellen- und Batterietechnologie in der Straßengüterverkehrslogistik durch Tourenplanung und -OptimierungCO2Hy-OÖ
Herstellung höherer Kohlenwasserstoffe unter Einbeziehung von CO2 aus industriellen Prozessen und grünem Wasserstoff am Standort OberösterreichSynERecy
Entwicklung innovativer Wertschöpfungsketten zur optimalen Nutzung von Synergien zwischen Kunststoffrecycling und EnergiesystemeCREW – establishing Community Renewable Energy Webs
Energy Efficiency through behaviour change transition strategiesSET-Plan
Begleitung der Aktivitäten des Klima- und Energiefonds in der Set-Plan Action 6 Energieeffizienz in der IndustrieÖsterreichs Weg zu einer klimaverträglichen Gesellschaft und Wirtschaft (2018-2019)
Beiträge einer ökologischen SteuerreformOpenEntrance – Open ENergy TRansition ANalyses for a low-carbon Economy
An open platform for energy system modellingPV-go-Smart (2017-2019)
Datennutzung in PV-Netzwerken: Smarte Analysen & Prognosen, deren Einsatzszenarien und Entwicklung von GeschäftsmodellenRLS-Energy Network
wissenschaftliches Netzwerk im Rahmen der Konferenz der Regierungschefs der Partnerregionen Bayern, Georgia, Oberösterreich, Québec, São Paulo, Shandong und WestkapSonnWende+ (2018-2019)
Effiziente Lösungen für Photovoltaik-Energiemanagement basierend auf Blockchain-TechnologieBAMBOO
Boosting New Approaches For Flexibility Management By Optimizing Process Off-Gas And Waste UseSMARTEES
Social Innovation Modelling Approaches to Realizing Transition to Energy Efficiency and SustainabilityS-PARCS
Envisioning and Testing New Models of Sustainable Energy Cooperation and Services in Industrial ParksLIGNOFLAG
Commercial flagship plant for bioethanol production involving a bio-based value chain built on lignocellulosic feedstockAnpassung Mobilitäts-Infrastruktur
Notwendige Anpassungen der oö. Energieinfrastruktur zur Implementierung alternativer Antriebstechnologien (E-Mobilität und Gas-Mobilität)HydroMetha
Development of a stationary electricity storage system via high temperature co-electrolysis and catalytic methanationUnderground Sun Conversion (2018-2021)
Renewable Energy Storage and Conversion by in-situ biological Methanation in porous Underground Gas ReservoirsRenewable Steel Gases (2017-2020)
Einbindung erneuerbarer Energie in die Stahlproduktion zur Energieeffizienzsteigerungund Reduktion der CO2-EmissionenRenewables4Industry (2017)
Abstimmung des Energiebedarfs von industriellen Anlagen und der Energieversorgung aus fluktuierenden ErneuerbarenPEAKapp (2016-2019)
Personal Energy Administration Kiosk application: an ICT-ecosystem for Energy Savings through Behavioural Change, Flexible Tariffs and FunLEAFS
Integration of Loads and Electric Storage Systems into advanced Flexibility Schemes for LV Networksheat_portfolio (2015-2017)
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Netzstabilisierung und Optimierung des Verteilnetzes durch Einsatz von “Flexible AC Distribution Systems”Store&Go (2016-2019)
Innovative large-scale energy STORagE technologies AND Power-to-Gas concepts after OptimisationModiSys Power (2016-2018)
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Sondierung neuer Konzepte für zukünftige Energietransformationen im Linzer WärmesystemConnect Hydro (2016-2017)
Erhöhung der Energieproduktion von Kleinwasserkraftanlagen durch eine vernetzte intelligente SteuerungEE-Methan aus CO2 (2013-2016)
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Integration eines Batteriespeichers zur optmierten Wasserstoffproduktion via Power-to-Gas: Technoökonomische Sondierung ProjektstatusSmart Exergy Leoben (2015-2016)
Exergetische Optimierung der Energieflüsse für eine smarte Industriestadt LeobenOö. Wasserkraftpotentialanalyse (2015)
Abschätzung und Evaluierung des energetischen Revitalisierungs- und Ausbaupotentials an umweltgerechten Standorten an mittleren und größeren Gewässern in OberösterreichTE+ (2015-2016)
Effizienzsteigerung von Thermoelektrizität durch Vermeidung von phononischem WärmeübertragChiBio
Development of an integrated biorefinery for processing chitin rich biowaste to specialty and fine chemicals (ChiBio)Smart Energy Services (2014-2016)
Kompetenzvertiefung für Unternehmen zur Entwicklung neuer Services im Geschäftsbereich „intelligente Netze“Black Ö.2 (2013-2014)
Blackouts in Österreich Teil II - Blackoutprävention und -intervention im österreichischen StromnetzAminomax (2014-2015)
Steigerung der Aminosäureausbeute im Konzept der grünen Bioraffinerie durch biotechnologische und verfahrenstechnische MaßnahmenAUT@ISGAN (2013-2018)
Internationale Kooperation im Rahmen des ISGAN-ANNEX 3 und nationale DisseminationEnergetische Auswirkungen bei Umsetzung des NGP (2012)
Analyse der Auswirkungen der bis 2015 in Umsetzung des NGP zu setzenden wasserwirtschaftlichen Maßnahmen und möglichen technischen Revitalisierungs- und Kompensationsmaßnahmen auf die Energiewirtschaft in OberösterreichSimulationsmodell „MOVE“
Modell zur Simulation der oberösterreichischen Volkswirtschaft mit Schwerpunkt EnergieRegStore (2011-2014)
Entwicklung von Verfahren zur Speicherung von regenerativem Strom unter CO2-Bindung durch Elektro-BiotechnologieAsset (2012-2014)
Integrierte Bewertung von finanzpolitischen Instrumenten zur Reduktion von Treibhausgasemissionen im StraßenverkehrBlack Ö.1 (2009-2011)
Blackouts in Österreich Teil I – Analyse der Schadenskosten, Betroffenenstruktur und Wahrscheinlichkeiten großflächiger StromausfälleRel.TELEWORK (2010-2011)
Die Relevanz von Teleworking im aktuellen Umfeld der veränderten Anforderungen an die österreichische MobilitätsstrukturDemonstrationsanlage Grüne Bioraffinerie (2011)
Demonstrationsanlage zur Gewinnung von Milchsäure und Aminosäuren aus Silagen von Dauergrünland und Feld-futter bei der Biogasanlage der Ökoenergie Utzenaich GmbH
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