Publikumsgespräch „Sektorkopplung – neues Zusammenspiel zwischen Strom, Gas, Wärme und Verkehr“

Österreich hat sich verpflichtet, den CO2-Ausstoß bis 2030 um 36 % zu reduzieren. Der Strombedarf soll im Jahresdurchschnitt zu 100 % aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden können, die Emissionen im Bereich Mobilität sollen um ein Drittel sinken. Für das Erreichen der Klimaziele müssen auch Wärme, Gas und Verkehr auf erneuerbare Energieträger umgestellt werden. Welche Möglichkeiten bietet die Kopplung dieser Sektoren? Welche Herausforderungen entstehen dadurch für die Nutzung, aber auch für den Transport und die Speicherung von Energie?

Mit Martin Szelgrad, Energie Report, und dem Publikum diskutierten Brigitte Ederer, Vorstandsvorsitzende Forum Versorgungssicherheit; Michael Haselauer, Geschäftsführer Netz Oberösterreich; Alexander Trattner, Geschäftsführer HyCentA Research, und Peter Prenninger, Corporate Research Coordination AVL List.

Fotos: https://www.flickr.com/photos/award2008/sets/72157710783028172/
Video: https://youtu.be/_YiMpCR3nzg




Foto: Brigitte Ederer ist Vorstandsvorsitzende des Forums Versorgungssicherheit

Report: Sektorkopplung und Sektorintegration sind derzeit in aller Munde. Was verspricht sich die Energiewirtschaft davon für das Ziel der Dekarbonisierung?

Brigitte Ederer: Wir haben die spannende Situation, dass sich das Modell der Sektoren, die bislang streng innerhalb ihrer regulatorischen Rahmenbedingungen im Unbundling – der rechtlichen Trennung von Erzeugung und Netzbetrieb – funktioniert haben, nach und nach auflöst. Das engere, direkte gemeinsame Wirken von Strom- und Wärmeerzeugung, Speicherung und Verkehr bietet die Chance, massiv CO2-Emissionen zu reduzieren. Sie bietet in der Elektrifizierung unseres Lebens das Fundament für die so wichtigen Energiequellen Wind und Sonne. Denn ohne eine Speicherung der Erträge aus einer wetterbedingt schwankenden Erzeugung, wird es keine klimafreundlichen Veränderungen auch im Wärmebereich und auf der Straße geben können. Für diese Mixtur ist ein neues Denken erforderlich, was natürlich nicht immer so einfach ist. Letztendlich ist es eine Riesenchance, die Energieversorgung langfristig und nachhaltig sicherzustellen.

Report: Sehen Sie eine veränderte Rolle für Strom- und Gasnetze?

Ederer: Netze erfüllen nicht nur eine Transportaufgabe, sondern sind in einer zentralen Rolle die Logistikdrehscheibe für die Sektorkopplung. Aber es geht nicht darum, überall Leitungen zu stärken und auszubauen – so wie es in der Vergangenheit oft der Fall war –, sondern mit alternativen Lösungen den Ausgleich von Erzeugern und Verbrauchern zu erwirken.

Report: Wie dringend sind regulatorische und politische Reformen für den europäischen Wirtschaftsraum aus Sicht der Energiewirtschaft? Was wünschen Sie sich von der Politik und Verwaltung?

Ederer: Ohne Regelwerk wird es nicht gehen und wir können diskutieren, ob es besser mit Anreizsystemen oder mit Vorschriften funktioniert. Einen Katalysator um 2.000 Euro hätten sich die meisten Menschen rein aus Umweltschutzgründen wohl nicht geleistet – dieser wurde einfach vorgeschrieben. Die nächste Regierung sollte nun zügig eine umfassende Klima- und Energiestrategie vor allem auch mit einem Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz erstellen. Es braucht aber auch die Möglichkeit für die Netzbetreiber, mit Daten zu Erzeugern, Speichern und Verbrauchern netzdienliche Prozesse zu betreiben. Wir brauchen das große Bild hier, und Regularien vor allem auch auf europäischer Ebene.
 

Foto: Michael Haselauer ist Geschäftsführer von Netz Oberösterreich

Report: Wie ist die Situation volatiler Energieerzeugung in Österreich – insbesondere in Oberösterreich? Auf welche Herausforderungen treffen Sie hier – und, wenn man Trends ausmachen kann, wie wird sich das weiterentwickeln?

Michael Haselauer: Wenn man die Energiewende meint, wird oft nur von der Stromwende gesprochen. Der Strombedarf in Österreich wird zu gut 60 % durch Wasserkraft gedeckt, Windkraft stellt rund 10 % unserer Jahresenergiemenge, Photovoltaik rund 2 %. Strom macht aber in Summe nur 20 % unseres Energiebedarfs aus. 80 % des gesamten Energieaufkommens wird aber für die Bereiche Wärme und Verkehr verwendet. Dort werden noch die großen Umwälzungen passieren müssen.

Als Verteilernetzbetreiber für Strom und Gas im Industriebundesland Oberösterreich haben wir einen relativ hohen Anteil an Industriekunden. Der Mix an erneuerbaren Energien in der Stromerzeugung ist deshalb nicht so extrem. In Oberösterreich dominiert die Wasserkraft, in der Stromerzeugung aus Photovoltaik-Anlagen sehen wir noch sehr viel Potenzial. Aufgrund der Gegebenheiten entsteht in Oberösterreich aber nur ein Bruchteil des österreichweiten Wind-Stroms.

Die wetterbedingten Lastspitzen im Netz können wir derzeit noch regeln, indem wir konventionelle Leistungen in der Erzeugung zurückfahren. Wir geben uns aber nicht der Illusion hin, dass dies auch in Zukunft so funktionieren wird. Wenn Österreich die Klimaziele ernst nimmt, werden wir aufgrund fehlender Erzeugungskapazitäten vor allem bei Wind und Photovoltaik in Zukunft erneuerbaren Strom auch importieren müssen.

Report: Beschäftigten sich auch Industrieunternehmen mit der Sektorkopplung?

Haselauer: Die voestalpine testet aktuell in einer Pilotanlage die Nutzung von Überschussenergie für die Wasserstofferzeugung. Dieser wird dann in Prozessen der Stahlerzeugung verwendet. Dazu wird das auch Zusammenspiel mit dem Regelenergiemarkt getestet. Sogenannter „grüner“ Wasserstoff kann aber auch ins Erdgasnetz eingespeist werden. So bestand bereits Stadtgas aus bis zu 50 % Wasserstoff. Wir sind der Meinung, dass die derzeitigen Grenzwerte von 4 % Wasserstoff im Erdgasnetz neu überdacht werden sollten. Auch ein höherer Wasserstoff-Anteil kann heute technisch sicher abgewickelt werden. Sinnvollerweise sollten erneuerbarer Strom und grünes Gas dort erzeugt werden, wo diese benötigt werden.

Die Netzbetreiber verfügen mit den Gasnetzen bereits über die Infrastruktur, um auch diese Energiewende zu ermöglichen. Gasspeicher gibt es in Österreich ebenso. In Oberösterreich sind bereits Versuchsanlagen zum Thema Power-to-Gas installiert, auch beim Einspeisen von Biogas sind wir Vorreiter.

Report: Wie wird der Energiespeicher der Zukunft gestaltet sein?

Haselauer: Hier muss man zwischen dem kurzfristigen Bedarf im Tagesausgleich und der langfristigen Speicherung unterscheiden. Jeder Kunde mit einer Photovoltaik-Anlage zuhause kennt die Erzeugungsspitze zu Mittag und die Durststrecke in der Nacht. Für diesen kurzfristigen Ausgleich sind leistungsfähige galvanische Speicher (Batterien) die Zukunft. Für die langfristige Speicherung über Monate und Saisonen stellt sich die Frage, ob Energie als Elektrizität gespeichert werden muss, oder diese vielleicht besser über einen kontinuierlichen Prozess in einen alternativen Energieträger transformiert werden kann. Power-to-X-Verfahren verwenden Wasserstoff oder beispielsweise Methan – die einfachste Kohlenwasserstoffverbindung. Ob das verwendete Gas dann direkt genutzt oder für eine spätere Rückverstromung zwischengespeichert wird, ist eine Frage der Anwendung und der Wirtschaftlichkeit. Wichtig ist zu erkennen, dass die Netzbetreiber bei der Nutzung aller diese Technologien eine zentrale Verteilerrolle einnehmen werden müssen.




Foto: Alexander Trattner ist Geschäftsführer und wissenschaftlicher Leiter bei HyCentA Research

Report: Was sind Aufgaben und Ziel von Hydrogen Center Austria – HyCentA?
 
Alexander Trattner: Wir sind Österreichs Forschungszentrum für Wasserstofftechnologien am Standort der TU Graz und beschäftigen uns mit unterschiedlichsten Technologien für die Erzeugung, Speicherung und Nutzung entlang der gesamten Wasserstoffwirtschaft. Nachdem Wasserstoff ein sauberer Alleskönner ist, geht es uns um die Nutzung in allen Sektoren – in Haushalten, im Verkehr und in der Industrie.

Report: Welche Chancen haben Wasserstofftechnologien bei der sektorübergreifenden Kopplung von Erzeugung, Speicherung und Verbrauch?

Trattner: Wir haben das Szenario eines vollständigen Ausbaus mit Erneuerbaren in Österreich analysiert und sind zu dem Schluss gekommen: Es ist technologisch und wirtschaftlich möglich. Allein mit den Milliarden, die jährlich für den Import von fossilen Brennstoffen ausgegeben werden, könnte man die Energiewende finanzieren. Wir sprechen hier von einem jährlichen primären Energieverbrauch von 400 TWh bei Strom, Wärme und Verkehr, der aktuell zu rund einem Drittel mit Erneuerbaren abgedeckt ist. Bei allen Rechnungen, die entweder auf 100 % Eigenerzeugung basieren, oder auf teilweisen Import von Erneuerbaren wird klar: nötig sind sowohl Tagesspeicher als auch saisonale Speicherlösungen, um die Energie vom Sommer in den Winter zu verschieben. Der einzige Speicher, der dies großtechnisch lösen kann, ist Wasserstoff. Letztlich wird es natürlich eine Kombination von vielen Technologien, auch mit Batterien und Pumpspeichern sein. Aber wenn das Effizienteste die direkte Nutzung von Wasserstoff im Haushalt, in der Wärmegewinnung oder für die Dekarbonisierung der Stahlindustrie ist, dann wird sich das auch durchsetzen. Darauf läuft es langfristig hinaus: auf einen vollständigen Umbau unseres Energiesystems.

Gemeinsam mit dem Konsortium aus OMV, Fronius, EVN und weiteren österreichischen Partnern haben wir bereits mit wind2hydrogen eine Power-to-Gas-Anlage umgesetzt, die zeigt, dass auch die Erzeugungsprofile von Windkraftanlagen direkt mittels Hochdruck-Elektrolyse dynamisch umgewandelt werden können. Ein Projekt mit der Zillertalbahn wiederum demonstriert, dass eine Elektrifizierung von Schwerlastverkehr – hier auf Schiene –ökonomisch auch mit Wasserstoff sinnvoll ist. Vorteil dort ist, dass der Kraftstoff für den Tank mit der Wasserkraft vor Ort produziert wird.

Ein weiteres Projekt ist HySnow zur Dekarbonisierung im Wintertourismus. Hier entwickeln wir im Skigebiet Hinterstoder Europas höchstgelegene Wasserstofftankstelle. Der Strom für die Elektrolyse stammt aus einer Photovoltaikanlage. Dazu entwickeln wir parallel auch die Abnehmer – zwei Brennstoffzellen-getriebene Pistenfahrzeuge. Wenn die Technologie in großer Seehöhe bei rauesten Bedingungen von bis zu minus 30 Grad Temperatur problemlos funktioniert, dann wird sie überall funktionieren.

Report: Die Transformation von Energie ist stets mit Verlusten behaftet. Geht bei einer Speicherung nicht viel zu viel verloren – Stichwort Wirkungsgrad? Welche weitere technische Entwicklung ist hier zu erwarten?

Trattner: Elektrolyseprozesse für die Umwandlung von elektrischer in chemische Energie – oder umgekehrt – sind heute mit knapp 70 % Wirkungsgrad bereits relativ effizient. Trotzdem bedeutet dies einen Verlust von einem Drittel in Form von Wärme. Bei Wasserstofftechnologien wird dies dank weiterer Forschung bei 80 % liegen. Wenn ich aber die Energie aus Überschüssen aus Erneuerbaren beziehe, verursache ich auch keine Klimaschäden und damit relativieren sich diese Verluste.

Wir forschen auch an völlig neuen Technologien: Mit Photolyse wird über die Photonen des Lichts direkt in den Paneelen Wasserstoff erzeugt. Es sieht auch wie eine PV-Anlage, produziert aber reinen Wasserstoff. Damit gibt es überhaupt keine Verluste – auch das ist technisch möglich.

 

Foto: Peter Prenninger, Corporate Research Coordination bei AVL List

Report: Sie verantworten den Forschungsbereich bei AVL List – was sind Ihre Aufgaben und womit beschäftigt sich AVL generell und im Besonderen in Bezug zum heutigen Thema Sektorkopplung?

Peter Prenninger: Zu Beginn 1948 waren Motorenentwicklungen für unterschiedlichste Bereiche – stationär wie mobil – Aufgabe von AVL. Effiziente Energiewandlung für verschiedene Sektoren ist somit seit jeher ein Thema für uns. Unsere Schwerpunkte sind die ständige Reduktion von Schadstoffen und kontinuierliche Steigerung des Wirkungsgrades. Seit zwanzig Jahren beschäftigen wir uns auch mit Brennstoffzellen, da diese physikalisch in ihrem Wirkungsgrad die klassische Kette im Motor der thermischen Umwandlung in mechanische Energie übertreffen. Das Wissen aus unserer Forschung an Hochtemperatur-Brennstoffzellen, die nicht nur mit Wasserstoff betrieben werden können, nützen wir jetzt bei Festoxid-Elektrolysezellen. Das sind Elektrolyseformen, die höhere Wirkungsgrade als Stand der Technik ermöglichen. Die Elektrifizierung von Fahrzeugantrieben und die dafür notwenigen Entwicklungswerkzeuge generieren bei AVL bereits mehr als ein Drittel des Umsatzes. Bei diesen verschiedenen Energieumwandlungen sind wir mitten in der Kopplung der Sektoren.

Report: Welche Erwartungen haben Sie, was eine künftige „Wende“ hinsichtlich Erneuerbaren auf der Straße betrifft: Elektroauto oder Wasserstoffauto?

Prenninger: Ein Wasserstoffauto ist auch nichts anderes als Elektroauto, das mit einem Elektromotor fährt. Und auch eine Brennstoffzelle ist eigentlich eine Batterie: sie hat ebenfalls zwei Elektroden, an denen die Energie umgesetzt wird. Befindet sich die gespeicherte Energie innerhalb der Batterie, spricht man von einem Akkumulator. Ist sie außerhalb, ist es eine Brennstoffzelle. Aus meiner Sicht bieten Elektrofahrzeuge mit einer Batterie, die auch die Verluste beim Bremsen auffängt, und einer zusätzlichen Brennstoffzelle für längere Fahrten den größten Vorteil.
Neue Antriebsformen wie eben Elektromotoren auf der Straße sind einer kontinuierlichen Einführung über einen größeren Zeitraum unterworfen. Auch die Abgas-Gesetzgebung passierte über längere Zeit in mehreren Stufen, sodass die Industrie immer passende Produkte bereitstellen konnte. Die technischen Lösungen gab es dann stets im Voraus. Sobald der Einsatz von Partikelfiltern zwingend wurde, war schwefelfreier Diesel in ausreichendem Maß verfügbar. Beide Seiten – Endkunden ebenso wie Hersteller ­– hatten die Sicherheit, dass entsprechende Fahrzeuge produziert werden müssen und gekauft werden sollten.
 
Die technischen Lösungen sind nun da, was wäre aus Ihrer Sicht sinnvoll?

Prenninger: Wenn es europaweite Regularien gibt, die ein CO2-freies Fahren verlangen, werden auch die Fahrzeughersteller entsprechend liefern – das ist keine Frage. 

Foto: Martin Szelgrad, Energie Report, moderierte die Diskussion.

OTS-Aussendung des Forums Versorgungssicherheit zum Event: https://www.ots.at/presseaussendung/OTS_20190911_OTS0139/ederer-der-aufbau-eines-klimafreundlichen-energiesystems-muss-zuegig-vorangetrieben-werden