Auswirkungen vom Gasnetz auf eine Power-to-Gas Anlage bzw. das Stromnetz

Abstract

Der Anteil an regenerativer Energieerzeugung in der gesamten Energieversorgung hat sich in den letzten Jahren stark erhöht. Dieser Trend wird sich auch in den nächsten Jahren fortsetzen. Durch diese volatile Stromerzeugung wird der Bedarf an Energiespeichern in Zukunft ansteigen. Mittels der Power-to-Gas-Technologie ist es möglich Strom in Wasserstoff oder Methan umzuwandeln und in das Erdgasnetz einzuspeisen. Damit kann die Stromerzeugung und der Verbrauch zeitlich entkoppelt werden. In dieser Arbeit wird zuerst in einen allgemeinen Teil das Konzept Power-to-Gas näher betrachtet. Dabei wird vor allem auf die verschiedenen Arten der Wasserstoffelektrolyse näher eingegangen. Infolge werden die notwendigen Daten zur Erstellung des Gasnetzes erläutert. Bei den erhaltenen Daten eines kleinstädtischen Gasnetzes wird zwischen denVerbraucher- und Netzdaten}unterschieden. In einem weiteren Abschnitt wird beschrieben, wie aus den Netzdatendas Modellnetz in Sincal erstellt wird. Für die darauf folgenden Simulationen mit dem Modellnetz wird die Software Sincal verwendet. In den Simulationen wird prinzipiell zwischen dem Gasnetz als bestimmende Komponente für den Betrieb der Power-to-Gas-Anlage und dem Stromnetz als bestimmende Komponente für den Betrieb der Power-to-Gas-Anlage unterschieden. Anschließend wird das energetische Potential einer zusätzlichen Methanisierung des Wasserstoffs abgeschätzt. Zum Abschluss der Arbeit erfolgt eine Zusammenfassung und Schlussfolgerung. Dabei werden die erhaltenen Ergebnisse aus den verschiedenen Szenarien miteinander verglichen und daraus Schlussfolgerungen gezogen.

The share of regenerative energy in terms of total energy production has increased steeply over the past years. This trend is going to continue in the coming years. Due to this increasingly volatile production of electricity, the demand for energy storage grows simultaneously. Power-to-Gas-Technology offers a way of converting electricity into hydrogen or methane, which subsequently is fed into the gas pipeline system. As a result, the moments of generation and consumption of electricity can be decoupled. This work first addresses the concept of Power-to-Gas Technology. Especially considering different ways of hydrogen electrolysis. Secondly, data requirements for the implementation of a gas distribution system are explained. Afterwards, allocated data of a small town that differentiates between consumer and grid data is introduced. This data is then used to implement a model grid in Sincal. The following simulations are utilizing the software Sincal. In these simulations two scenarios are considered. First, the gas distribution systems defines the operating mode of the Power-to-Gas-Plant. While in the second scenario the electricity-grid is setting the Power-to-Gas-Plant's mode of operation. Furthermore, the energetic potential of an additional methanization of the produced hydrogen is considered. This work then concludes by summarizing and comparing the different results obtained from previous simulations.