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Wide-area transfer of green energy
Michaela Wawra
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Wirtschaftswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Betriebswirtschaft
Betreuer*in
Kurt Heidenberger
DOI
10.25365/thesis.49342
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30432.26511.655365-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In Kapitel 1, der Einführung zu grüner Energie, kristallisieren sich die erneuerbaren Energiequellen als die einzige zukunftsträchtige Option der Energiegewinnung heraus. Die Unterkapitel der Statistiken und die Aufzählungen von erneuerbaren Energiequellen wie Wind, Photovoltaik und Biogas zeigen, dass in Europa und auch weltweit, die installierten Kapazitäten zunehmen. Unglücklicherweise sind Wind- und Solarenergien stark vom Wetter abhängig und unterliegen daher saisonalen Schwankungen. Damit einhergehend kann es unter Umständen zu einem Angebotsüberhang kommen.
In Kapitel 2 wird die Infrastruktur der erneuerbaren Energien hinsichtlich Speicherung und Verteilung analysiert, worauf dann das Kapitel 3 die Lösung des Problems der saisonal schwankenden, erneuerbaren Energien vorstellt. Nach dem Vergleich unterschiedlicher verfügbarer Speicheroptionen, stellt sich heraus, dass nur Power-to-Gas eine langfristige, geografisch ungebundene Möglichkeit darstellt. Die Power-to-Gas Anlagen können den überschüssigen erneuerbaren Strom entweder speichern oder in synthetisches Gas umwandeln. Durch die Umwandlung von elektrischer Energie in Gas verbindet Power-to-Gas das Stromnetz und das Gasnetz, um einen Ausgleich im Netz zu schaffen. Dies führt wiederum dazu, dass das Stromnetz weniger ausgelastet wird und weniger Übertragungsleitungen gebaut werden müssen. Darüber hinaus kann das synthetische Gas Naturgas ersetzen, wodurch die hohe Abhängigkeit zu Erdgas-produzierenden Ländern verringert wird. Darüber hinaus verbindet Power-to-Gas die verschiedenen Sektoren von Transport-, Wärme-, Strom- und Industrie miteinander, da der Wasserstoff und das synthetische Methan, die durch Power-to-Gas produziert werden, mehrfach genutzt werden können. Am Ende des dritten Kapitels werden dann die Wirkungsgrade von Power-to-Gas und die Kosten einer Anlage analysiert. Schlussendlich beschreibt das Kapitel 4 dann zentrale und dezentrale, geeignete Standorte für Power-to-Gas Anlagen.
Als Fallstudie für Power-to-Gas wurde das Land Deutschland gewählt, welches den Ausstieg aus der Kernenergie plant und damit Ziele für erneuerbare Energien, die eine Energiewende zu 100 % erneuerbaren Energiequellen ermöglichen, setzt. Darüber hinaus gilt Deutschland als Pionier im Bereich der Power-to-Gas-Pilotprojekte. Derzeit gibt es 30 Demonstrationsanlagen, einschließlich des Hybridkraftwerks Prenzlau, Windgas Haßfurt, Viessmann Power-to-Gas, Audi-E-Gas-Projektanlage, Exytron-emissionsfreier Wohnpark, Energiepark Mainz und Windpark RH2-WKA. Das sechste und letzte Kapitel der Arbeit beschreibt ein Zukunftsszenario eines 100 %-ig erneuerbaren Energiesystems in Deutschland, mit den dazugehörigen Power-to-Gas Installationsvorschlägen, sowie Empfehlungen um Power-to-Gas attraktiver zu machen. Schließlich sind sich die zitierten Autoren einig, dass Power-to-Gas nicht nur die kostengünstigste Option darstellt, sondern auch die einzig langzeitige Speicherungsmöglichkeit ist. Die 13 % Lernrate wiederum verringert die Investitionskosten und mit dem Wachstum an erneuerbaren Anlagen zeigt sich, dass Power-to-Gas die einzige wirtschaftlich umsetzbare Technologie ist, die beträchtliche Mengen an schwankender erneuerbarer Energie ausgleichen kann.
Abstract
(Englisch)
In the introduction to green energy, renewable energy sources demonstrate that they are the only suitable choices as energy producers. The statistics and the viewed renewables of wind power, photovoltaic power, and biogas, show that in Europe and even worldwide, the continuously installed capacities increase. Unfortunately, wind and solar power are weather-dependent seasonal fluctuating energies that can peek over the required demand.
In chapter 2, the infrastructure of renewable energy storage and distribution is analyzed, while in chapter 3 the solution to balance the demand problems of renewable energy is presented. After comparing different available storage options with each other, only Power-to-Gas can store excess energy in a long-term and on a large scale. Additionally, the excess electricity generated by the renewables over the demand level can be converted into synthetic gas. The reconversion process connects the electricity network with the gas grid. Due to delays in the expansion of the electricity network, Power-to-Gas systems can utilize the reconversion process to relieve the electricity grid. Additionally, the synthetic gas produced could ease the high dependence on other countries for gas. Power-to-Gas systems also connect transport, heat, electricity and industry sector with each other and create synergies between them. In the end, the degree of efficiency in the Power-to-Gas process and the involving costs are analyzed.
Chapter 4 of centralized and decentralized energy systems describes the most suitable locations of Power-to-Gas systems.
The case study of Germany is specifying the current state and the phase-out of nuclear energy, goals, and energy transition plans. Germany, as the pioneer in Power-to-Gas pilot projects currently maintains 30 demonstration plants including the hybrid power plants of Prenzlau, Windgas Haßfurt, Viessmann Power-to-Gas, Audi e-gas project plant, Exytron zero-emission residential park, energy park Mainz and wind park RH2-WKA.
The last chapter in the paper describes a future scenario in a 100 % renewable system of Germany and recommendations of changes to empower Power-to-Gas. Finally, the cited authors furthermore agree that Power-to-Gas is not just the most cost-efficient option, but as only long-term storage possibility, with the learning rate decreasing the investment costs and the growth in renewable energy installations, the only economically viable technology to balance a vast amount of fluctuating renewable power.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Green energy Power-to-Gas
Schlagwörter
(Deutsch)
Grüne Energie Power-to-Gas
Autor*innen
Michaela Wawra
Haupttitel (Englisch)
Wide-area transfer of green energy
Paralleltitel (Deutsch)
Großräumige Übertragung von grüner Energie - ein Vergleich mit Alternativen
Publikationsjahr
2017
Umfangsangabe
VIII, 97 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Kurt Heidenberger
AC Nummer
AC14486276
Utheses ID
43619
Studienkennzahl
UA | 066 | 915 | |