TY - JOUR A1 - Sterner, Michael A1 - Bauer, Franz T1 - Power-to-X im Kontext der Energiewende und des Klimaschutzes in Deutschland JF - Chemie-Ingenieur-Technik N2 - Um den Einfluss verschiedener Power-to-X-Verfahren auf die Transformation des deutschen Energiesystems und das Erreichen der Klimaschutzziele zu überprüfen, wurde ein sektorübergreifendes Energiesystemmodel entwickelt. Die daraus gewonnenen Ergebnisse zeigen: Für eine erfolgreiche Energiewende ist der Einsatz von Power-to-X in Zukunft unverzichtbar. Vor allem in Bereichen und Sektoren, in denen hohe Energiedichten erforderlich und nur wenig andere Optionen zur Defossilisierung vorhanden sind, werden Power-to-X-Technologien zwingend notwendig. T2 - Power-to-X in Context of Energy Transition and Climate Change Mitigation in Germany KW - Power-to-Gas KW - Climate mitigation KW - Energy system KW - Modeling KW - Power-to-X KW - Klimaschutz KW - Energiewende Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-11669 SN - 0009-286X N1 - Corresponding author: Franz Bauer VL - 92 IS - 1-2 SP - 85 EP - 90 PB - Wiley ER - TY - JOUR A1 - Thema, Martin A1 - Bauer, Franz A1 - Sterner, Michael T1 - Power-to-Gas: Electrolysis and methanation status review JF - Renewable and Sustainable Energy Reviews N2 - This review gives a worldwide overview on Power-to-Gas projects producing hydrogen or renewable substitute natural gas focusing projects in central Europe. It deepens and completes the content of previous reviews by including hitherto unreviewed projects and by combining project names with details such as plant location. It is based on data from 153 completed, recent and planned projects since 1988 which were evaluated with regards to plant allocation, installed power development, plant size, shares and amounts of hydrogen or substitute natural gas producing examinations and product utilization phases. Cost development for electrolysis and carbon dioxide methanation was analyzed and a projection until 2030 is given with an outlook to 2050. The results show substantial cost reductions for electrolysis as well as for methanation during the recent years and a further price decline to less than 500 euro per kilowatt electric power input for both technologies until 2050 is estimated if cost projection follows the current trend. Most of the projects examined are located in Germany, Denmark, the United States of America and Canada. Following an exponential global trend to increase installed power, today's Power-to-Gas applications are operated at about 39 megawatt. Hydrogen and substitute natural gas were investigated on equal terms concerning the number of projects. KW - Biological CO2-Methanation KW - Chemical CO2-Methanation KW - Cost-development KW - Electrolysis KW - Power-to-Gas Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-26238 N1 - Corresponding author: Martin Thema VL - 112 IS - 7 SP - 775 EP - 787 PB - Elsevier ER - TY - GEN A1 - Thema, Martin A1 - Bauer, Franz A1 - Sterner, Michael T1 - Power-to-Gas world status report T2 - International Renewable Energy Storage Conference, Düsseldorf 14.-16.03.2019 KW - Erneuerbare Energien, Klimaneutralität, Energiewende, Sektorenkopplung, Power-to-Gas KW - Power-to-Gas KW - Sektorenkopplung KW - Energiewende KW - Klimaneutralität Y1 - 2019 ER - TY - RPRT A1 - Sterner, Michael A1 - Bauer, Franz A1 - Hofrichter, Andreas A1 - Heberl, Michael T1 - Systemanalyse und -integration Power-to-X im Kontext von erneuerbarer Elektrizität als Primärenergie (SPIKE) N2 - Durch das in Paris beschlossene Ziel, die globale mittlere Temperatur auf deutlich unter 2 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, ist ein Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger und Rohstoffe bis zum Jahr 2050 notwendig (WBGU 2016). Daher hat sich die Bundesregierung das Ziel gesetzt, bis zur Mitte des Jahrhunderts eine weitgehende Treibhausgasneutralität zu erreichen. Hierzu ist neben einer Steigerung der Energieeffizienz in allen Sektoren ein Ausbau erneuerbaren Energien notwendig. Dies beinhaltet hauptsächlich den Zubau von Wind‐ und Solarstromanlagen. Somit gewinnt die Sektorkopplung immer mehr an Bedeutung und wird in Zukunft eine tragende Rolle für die Defossilisierung des Energiesystems spielen (BMUB 2016). Als zentrales Element der Sektorkopplung gilt Strom, der über Power‐to‐X (PtX) sowohl energetisch im Wärme‐, und Verkehrssektor als auch stofflich in der Industrie und vor allem im Chemiesektor eingesetzt werden kann (Ausfelder et al. 2018a). Im Rahmen des P2X‐Vorhabens der Kopernikus Forschungsinitiative wird die Sektorkopplung durch die Umwandlung von Strom mittels elektrochemischer Prozesse in stoffliche Ressourcen wie Wasserstoff, Synthesegas oder Kohlenstoffmonoxid untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der Betrachtung der Kopplung von Strom und Verkehr sowie Strom und Chemie und der Untersuchung von Prozessen und Pfaden, die aus ökologischer, ökonomischer und gesellschaftlicher Sicht vorteilhaft sind. Eine vergleichende Einordnung in den Gesamtkontext der Energiewende mit Abwägung zahlreicher Alternativen und Konkurrenztechnologien ist dort allerdings nicht vorgesehen. Zudem werden einige relevante PtX‐Technologien wie Power‐to‐Heat nicht betrachtet. Aus diesem Grund wurden in SPIKE ergänzende PtX‐Technologiepfade aus systemanalytischer Sicht untersucht. Dies sind Power‐to‐Heat (PtH) und Power‐to‐Gas (PtG) über Elektrolyse und optionaler anschließender Methanisierung sowie die Herstellung ausgewählter Pfade der strombasierten Herstellung von Produkten der energieintensiven Industrie. Ziel des Forschungsvorhabens war die Analyse von PtX‐Technologien und Pfaden, deren vergleichende Einordnung im Gesamtkontext der Energiewende sowie die Unterstützung des P2X Roadmapping Prozesses und die Ableitung von Handlungsempfehlungen. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf dem Einsatz von PtX im Industriesektor. Für das Vorhaben wurden Arbeitspakete (AP) erstellt, die Untersuchungen zu Technologie, Potenzial, Ökonomie und Ökologie von PtH (AP 1), PtG (AP 2), Power‐to‐Ammoniak, Power‐to‐Ethen und Power‐to‐Propen (AP 3) umfassten. Daraus wurde in AP 4 ein Systemvergleich mit Einordnung von PtX in die Energiewende durchgeführt. Auf dieser Basis und der Identifizierung regulatorischer Rahmenbedingungen für PtX (AP 5) wurde das deutsche Energiesystem samt PtX‐Pfaden in einem Energiesystemmodell abgebildet (AP 6). Die Ergebnisse flossen in das Roadmapping ein (AP 7). Zudem erfolgte ein Austausch mit den Projektpartnern und das Verfassen wissenschaftlicher Abhandlungen (AP 8). KW - Energieintensive Industrie KW - Energiesystemmodellierung KW - Power-to-Gas KW - Power-to-Heat KW - Ökobilanzierung Y1 - 2019 ER -