Power to Gas in the Austrian Transmission Grid

Abstract

Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in engl. SpracheIn Zeiten des Aufschwunges erneuerbarer Energiequellen kommt es in den Übertragungsnetzen zu einer Verschiebung der Flexibilität zwischen Erzeuger und Verbraucher. Gegenüber den Vorteilen der erneuerbaren Energieträger, wie die Reduzierung der Treibhausgasemissionen, steht der große Nachteil des fluktuierenden Energieangebots entgegen. Die fehlende Flexibilität der Erzeugerseite muss und wird mittels Energiespeicher auf die Verbraucherseite übertragen. Vor allem in Westösterreich dient eine Großzahl von Pumpspeicherkraftwerken zur Energiespeicherung. Die Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen hingegen findet großteils im Osten Österreichs statt. Somit kommt es zu regem Energietransport zwischen Ost- und Westösterreich, der mit dem Ausbau erneuerbaren Energiequellen eine immer größer werdende Belastung für das österreichische Übertragungsnetz darstellt. Der neue Technologieansatz, Power to Gas, stellt eine Methode dar, Strom chemisch in Gas umzuwandeln. Je nach Anwendung könnte der neugewonnene Energieträger Gas, in Gasspeichern oder direkt im Gasübertragungsnetz, gespeichert werden. Diese Technologie könnte somit eine Antwort auf die Frage nach neuen potentiellen Energiespeichern sein. In der folgenden Diplomarbeit werden verschiedene Speichertechnologien vorgestellt und verglichen, das Power to Gas Prinzip wird dabei detailliert vorgestellt. Weiters wird eine mögliche Integration der Power to Gas Methode in den österreichischen Übertragungsnetzen untersucht. Hierbei wird, unter Beachtung der technologischen Umstände, nach optimalen Lokalitäten für die Integration von Power-to-Gas-Anlagen in Österreich gesucht. Einfluss bei der Findung geeigneter Standorte haben beispielsweise Parameter wie die Auslastung des elektrischen Übertragungsnetzes und die Anbindung an das Gas und Stromübertragungsnetz. Mittels geeigneter Ansätze und Simulationen wird nach optimalen Lokalitäten für Power-to-Gas-Anlagen gesucht. Im Vordergrund steht dabei wie sich die Auslastung bzw. die Zuverlässigkeit des österreichischen Stromnetzes verhält.In times of recovery of renewable energy sources, a shift of flexibility between generators and loads in the electrical grid takes place. The advantages of renewable energy sources like the reduction of greenhouse emissions are offset by the fluctuating supply. The lack of flexibilty on the part of generators must and will be balanced by energy storage systems. Especially in western Austria many pumped hydro storages are used. However, the generation of renewable energy mostly takes place in eastern Austria. Thus it comes to a brisk energy transport between east and west, which rises by installing more volatile plants. This fact will cause high network loads which makes the operation of the power grid difficult. The new technological approach, power to gas, represents a method to form electrical energy into chemical energy. Depending on the application, the newfound energy carrier gas could be stored in gas storage systems or directly in the gas grid. This technology could therefore be an answer to the question for new potential energy storage systems. In the following thesis different energy storage systems are discribed and compared, the power to gas principle is presented here in detail. Furthermore, a possible integration of the power to gas method in the Austrian power grid is investigated. Taking account of technological circumstances, optimal location for power to gas plants are seeked. The search of optimal locations depends on parameters like the workload of the power grid or a suitable connection to gas and electricity grid. Appropriate approaches and simulations are used to search for optimal locations for power-to-gas plants. The focus is mainly on how the workload and reliability of the Austrian power grid reacts.8