Nutzen von synthetischen Treibstoffen für die Integration erneuerbarer Energien - Alpiq AG / Stefan Linder 19. September 2017 - ssm ...
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Nutzen von synthetischen Treibstoffen für die Integration erneuerbarer Energien Alpiq AG / Stefan Linder 19. September 2017
Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Inhalt
Was sind synthetische Treibstoffe?
Weshalb ist P2G wichtig?
Wirtschaftlichkeit
Wichtige Rahmenbedingungen für P2G
Zusammenfassung
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 1
Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Power to Gas (P2G) Prozesskette im Verkehrssektor
Stufe 1:
H2O
Elektrolyse
CO2 H2 CO2
Stufe 2,a: Stufe 2,b:
Methanisierung
1 Fischer-Tropsch
CH4 Benzin,
Diesel,
Flugbenzin
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 2Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Energieeffizienz: Elektromobilität vs Wasserstoff-P2G
ca. 62% ca. 93% 39 kWh/100 km
Transport &
Elektrolyse
Kompression FCEV
Total P2G: 67 kWh(el)/100 km
ca. 93% 90 – 96% 20 kWh/100 km
Transport
BEV Ladung BEV
Total BEV: 23 kWh(el)/100 km
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 3Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
CO2 Emissionen: Sensitivitäten
Bei Versorgung mit CO2-freier
Elektrizität weisen FCEV die
höchsten CO2 Einsparpotenziale
auf
CO2 Sensitivität von FCEV ist viel
höher wegen geringerem well-to-
wheel Wirkungsgrad
BEV CO2 Effizienz wird durch hohe
CO2 Emissionen bei der Batterie-
Herstellung kompromittiert1)
Studien reichen von 70 kg/kWh
Batteriekapazität ("optimistisch")
bis 200 kg/kWh ("pessimistisch")
1)Weitere Annahmen BEV: Batterielebensdauer = 200'000 km, BEV
Batteriekapazität = 85 kWh (Tesla Model S). Zahlen verbessern sich
für kleinere Batterien (z.B., BMW i3)
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 4Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Inhalt
Was sind synthetische Treibstoffe?
Weshalb ist P2G wichtig?
Wirtschaftlichkeit
Wichtige Rahmenbedingungen für P2G
Zusammenfassung
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 5Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Probleme mit grossen Mengen von RES
Beispiel: Schweiz, Jahr 20XX, 3 Tage im Juni
[GW]
Erzeugung und Verbrauch [GW]
generation/consumption
hour [h]
Stunde [h] Direkter Nutzen von zusätzlicher
Solar-PV Erzeugungskapazität
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 6Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Probleme mit grossen Mengen von RES
Direkter Grenznutzen zusätzlicher Kapazität
Sehr schlechter direkter
RES Mix: 100% Wind Nutzen bei hohem
Wind/Solar-PV Beitrag!
RES Mix:
70% Wind +
30% Solar PV
RES Mix: 100% Solar PV
RES Erzeugung [% des Gesamtverbrauchs]
Datenquellen: Erzeugungs- und Verbrauchsprofile für DE (skalierte reale Daten aus 2015)
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 7Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Probleme mit grossen Mengen von RES
DE 2015 DE 2035
Zone 1:
Direkter Grenznutzen zusätzlicher Kapazität
100% Integration der RES
BEV/FCEV Verbrauch muss zu
RES Mix: 100% durch konventionelle
70% Wind + Erzeugung substituiert werden1):
30% Solar PV Hydro: < 10 g CO2/kWh
Nuklear: < 10 g CO2/kWh
CCGT: 530 - 650 g CO2/kWh
Kohle: 920 – 1220 g CO2/kWh
Zone 2:
Temporäre RES-Überschüsse
1 2
Keine Substitutionseffekte, d.h.
effektiv keine CO2 Last, falls
BEV/FCEV ausschliesslich mittels
Überschüssen gespeist werden
RES Erzeugung [% des Gesamtverbrauchs]
1) Datenquelle: KBOB-Oekobilanzdatenbestand, 2016
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 8Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Dekarbonisierung des Verkehrs mit FCEV/BEV
Anpassung an "OK" Perioden bei FCEV
OK OK OK ist einfach
Synthetische Treibstoffe können
kostengünstig und in grossen Mengen
Erzeugung/Verbrauch [GW]
lange Zeit gespeichert werden
Anpassung an "OK" Perioden bei BEV
ist schwierig
Speicherung in der BEV Batterie:
Geringe Kapazität, hoher Umsatz
OK Perioden sind häufig antizyklisch
zur "natürlichen" Ladezeit
Kommerzielle Nutzungen, z.B.
Logistikunternehmen, haben faktisch
Stunde [h] kaum Ladezeit-Flexibilität
Flexibilisierung durch stationäre
Batterien ist teuer, beschneidet
Energieeffizienz, und kompromittiert
CO2 Effizienz sehr wesentlich
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 9Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Resultate der Systemanalyse
CO2-zentrierte Sicht verkompliziert die Dinge massiv…
Tank-to-Wheel Analyse ist unbrauchbar
Well-to-Weel Sicht ist von zentraler Bedeutung
Energieeffizienz und Klimaschutz stehen nicht unbedingt in einem
direkten Zusammenhang
BEV sind für Logistikbetriebe schwierig einzusetzen und können in
der Luftfahrt keinerlei signifikante Bedeutung erhalten. Hier muss
P2G zum Einsatz kommen
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 10Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Dekarbonisierung des Verkehrs mit FCEV/BEV
Synthetische Treibstoffe (P2G)
Mix aus BEV Benzin
und Power to Gas Diesel
Flugtreibstoffe
CH Statistiken 2015; Konsum in 1'000 Tonnen
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 11Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Inhalt
Was sind synthetische Treibstoffe?
Weshalb ist P2G wichtig?
Wirtschaftlichkeit
Wichtige Rahmenbedingungen für P2G
Zusammenfassung
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 12Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Rohstoffkosten = Elektrizitätspreise
Mittlerer Strompreis [CHF/MWh]
Kosten von synthetischen
Treibstoffen werden stark von
Elektrizitätspreisen bestimmt
Die sogenannte Merit-Order des
Erzeugungsmixes formiert die
P2G "Gebiet" Spotmarktpreise
Positiv für synthetische
Anzahl Betriebsstunden pro Jahr Treibstoffe: Viel Wind und Sonne
P2G bedeutet immer tiefe Marktpreise
Häufigkeit (Dichtefunktion)
"Gebiet"
SPOT Preis, Prognose 2018 [CHF/MWh]
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 13Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Wasserstoff Mehrkosten im vgl. zu Benzin
Zum aktuellen Erdöl-Preis und bei
heutigen Anlagekosten hielten sich die
Mehrpreis [CHF/Liter Benzin-Aequivalent]
Mehrkosten von H2 etwa im Rahmen
von ca. 0.8 – 1.2 CHF pro Liter
Benzinpreis-Aequivalent
Wir waren schon einmal an 0.5
CHF/Liter höhere Benzinpreise
gewöhnt!
Problem: Wir haben noch keine
Wasserstoff Verteil- und Speicher-
Infrastruktur und kaum ein Fahrzeug-
Angebot
1)Weitere Annahmen: Mineralölsteuer fällt an (äquivalenter Betrag),
Jahres-Betriebsstunden keine Netznutzungskosten und KEV, Kompressionskosten auf 900 bar
der Elektrolyseanlage inbegriffen, Produktionsmenge der Anlage = 500 t/Jahr (reicht für ca.
3500 PKW); WACC = 8%
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 14Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Methan Mehrkosten im vgl. zu Benzin
Zum aktuellen Erdöl-Preis und bei
heutigen Anlagekosten hielten sich die
Mehrpreis [CHF/Liter Benzin-Aequivalent]
Mehrkosten von CH4 etwa im Rahmen
von ca. 1.8 – 2.5 CHF pro Liter
Benzinpreis-Aequivalent
Probleme sind geringere Effizienz der
CH4 Erzeugung und des Fahrzeug-
Antriebes im Vgl. zu H2, dazu höhere
P2G-Anlagenkosten
Vorteil: Für Methan haben wir eine
Verteil- und Speicher-Infrastruktur und
ein wachsendes Fahrzeug-Angebot
1)Weitere Annahmen: Mineralölsteuer fällt an (äquivalenter Betrag),
Jahres-Betriebsstunden keine Netznutzungskosten und KEV, Kompressionskosten auf 350 bar
der Elektrolyseanlage inbegriffen, Produktionsmenge der Anlage = 900 t/Jahr (reicht für ca.
2000 PKW); WACC = 8%
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 15Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Wie weiter?
Möglichkeiten zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit
Geringere Elektrizitätspreise
Tiefere Anlagenkosten
Höhere Anlagenlebensdauer
Verteuerung der fossilen Energien
Verteuerung des CO2
Mit P2G Anlagen zusätzliche Erträge erwirtschaften
Verkauf der Abwärme (Verluste der Elektrolyse/Methanisierung)
Erbringung von Systemdienstleistungen
Extrinsiche Optimierung im Day-Ahead und Intraday-Handel
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 16Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Potenziale: Geringere Elektrizitätspreise?
Folie wird nur gezeigt
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 17Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Potenziale: Tiefere Anlagenkosten
Elektrolyse ist mit Abstand
teuerste Komponente
Elektrolyse ist noch nicht stark
industrialisiert
P2G wird Elektrolysekosten
Grafik wird nur gezeigt stark senken
Grössere Komponenten
Design to Cost
Automatisierung der Fertigung
Optimierte Versorgungsketten,
grössere Quantitäten
Grössere Anlagen = stärkere
Verwässerung der übrigen
Anlagenkosten1)
1) Balance of Plant, Engineering, Leitsysteme, bauliche Massnahmen, Bewilligungsverfahren, etc.
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 18Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Weitere Potenziale (1/2)
Höhere Anlagenlebensdauer?
Anlagen sollten problemlos 30 – 40 Jahre halten
Nur moderate Erneuerungsinvestitionen notwendig
Investitionen werden ohne gesicherte Bedingungen höchstens
über 20 Jahre gerechnet
Abnahmegarantien und –Preise
Elektrizitätsliefergarantien und –Preise
Höhere Preise der fossilen Energien?
Bedeutende Verteuerung ist unwahrscheinlich
Grosse Reserven vorhanden
Erschliessung von grossen Reserven mit moderaten Kosten möglich (Fracking)
Mittelfristig Reduktion der Nachfrage wahrscheinlich
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 19Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Weitere Potenziale (2/2)
Zusatzerträge durch Wärmeverkäufe?
Prinzipiell möglich, Wärmequalität jedoch relativ gering (um 50 – 60 °C)
Kann durch Wärmepumpen auf Heizwärme- und Brauchwarmwasserqualität
angehoben werden
Betrieb P2G eher im Sommer, primärer Zweck daher v.a. Brauchwarmwasser
Zusatzerträge durch Systemdienstleistungen (SDL)?
Technisch möglich
P2G steht neben anderen neuen Lösungen wie Demand Side Management
und Batteriespeicheranlagen
Begrenzte SDL Nachfrage + neue Angebote = sinkende SDL Preise
Zusatzerträge im Day-Ahead und Intraday-Handel?
Zusatzerträge können mit Sicherheit realisiert werden, sind jedoch nicht auf
lange Sicht vorhersehbar
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 20Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Höhere CO2 Preise
CH und EU Emissionsvorschriften im NEDC Fahrzyklus1)
Bis 2020: 130 g/km
Ab 2020: 95 g/km
Ab 2025: 78 g/km
Ab 2030: 50 g/km
CO2 Äquivalent-Preis
Strafzahlungen von 142 CHF/g/Auto für Überschreitungen von mehr als 3 g/km
Mit 200'000 km Fahrleistung bedeutet 1 g/km = 200 kg CO2
200 kg = 142 CHF -> 710 CHF/Tonne CO2
1 Liter Benzin = 2.69 kg CO2 -> 1.91 CHF pro Liter Benzin
1) WLTP Zyklus: 2020: 109 g/km; 2025:90 g/km; 2030: 60 g/km
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 21Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Wasserstoff Mehrkosten im vgl. zu Benzin – 2022?
Mit Anlage-Kostenreduktionen bis 2022
und hypothetischen künftigen
Mehrpreis [CHF/Liter Benzin-Aequivalent]
Elektrizitätspreisverteilungen fallen die
Mehrkosten im Zielbereich auf ca. 0.6
– 0.8 CHF/Liter Benzinäquivalent
Mehrpreis bleibt deutlich unter der
Schwelle der Strafzahlung von ca. 1.90
CHF/Liter
Keine Zusatzerträge durch extrinsiche
Optimierung, Wärmeverkäufe oder
Systemdienstleistungen angenommen
1)Weitere Annahmen: Mineralölsteuer fällt an (äquivalenter Betrag),
Jahres-Betriebsstunden keine Netznutzungskosten und KEV, Kompressionskosten auf 900 bar
der Elektrolyseanlage inbegriffen, Produktionsmenge der Anlage = 500 t/Jahr (reicht für ca.
3500 PKW); WACC = 8%
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 22Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Methan Mehrkosten im vgl. zu Benzin – 2022?
Mit Anlage-Kostenreduktionen bis 2022
und hypothetischen künftigen
Mehrpreis [CHF/Liter Benzin-Aequivalent]
Elektrizitätspreisverteilungen fallen die
Mehrkosten im Zielbereich auf ca. 1.4
– 2.0 CHF/Liter Benzinäquivalent
Methan-Mehrpreis dringt nun in den
"Zielbereich" von max. 1.90 CHF/Liter
vor
Keine Zusatzerträge durch extrinsiche
Optimierung, Wärmeverkäufe oder
Systemdienstleistungen angenommen
1)Weitere Annahmen: Mineralölsteuer fällt an (äquivalenter Betrag),
Jahres-Betriebsstunden keine Netznutzungskosten und KEV, Kompressionskosten auf 350 bar
der Elektrolyseanlage inbegriffen, Produktionsmenge der Anlage = 900 t/Jahr (reicht für ca.
2000 PKW); WACC = 8%
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 23Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Inhalt
Was sind synthetische Treibstoffe?
Weshalb ist P2G wichtig?
Wirtschaftlichkeit
Wichtige Rahmenbedingungen für P2G
Zusammenfassung
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 24Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Wichtige Rahmenbedingungen
Netznutzungsabgaben und KEV sollten entfallen
Ermöglicht Verwertung von Überschüssen an wirksamsten Orten
Ermöglicht Produktion von Wasserstoff direkt am Verwendungspunkt
kein Transport notwendig
keine unnötigen Verluste durch Komprimierungen/Dekomprimierungen
Ermöglicht Produktion von Methan an der CO2-Quelle
Stromtransport zur CO2–Quelle ist einfach und günstig
CO2-Transport ist hingegen teuer, produziert Verkehr und neues CO2
Synthetische Treibstoffe müssen anrechenbar sein
Entsprechendes Gesetz ist (in CH) in Vorbereitung
Well-to-Wheel Bewertung von Elektromobilität
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 25Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Inhalt
Was sind synthetische Treibstoffe?
Weshalb ist P2G wichtig?
Wirtschaftlichkeit
Wichtige Rahmenbedingungen für P2G
Zusammenfassung
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 26Synthetische Treibstoffe im Energiesystem
Zusammenfassung
Synthetische Treibstoffe werden sehr
wichtig sein zur Dekarbonisierung des
Verkehrssektors
Eine CO2-zentrierte Sicht ist entscheidend
Die regulatorischen Rahmenbedingungen
müssen stimmen
Und ja: Es kostet mehr als Erdöl
Alpiq AG Power to Gas, 19.09.2017 27Disclaimer This presentation contains forward-looking statements and information. Such statements include, in particular, comments on management objectives, trends in results of operations, margins, costs, return on equity, risk management and competition, which are all forward-looking in nature. Words such as 'expects', 'anticipates', 'targets', 'goals', 'projects', 'intends', 'plans', 'believes', 'seeks', 'estimates', variations of such words, and similar expressions are intended to identify such forward-looking statements. Such statements are based on our current expectations and certain assumptions, and are, therefore, subject to certain risks and uncertainties. Therefore, Alpiq's actual results may differ materially and adversely from those expressed or implied in any forward-looking statements. Factors that might cause or contribute to such differences include, but are not limited to, economic conditions, the impact of competition, political and economic developments in the countries in which Alpiq operates, regulatory developments in the energy market in Switzerland and internationally and changes in oil prices and in the margins for Alpiq products. Any forward-looking statements made by or on behalf of Alpiq reflect only estimations of the situation as at the actual date they are made. This document does not constitute an offer to buy, or to subscribe for, securities of Alpiq Holding Ltd. Decisions as regards purchase or subscription for securities of Alpiq Holding Ltd should be made solely on the basis of the official listing prospectus published by Alpiq Holding Ltd. This document is not a prospectus in the sense of article 652 and/or 1156 of the Swiss Code of Obligations or in the sense of the SIX Swiss Exchange Ltd listing regulations. Consequently, the investor protection regulations which otherwise apply to investors in Switzerland are not applicable to this document. Alpiq Descriptor Legal Entity Title of presentation, 14.12.2015 30
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