Assessment of stakeholder perception of implementing power-to-gas in the biogas sector : implications for risk governance

Abstract

The connection of power-to-gas (PtG) with biogas facilities to convert excess renewable electricity into biomethane represents an innovation in the biogas industry. This concept could play a role in stabilizing the German renewable energy system and make the biogas value chain and derived products more competitive and environmentally friendly. With increasing interest in this technology, potential risks, uncertainties and challenges associated with the implementation of PtG in the biogas industry need to be assessed. The biogas sector is controversial in German society mainly due to its environmental and economic impacts and its critical safety deficiencies. Against this background, this thesis aims at analyzing how the German biogas chain could be transformed with the emergence of a PtG concept and at identifying approaches to efficiently tackle potential risks, uncertainties and challenges accompanying this renewable energy concept. The investigation draws on notions of risk perception and risk governance as a theoretical framework to identify and assess influential factors determining risk management for the implementation of PtG in the biogas sector and characterize essential requirements in the process of diffusion of the technology, its acceptance and legitimation. Following a random as well as a purposive sampling strategy, 27 experts representing key interest groups of the German biogas sector, i.e., industry, politics, research and associations, were interviewed face-to-face. Their perspectives on potential environmental, safety, sociopolitical and techno-economic risks and challenges that could hinder the implementation of PtG in the biogas value chain were systematically examined with the method of qualitative content analysis. With this technique, conclusions were derived based on a thorough scrutiny of the data collected. Overall, the participants of this study perceived a low risk of accidents, such as fires, explosions and environmental pollution, from biogas installations running with a PtG concept. They identified a lack of business models, missing political incentives as well as stigmatization of the sector as the main challenges in the adoption of PtG in the biogas sector. The stakeholders emphasized a knowledge gap in the general public to explain the low popularity of the biogas sector and its biobased products. In a successful deployment of this technological concept, the interviewees envisioned a replacement of farm-based biogas plants with fully industrialized facilities. The interviewed experts strongly emphasized the existence of regulations as the principal means to avoid potential technological risks. The perception of the stakeholders corresponds with hierarchists as in the Cultural Theory of Risk. This mindset influences the way the experts recognize, manage and communicate risks. The participants prominently identified politicians as the primary accountable actors to handle risks, challenges and uncertainties of biogas associated with PtG. Although the media was broadly seen as a knowledge broker, the interviewees did not consider it as an instrument for effective risk communication to deal with distrust and stigmatization in the public and the controversies influencing the biogas sector, which could potentially affect the diffusion of PtG in the industry. The present study delivers key insights for the governance of the adoption of this technological concept in German society. In order to create a joint understanding among relevant stakeholders, facilitate informed decision-making and ultimately promote legitimacy for this technology, it is recommended to increase risk awareness among actors dealing with biogas and PtG. It is essential to foster deliberate communication among the multiple interest groups on diverging perceptions of risk and corresponding management options, so that an effective, accountable and participatory strategy to risk governance can be developed.

Die Verbindung von Power-to-Gas (PtG) mit Biogasanlagen zur Umwandlung überschüssigen Stroms aus erneuerbaren Energien in Biomethan stellt eine Innovation im Biogassektor dar. Dieses Konzept könnte zur Stabilisierung des deutschen Systems für erneuerbare Energien beitragen und die Biogas-Wertschöpfungskette sowie die daraus abgeleiteten Produkte wettbewerbsfähiger und umweltfreundlicher machen. Angesichts des wachsenden Interesses an dieser Technologie müssen potenzielle Risiken, Unsicherheiten und Herausforderungen im Zusammenhang mit der Einführung von PtG im Biogassektor bewertet werden. Der Biogassektor wird in der deutschen Öffentlichkeit hauptsächlich wegen ökologischer und wirtschaftlicher Argumente sowie Sicherheitsmängel kritisiert. Vor diesem Hintergrund soll in dieser Arbeit analysiert werden, wie sich die deutsche Biogaskette mit einem PtG-Konzept ergänzen lässt. Des Weiteren werden in der vorliegenden Arbeit potenzielle Risiken, Unsicherheiten und Herausforderungen identifiziert, die mit diesem Konzept einhergehen. Die vorliegende Untersuchung stützt sich auf Konzepte zu Risikowahrnehmung und Risiko-Governance als theoretischen Rahmen. Darüber sollen Einflussfaktoren bestimmt und bewertet werden, die das Risikomanagement für die Einführung von PtG im Biogassektor beeinflussen. Dies dient dazu, grundlegende Anforderungen zur Verbreitung der Technologie, ihrer Akzeptanz und Legitimation aufzuzeigen. Nach einer randomisierten sowie zielgerichteten Stichprobenstrategie wurden insgesamt 27 Experten aus zentralen Interessengruppen des deutschen Biogassektors, namentlich aus Industrie, Politik, Forschung und Verbänden, persönlich befragt. Ihre Perspektiven auf potenzielle ökologische, sicherheitsbezogene, sozialpolitische und technoökonomische Risiken, Unsicherheiten und Herausforderungen, welche die Einführung von PtG in der deutschen Biogas-Wertschöpfungskette behindern könnten, wurden mit der Methode der qualitativen Inhaltsanalyse systematisch untersucht. Die nach diesem Verfahren gesammelten Daten wurden eingehend analysiert und zu Schlussfolgerungen verdichtet. Insgesamt erachteten die Teilnehmer dieser Studie das Unfallrisiko z. B. aufgrund von Bränden, Explosionen und Umweltverschmutzung durch Biogasanlagen, die mit einem PtG-Konzept betrieben werden, als gering. Als Schlüsselherausforderungen bei der Einführung von PtG im Biogassektor haben die befragten Experten mangelnde Geschäftsmodelle, fehlende politische Anreize sowie eine Stigmatisierung des Sektors identifiziert. Die Stakeholder verwiesen auf eine Wissenslücke in der breiten Öffentlichkeit, um die geringe Popularität des Biogas-sektors und seiner biobasierten Produkte zu erklären. Im Hinblick auf einen erfolgreichen Einsatz dieses technologischen Konzepts stellen sich die Befragten anstelle vieler Biogasanlagen auf Bauernhöfen vollständig industrialisierte Anlagen vor. Zur Vermeidung potenzieller technologischer Risiken verlassen sich die Stakeholder vornehmlich auf bestehende Richtlinien und Gesetze. Anhand ihrer Wahrnehmung lassen sich die befragten Experten nach der Kulturtheorie des Risikos als Hierarchen beschreiben. Ihre Denkweise beeinflusst die Art und Weise, wie die Stakeholder Risiken erkennen, steuern und kommunizieren. Die meisten Teilnehmer identifizierten Politiker als Hauptverantwortliche für den Umgang mit Risiken, Herausforderungen und Unsicherheiten von PtG im Zusammenhang mit Biogas. Obwohl die Medien allgemein als Wissensvermittler anerkannt wurden, betrachteten die Befragten sie nicht als Instrument für eine wirksame Risikokommunikation, um mit Misstrauen und Stigmatisierung in der Öffentlichkeit umzugehen und den Kontroversen im Biogassektor, welche die Verbreitung von PtG beeinflussen könnten, zu begegnen. Die vorliegende Studie liefert wichtige Erkenntnisse für die Steuerung der Einführung dieser Technologie in Deutschland. Um ein gemeinsames Verständnis unter den relevanten Stakeholdern zu schaffen, eine fundierte Entscheidungsfindung zu ermöglichen und letztendlich die Legitimität dieser Technologie zu fördern, wird empfohlen, das Risikobewusstsein der Akteure im Bereich Biogas und PtG zu erhöhen. Eine bewusste Kommunikation zwischen Interessengruppen bzgl. abweichender Risikowahrnehmungen und Bewirtschaftungsoptionen ist unerlässlich, damit eine wirksame, legitime und partizipative Strategie zur Risiko-Governance entwickelt werden kann.