Potenziale von Kopplungstechnologien

Die Bedeutung erneuerbarer Energien wie Sonne und Wind im deutschen Energiesystem nimmt stetig zu. Die Abhängigkeit von Tageszeit und Witterung führt jedoch zu Schwankungen, und es gibt große saisonale Unterschiede. Hinzu kommt, dass Energiebedarf und Energieproduktion vermehrt räumlich voneinander entkoppelt sind. Bedingt durch den regional ungleichmäßigen Ausbau von Wind- und Solarstromanlagen müssen künftig immer öfter erneuerbare Energieerzeuger heruntergeregelt werden, um die Netzstabilität zu gewährleisten. Zusätzliche Ungleichgewichte werden durch die Stilllegungen der Kernkraftwerke und fossiler Kraftwerke entstehen.

Die aktuellen Entwicklungen stellen das deutsche Energiesystem vor große Herausforderungen. Eine Möglichkeit, den zeitlichen und regionalen Stromausgleichsbedarfen zu begegnen, ist die Nutzung von Speicher- und Transportkapazitäten der Gas- und Wärmenetze über sogenannte Sektorkopplungstechnologien. Diese dienen der Energieumwandlung zwischen verschiedenen Energieträgern (Strom, Gas und Wärme). Beispiele dafür sind Wärmepumpen, Kraft-Wärme-Kopplung oder Methanisierung. »Die Vorteile liegen auf der Hand, denn Wärme- und Gasspeicher sind günstiger und besser für die Langzeitspeicherung geeignet als Stromspeicher«, erklärt Anne Hagemeier, Abteilung Energiesysteme bei Fraunhofer UMSICHT.

Deutschlandweit bis auf Quartiersebene

Doch welche Technologien eignen sich in welchen Regionen für den Energieausgleich? Fraunhofer UMSICHT betrachtet gemeinsam mit dem Gas- und Wärme-Institut Essen e. V. detailliert die deutschen Strom-, Gas- und Wärmenetze. Ziel des Projekts »IntegraNet« ist es, deren Potenziale zum Energieausgleich durch Integration der Energienetze zu ermitteln. Da aufgrund der unterschiedlichen Ausbaustufen und Verbrauchsstrukturen keine generellen Aussagen getätigt werden können, unterscheiden die Forscher vier Ebenen. Auf den oberen beiden Ebenen (Deutschland, Bundesländer) werden die Ausgleichsbedarfe und Potenziale auf Basis einer energetischen Bilanzierung ermittelt. Auch fließen die Ergebnisse der unteren Ebenen ein. Hier, auf der Regionen- sowie Stadt-/Gemeinde-/Quartiersebene, werden dynamische Simulationen durchgeführt, um das Verhalten von Verbrauchern und Produzenten in Verbindung mit den jeweiligen Technologien zu untersuchen.

Förderhinweis

Das Projekt IntegraNet wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).