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Die Transformation des deutschen Energiesystems in Richtung signifikanter Reduktion energiebedingter CO2-Emissionen kann durch eine Abfolge verschiedener Phasen beschrieben werden. Phasenübergänge ergeben sich dabei aus strukturellen Erfordernissen im Gesamtsystem bei kontinuierlichem weiteren Ausbau erneuerbarer Energiewandler, insbesondere Sonne und Wind. Die anstehende zweite Phase ist durch eine umfassende Systemintegration volatiler erneuerbarer Energien insbesondere im Bereich der Strombereitstellung geprägt. Dies erfordert sowohl eine flexible komplementäre Erzeugung als auch die Aktivierung von Flexibilitätsoptionen auf der Verbrauchsseite.
Die Transformation des deutschen Energiesystems in Richtung signifikanter Reduktion energiebedingter CO2-Emissionen kann durch eine Abfolge verschiedener Phasen beschrieben werden. Phasenübergänge ergeben sich dabei aus strukturellen Erfordernissen im Gesamtsystem bei kontinuierlichem weiteren Ausbau erneuerbarer Energiewandler, insbesondere Sonne und Wind. Die anstehende zweite Phase der Transformation ist durch eine umfassende Systemintegration volatiler erneuerbarer Energien insbesondere im Bereich der Strombereitstellung geprägt. Dies erfordert sowohl eine flexible komplementäre Erzeugung als auch die Aktivierung von Flexibilitätsoptionen auf der Verbrauchsseite.
Die Transformation des Energieversorgungssystems zu einer dekarbonisierten Energiebereitstellung bedingt ein koordiniertes Zusammenspiel der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr. Dabei ist die Kopplung des Stromsektors mit dem Wärmesektor eine der entscheidenden Maßnahmen bei der Transformation. Die Aufnahme von Wind- und Sonnenenergie in das Netz kann durch genaue Einspeiseprognosen optimiert werden, die Kopplung zum Wärmesektor mittels Wärmepumpen und Power-to-Heat (Heizstab) ermöglicht die weitere Flexibilisierung der Nachfrageseite. Diese Interaktion wird durch intelligente Lösungen der Systemtechnik für das Energie- und Netzmanagement ermöglicht. Die Entwicklung von entsprechenden Anreizsystemen, Marktmechanismen und Geschäftsmodellen ist ebenfalls erforderlich, um diese Kopplung auch wirtschaftlich erfolgreich zu gestalten. Der Beitrag stellt das im Forschungsvorhaben "Interaktion EE-Strom, Wärme und Verkehr" erstellte 80-Prozent-Szenario für das Jahr 2050 vor und zeigt anhand von Beispielen zukünftige Anforderungen und Entwicklungen zu dieser Thematik auf.
Dieser Artikel ist der Frage gewidmet, welchen Beitrag eine verstärkte Sektorenkopplung zum Gelingen der Energiewende leisten kann. Ausgehend von einer Einführung der Prinzipien und Technologien bietet er Einblicke in die zur Erforschung der Sektorenkopplung angewendeten Methoden, sowie ausgewählte Ergebnisse.
Hinsichtlich der Energieversorgung versteht man unter Sektorenkopplung im Allgemeinen eine engere Verzahnung und Verknüpfung verschiedener Energieanwendungsbereiche, sowie die Zunahme von Verzweigungs- und Verknüpfungsstellen im Energiesystem. Die wesentlichen Anwendungsbereiche der Energie sind dabei die Bereitstellung von Strom, Wärme und Mobilität.
Die voranschreitende Umstellung des Energiesystems von einer "additiven Rolle" regenerativer Energien hin zu deren Dominanz wirft zahlreiche Fragestelllungen auf, für deren Beantwortung in zunehmendem Maße Modellierungsansätze gewählt werden. Vor diesem Hintergrund ist in den letzten Jahren eine große Anzahl von modellbasierten Szenarioanalysen des deutschen Energiesystems entstanden. Da sie zum Teil sehr unterschiedliche Ergebnisse erzielen, die nur schwer miteinander vergleichbar sind, erschwert dies die Weiterentwicklung des Zukunftswissens zur Energiewende und auch die gegenseitige Qualitätssicherung der Ergebnisse.
Vor diesem Hintergrund hat das Wuppertal Institut zusammen mit den Partnern Fraunhofer ISE und DLR das RegMex-Projekt durchgeführt. Ziel des Projektes war zum einen die inhaltliche Weiterentwicklung der Diskussion zur Ausgestaltung der Energiewende. Zum anderen sollte durch den Modellvergleich eine höhere Transparenz der teilnehmenden Modelle erreicht werden, um die Implikationen und Auswirkungen verschiedener Modellansätze besser differenzierten zu können.
Im Modellexperiment 1 wurden für zwei Szenarien (Zielszenario und Ambitioniertes Szenario) das Gesamtsystem mit Hilfe von drei Energiesystemmodellen und im Modellexperiment 2 das Stromsystem und flexible Sektorenkopplung mit Hilfe von vier Stromsystemmodellen modelliert. In einem weiteren Arbeitspaket wurden "Disruptive Elemente" identifiziert und analysiert, die gravierende Auswirkungen auf das Energiesystem haben können. Die Modellexperimente zeigen klar, dass die Einordnung und Interpretation von Modellergebnissen nicht losgelöst von den Modellen und deren methodischen Unterschieden erfolgen darf.
