STROM

Forschungsverbund „Energie – Sektorkopplung und Micro-Grids (STROM)“

Der Szenario-Rahmen für den STROM-Forschungsverbund

17.09.2021

Am 1. April des Jahres 2021 begann die Arbeit am STROM-Forschungsverbund, der 5 bayerische Hochschulen und Universitäten und 26 Industrieunternehmen zusammenbringt. Das Projekt wird von der Bayerischen Forschungsstiftung gefördert. Die zentrale Frage betrifft die weitere Entwicklung der elektrischen Infrastruktur, insbesondere auf der Ebene der Verteilnetze, und die Zukunft des Heizens in Bayern. Am Ende des Projektes sollen neue Methoden und Werkzeuge bereitstehen, die eine effiziente Planung für beide Bereiche erlauben.

Energieverteilung im Wandel

Eine der ersten Aufgaben besteht darin, eine Reihe von möglichen Entwicklungen, im weiteren Szenarien genannt, zu definieren. Die Auswahl der Szenarien wird dabei durch die technischen Möglichkeiten im Bereich des Energietransportes und der Energieverteilung festgelegt. Hier werden wir drei Entwicklungen genauer betrachten: eine Welt, in der Strom zum zentralen Endenergieträger wird, eine Welt, in der Wasserstoff auch für die Haushaltskunden Erdgas ersetzt und eine Welt, in der Fern- und Nahwärmenetze den überwiegenden Teil der Wärme zu den Endkunden liefern. Es müssen aber darüber hinaus eine Vielzahl von weiteren Entwicklungen berücksichtigt werden. Die Sanierungsraten im Gebäudebereich ist eine der wichtigsten, ebenso die Umstellung des Verkehrs auf Elektromobilität. Dazu kommen mögliche Veränderungen der Siedlungsstrukturen, welche durch die neuen digitalen Technologien getrieben werden und auch das autonome Fahren. Im Industriebereich werden vier Sektoren genauer betrachtet: der Ernährungssektor, der Sektor Bau, Steine und Erden, der Ernährungssektor und die Chemie. Diese sehr energieintensiven Bereiche werden in den nächsten Jahren erhebliche Veränderungen durchführen müssen. Auch im Dienstleistungssektor steht – wieder getrieben durch die Digitalisierung – ein deutlicher Wandel bevor. Die drastische Zunahme von Versanddiensten ist hier nur ein Beispiel. Auch Fragen nach der Zukunft des Flughafen München haben erhebliche Auswirkungen auf die Energieinfrastruktur.

Elektrische Energie wird zum zentralen Endenergieträger

Das Strom-Szenario geht von einer starken Zunahme elektrischer Energie in allen Endenergiebereichen aus. Die Untersuchungen werden sich zuerst auf den Haushaltsbereich konzentrieren. Wärmepumpen können dabei – diese Zahlen werden im Laufe des Projektes immer wieder hinterfragt und ergänzt – vielleicht 50 % der Wärmenachfrage abdecken. Wenn gleichzeitig der Verkehr durch Elektromobilität ersetzt wird und viele Autos zu Hause geladen werden, bedeutet dies eine deutliche Zunahme der Stromnachfrage im Haushaltsbereich. Ähnlich wird es sich in den anderen Sektoren verhalten. Daraus lassen sich dann die Fragen a) nach der Bereitstellung ausreichender elektrischer Energie und b) nach der Kapazität der Transport- und Verteilinfrastruktur ableiten. Daraus ergibt sich eine der zentralen Fragen des Projektes: ist ein erheblicher Ausbau der Infrastruktur notwendig oder können „intelligente“ Regelungen Engpässe vermeiden?

Das Wasserstoff-Szenario

Im Wasserstoff-Szenario gehen wir davon aus, dass die heutige Gasinfrastruktur zu einer Wasserstoffinfrastruktur umgebaut wird. Auch viele Haushalte sind dann an ein Wasserstoffnetz angeschlossen. Wasserstoff ist ein international gehandeltes Gut und zu entsprechenden Preisen, die noch ermittelt werden müssen, in ausreichenden Mengen verfügbar. Auch in diesem Szenario gehen wir davon aus, dass sich bei PKWs die Elektromobilität durchgesetzt hat. Wasserstoff spielt auch in der Industrie als Grundstoff und bei der Bereitstellung von Prozesswärme eine zentrale Rolle. Trotzdem werden die Unterschiede zwischen Wasserstoff und Erdgas noch einmal klar herausgestellt und die doch erheblichen Transportkosten des Wasserstoffes berücksichtigt.

Massiver Ausbau der Fern- und Nahwärmesysteme

Das „Dänische“-Szenario unterstellt einen verstärkten Ausbau der Fern- und Nahwärmenetze zur Bereitstellung von insbesondere Raumwärme, aber in begrenztem Umfang auch der Prozesswärme. In diesem Szenario wird ein besonderes Augenmerk auf die verschiedensten Wärmequellen gelegt, allen voran den erheblichen Potentialen der Tiefengeothermie im Süden von Bayern, aber auch auf Biomasse, Abwärme und Solarthermie. Bei den Fern- und Nahwärmenetzen sollen ganz neue Technologien berücksichtigt werden, wie beispielsweise Netze, die auch eine Einspeisung der Wärme durch die Verbraucher erlauben.

Generell wollen wir die Szenarien immer weiter verfeinern.  Für weitere Anmerkungen und Kommentare kontaktieren Sie uns gerne!