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Sektorkopplung Schlüssel für die Zukunft von Deutschlands Energiewende

Deutschland war ein starker Befürworter des Wechsels zu erneuerbaren Energien, insbesondere im Stromsektor. Um diesen Weg fortzusetzen, müssen jedoch neue Strategien einbezogen werden.

Im ersten Halbjahr 2020 übertraf die gesamte Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien – hier vor allem die Windenergie – zum ersten Mal in der Geschichte die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen in Deutschland. Mit ehrgeizigen Plänen, seine Windkapazität auszubauen, hat Deutschland ein umfangreiches Konjunkturprogramm für Nachhaltigkeit und Innovation eingeführt, um seine Offshore-Windkraftkapazität bis 2030 von 15 auf 20 GW zu erhöhen.

Es gibt jedoch zwei wesentliche Probleme, die den weiteren Ausbau der Windenergie in Deutschland behindern. Zum einen ist die Windenergie unplanbar und schwankend. Für eine effektive Nutzung ist Speicherkapazität erforderlich, deren Technologie jedoch nach wie vor kostspielig ist. Das zweite Problem ist die nach wie vor bestehende Abhängigkeit vieler Sektoren der deutschen Wirtschaft von fossilen Brennstoffen. Noch werden die Wärme für Privathaushalte und der Strom für das Verkehrswesen oder viele Schwerindustrien mit fossilen Brennstoffen und nicht aus erneuerbaren Energien erzeugt. 

Die Sektorkopplung könnte diese beiden Probleme lösen.

Wind in Wärme verwandeln

Die Sektorkopplung erfordert die umfassende Elektrifizierung der großen energieverbrauchenden Sektoren wie Bauen und Wohnen und Verkehr und deren Umstellung von Strom aus fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energiequellen. Dies kann teilweise durch Power-to-X-Technologien erreicht werden. Mit Power-to-X kann überschüssige Energie aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind in anderen Energieformen, wie bspw. energieeffizienten Wärmepumpen oder Elektrokesseln zum Heizen, genutzt werden.

„In der aktuellen Diskussion rund um die Entkarbonisierung wird viel über erneuerbare Energien und die Reduzierung der Kohlenstoffintensität von Strom gesprochen. Die Entkarbonisierung von Wärme steht dabei aber häufig nicht im Mittelpunkt, obwohl etwa doppelt so viel Energie für Wärme als für Strom verbraucht wird“, sagt Jan Andersson, Market Development Manager, Wärtsilä Energy Business. „Um die CO2-Neutralitätsziele zu erreichen, wird die Entkarbonisierung von Wärme eine große Rolle spielen.“

So ist Power-to-Heat eine entscheidende Möglichkeit zur Wiederverwendung von erneuerbarer Energie; eine andere ist Power-to-Fuel, durch die überschüssige saubere Energie in Wasserstoff, synthetisches Methan, synthetisches Methanol oder einen anderen zukünftigen Kraftstoff umgewandelt werden kann. Durch diesen Prozess kann überschüssige Windenergie in Form von Kraftstoff gespeichert werden, mit dem an windstillen Tagen thermische Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) betrieben werden können. Wärtsilä wurde bereits mit der Installation mehrerer KWK-Anlagen in Deutschland beauftragt, darunter eine KWK-Anlage über 100 MW der Kraftwerke Mainz-Wiesbaden (KMW), eine KWK-Anlage über 90 MW zur Versorgung von Dresden mit Strom und Fernwärme sowie eine KWK-Anlage über 105 MW in Bremen. Dank Power-to-X-Technologien werden sie in Zukunft eine wichtige Rolle spielen.

Kostengünstigere, sauberere Energie

Aus der Modellierung von Stromversorgungssystemen wird das Potenzial einer Sektorkopplung deutlich, um den Übergang Deutschlands in eine nachhaltige Zukunft aus 100 % erneuerbaren Energien zu beschleunigen. Mithilfe der Software zur Optimierung des Stromversorgungssystems PLEXOS modellierte Wärtsilä eine typische Last von 100 MW für eine durchschnittliche deutsche Stadt im Jahr 2030, unter Berücksichtigung unterschiedlicher Anteile erneuerbarer Energien. Das Team modellierte drei verschiedene Szenarien und stellte bei allen drei Szenarien fest, dass die Energiepreise durch die Sektorkopplung und den Einsatz von Power-to-X gesunken sind. 

„Neben den Kostenvorteilen, die aus der Modellierung hervorgehen, würde eine Änderung der Energiepreise zur Senkung des Gesamtstrompreises dem Sektor zum Wachstum verhelfen“, sagt Oldag Caspar, Teamleiter für europäische Klimapolitik beim Think Tank Germanwatch. 

„Wir benötigen dringend eine Reform der Energiepreise, die derzeit häufig ein Hindernis für die Sektorintegration darstellen. Dies umfasst Energiesteuern, Netzgebühren und vor allem die Reform des Emissionshandelssystems. Es wäre hilfreich, wenn Strom billiger würde, während die Preise für konkurrierende fossile Lösungen wie Erdgas steigen müssten “, sagt Caspar.

Laut Andersson müssen zudem die Verbraucher ihre Denkweise hinsichtlich der Möglichkeiten, die sich aus Stromnutzung ergeben, ändern.  

„Generell denke ich, dass wir auch die notwendige Veränderung der Denkweise berücksichtigen müssen, um erneuerbaren Strom als Wärme zu verwenden“, sagt Andersson. 

Derzeit nutzen nur rund 20 % des Bau- und Wohnsektors in Deutschland Strom zur Wärmegewinnung und bei nur knapp über 1 % des Verkehrs- und Mobilitätssektors kommt Strom zum Einsatz. Wenn die Verbraucher den Mehrwert einer verstärkten Elektrifizierung sowohl aus finanzieller als auch aus ökologischer Sicht erkennen, wird dies dazu beitragen, die Sektorkopplung voranzutreiben.

Mehr Informationen gibt es hier.


Hinweis: Dieser Beitrag wurde nicht von der Redaktion erstellt. Es handelt sich um ein Advertorial von Wärtsilä.

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