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Im Fokus der Studiendatenbank stehen Veröffentlichungen, die sich mit dem notwendigen Umbau und der Steuerung des Energiesystems für eine erfolgreiche Energiewende insgesamt beschäftigen. Mehr zu den Kriterien, nach denen das Forschungsradar Studien aufnimmt …

 

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Sektorkopplung - Untersuchungen und Überlegungen zur Entwicklung eines integrierten Energiesystems

Herausgeber/Institute:

acatech, Akademienunion, Leopoldina

Datum:

November 2017

Autoren:

Florian Ausfelder et al.

Art der Veröffentlichung:

Analyse

Themenbereiche:

Energiesysteme
Politik

Schlagwörter:

Elektromobilität, Flexibilisierung, Flexibilitätsoptionen, Lastmanagement, Speicher, Systemtransformation, Versorgungssicherheit, Wärmepumpe, Sektorenkopplung, Sektorkopplung

Seitenzahl:

204

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Zielsetzung und Fragestellung

Diese Analyse bildet die Grundlage für die  Stellungnahme „Sektorkopplung – Optionen für die nächste Phase der Energiewende“. Es wird der technische Entwicklungsstand der Sektorenkopplungstechnologien dargestellt, die Vor- und Nachteile diskutiert sowie Potenziale und Hemmnisse aufgezeigt. In einem weiteren Schritt geht es darum zu klären, welche Rolle die einzelnen Technologien spielen können und ab wann sie zum Einsatz kommen sollen. Außerdem wird analysiert, wie sich die Sektorenkopplung auf den Strombedarf auswirken wird und wie viel zusätzliche erneuerbare Stromerzeugungskapazitäten dafür notwendig sind. Schließlich werden Vorschläge gemacht, wie die ökonomisch-rechtlichen Rahmenbedingungen angepasst werden könnten.

Zentrale Ergebnisse

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist: Je ehrgeiziger die Klimaschutzziele sind, desto wichtiger wird die Sektorenkopplung. Bei einem CO2-Einsparziel im Energiebereich von 85 Prozent bis 2050 (gegenüber 1990) würde die Hälfte des Stromverbrauchs auf die Sektoren Wärme und Verkehr entfallen. Bei einer Einsparung von 90 Prozent läge der Stromverbrauch mit 1.150 TWh fast doppelt so hoch wie heute. Maßnahmen zur direkten Elektrifizierung könnten mit Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen sofort umgesetzt werden. Die indirekte Stromnutzung (Power-to-Gas, Power-to-X) werde ab den 2020ern relevant.

Die ...

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist: Je ehrgeiziger die Klimaschutzziele sind, desto wichtiger wird die Sektorenkopplung. Bei einem CO2-Einsparziel im Energiebereich von 85 Prozent bis 2050 (gegenüber 1990) würde die Hälfte des Stromverbrauchs auf die Sektoren Wärme und Verkehr entfallen. Bei einer Einsparung von 90 Prozent läge der Stromverbrauch mit 1.150 TWh fast doppelt so hoch wie heute. Maßnahmen zur direkten Elektrifizierung könnten mit Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen sofort umgesetzt werden. Die indirekte Stromnutzung (Power-to-Gas, Power-to-X) werde ab den 2020ern relevant.

Die ...

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist: Je ehrgeiziger die Klimaschutzziele sind, desto wichtiger wird die Sektorenkopplung. Bei einem CO2-Einsparziel im Energiebereich von 85 Prozent bis 2050 (gegenüber 1990) würde die Hälfte des Stromverbrauchs auf die Sektoren Wärme und Verkehr entfallen. Bei einer Einsparung von 90 Prozent läge der Stromverbrauch mit 1.150 TWh fast doppelt so hoch wie heute. Maßnahmen zur direkten Elektrifizierung könnten mit Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen sofort umgesetzt werden. Die indirekte Stromnutzung (Power-to-Gas, Power-to-X) werde ab den 2020ern relevant.

Die erforderliche Reservekapazität thermischer Kraftwerke betrage zwischen 60 und 100 GW. Speicher kämen noch zusätzlich hinzu. Die gesamte installierte Leistung an Stromerzeugungskapazitäten steige von rund 200 GW im Jahr 2016 auf 620 bis 700 GW. Die installierte Leistung an Windenergie und Photovoltaik müsse versiebenfacht werden.

Die Autoren empfehlen einen einheitlichen, auf alle Sektoren wirkenden CO2-Preis. Dieser soll hoch genug sein, um Investitionen in Klimaschutztechnologien anzureizen. Im Gegenzug zur Ausweitung des Europäischen Emissionshandels auf alle Sektoren oder der Einführung einer CO2-Steuer könnten Energiesteuern abgebaut werden.    

Zentrale Annahmen und Thesen

Das Energiesystem der Zukunft werde von vier Entwicklungslinien geprägt sein:

  • Direkte Elektrifizierung im Wärme- und Verkehrsbereich
  • Umwandlung von Strom in Wasserstoff
  • Umwandlung von Strom in synthetische Gase und Kraftstoffe
  • Verstärkte Energiegewinnung aus Biomasse, Solarthermie und Geothermie

Methodik

Die Analyse betrachtet zunächst das heutige Energiesystem. Im zweiten Schritt werden technische Optionen und deren Potenziale bewertet. Im dritten Teil wurden aktuelle Energieszenarien verglichen und die Bedeutung der Sektorenkopplung untersucht. Im vierten Schritt wurden eigene Berechnungen mit dem Optimierungsmodell REMod-D des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE durchgeführt. Die Ergebnisse wurden dahingehend ausgewertet, welche Auswirkungen einzelne Parameter und Technologie auf die Entwicklung des gesamten Energiesystems haben. Außerdem wurden ökonomische, gesellschaftliche ...

Die Analyse betrachtet zunächst das heutige Energiesystem. Im zweiten Schritt werden technische Optionen und deren Potenziale bewertet. Im dritten Teil wurden aktuelle Energieszenarien verglichen und die Bedeutung der Sektorenkopplung untersucht. Im vierten Schritt wurden eigene Berechnungen mit dem Optimierungsmodell REMod-D des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE durchgeführt. Die Ergebnisse wurden dahingehend ausgewertet, welche Auswirkungen einzelne Parameter und Technologie auf die Entwicklung des gesamten Energiesystems haben. Außerdem wurden ökonomische, gesellschaftliche ...

Die Analyse betrachtet zunächst das heutige Energiesystem. Im zweiten Schritt werden technische Optionen und deren Potenziale bewertet. Im dritten Teil wurden aktuelle Energieszenarien verglichen und die Bedeutung der Sektorenkopplung untersucht. Im vierten Schritt wurden eigene Berechnungen mit dem Optimierungsmodell REMod-D des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE durchgeführt. Die Ergebnisse wurden dahingehend ausgewertet, welche Auswirkungen einzelne Parameter und Technologie auf die Entwicklung des gesamten Energiesystems haben. Außerdem wurden ökonomische, gesellschaftliche und rechtliche Rahmenbedingungen berücksichtigt.   

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