Sektorenkopplung Strom/Wärme/Mobilität im Energiesystem der Zukunft
Die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität verleiht der städtischen Infrastruktur zukünftiger Smart Cities mehr Effizienz. Durch die enge Verzahnung von Energie- und Informationsflüssen lassen sich Energieerzeugung und -nachfrage besser aufeinander abstimmen.
Im Forschungsprojekt eGoⁿ wird ein bestehendes netzebenen- und sektorenübergreifendes Planungsinstrument erweitert, sodass die Sektorenkopplung in die Untersuchungen integriert werden kann.
Beim Umbau des Energiesystems wird die Sektorenkopplung eine zentrale Rolle spielen, also die Vernetzung von Mobilität, Energiewirtschaft und Industrie. Je mehr Technologien und Bereiche eingebunden werden, desto flexibler und stabiler wird das Gesamtsystem sein. Grundvoraussetzung hierfür ist die Verknüpfung und der Ausbau infrastruktureller Lieferketten von Strom-, Wärme- und Gasnetzen sowie der Mobilität.
So kann ein Teil der elektrischen Energie in Wasserstoff gewandelt werden und über die bestehende Gasinfrastruktur verteilt und gespeichert werden. Das DLR betrachtet hierbei die gesamte Kette vom Betrieb der systemdienlichen Erzeugung über Kavernenspeicher und Transportnetze bis hin zum Nutzer. Des Weiteren erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler grundlegende Ansätze zur Anbindung und Gestaltung von Schnittstellen. Zum Beispiel könnten Fahrzeuge mit Brennstoffzellen als dezentrale mobile Energieversorgungseinheiten große Mengen an Strom und Wärme zur Versorgung von Gebäuden, anderen Verbrauchern oder Netzdienstleistungen bereitstellen. Die Möglichkeit der Rückspeisung in Stromnetze weist ein hohes Flexibilitätspotenzial auf und gilt als Schlüsselelement für künftige Energiesysteme.
Für die Nachhaltigkeit eines klimaneutralen Energiesystems ist grüner Wasserstoff entscheidend. Gleichzeitig dürfen Umweltkosten nicht in die Herstellungsphase der benötigten Komponenten vorverlagert werden – und mit Blick auf kritische Ressourcen gilt es, Lösungen für deren Ersatz oder Recycling zu finden. Nur durch vernetztes Denken, ganzheitliche Lösungen und die gemeinsame Betrachtung der Sektoren Strom, Wärme, Mobilität und Industrie kann der Schritt in eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft gelingen.
Systemanalyse – Optimierung von Steuerungssystemen
Die Energiesystemanalyse des DLR fördert mittels wissenschaftlicher Methoden die vorausschauende Identifizierung und Bewertung wirtschaftlicher, umweltrelevanter und gesellschaftlicher Auswirkungen entlang möglicher Transformationspfade. So werden Szenarien entwickelt, wie Wasserstoff im zukünftigen Energiesystem eingesetzt werden kann. Außerdem erforscht das DLR mögliche Geschäftsmodelle für die Produktion und Lagerung von Wasserstoff und analysiert die Standortpotenziale vor allem im Norden Deutschlands. Dieser eignet sich aus geologischen Gründen besonders für solche Infrastruktur.
Durch vorausschauendes aktives Handeln können Chancen neuer Wasserstoff-Technologien rechtzeitig erkannt und mögliche negative Auswirkungen unseres heutigen Handelns auf Umwelt und Gesellschaft minimiert werden. Darüber hinaus werden zweckmäßige Markteinführungsstrategien ermittelt und Wissen bereitgestellt, damit Entscheidungsträger eine Balance zwischen den heutigen technischen und ökonomischen Möglichkeiten und den zu erwartenden langfristigen Entwicklungsperspektiven finden.
Projektbeispiele:
eGoⁿ – Offenes netzebenen- und sektorenübergreifendes Planungsinstrument zur Bestimmung des optimalen Einsatzes und Ausbaus von Flexibilitätsoptionen in Deutschland.
MuSeKo – Modellbasierte Analyse der Integration erneuerbarer Stromüberschüsse durch die Kopplung der Stromversorgung mit Wärme-, Gas- und Verkehrssektor (Multi-Sektor-Kopplung).
