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PtG-Konzepte mit hoher gesellschaftlicher Akzeptanz für eine effiziente und flexible Speicher- und Energieinfrastruktur zur Integration Erneuerbarer Energien in Baden-Württemberg

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Beschreibung

Baden-Württemberg hat die Kernziele formuliert, die Treibhausgas-Emissionen um 90 % bis 2050 mit Basis 1990 zu reduzieren. Dieses Ziel soll im Wesentlichen durch die zwei Maß- nahmen "Verbrauchseinsparung" (50 % Reduktion des Endenergiebedarfs gegenüber 2010) und "Erzeugung erneuerbarer Energien" (80 % des gesamten Endenergieverbrauchs) erreicht werden [1]

Bei der Maßnahme "Verbrauchseinsparung" werden große Möglichkeiten bei der Einsparung beim Wärmebedarf und in der Mobilität gesehen. Der hohe angestrebte Anteil an erneuerbarer Energie bedeutet, dass in allen Sektoren eine Umstellung auf regenerative Energien stattfinden muss. Hierbei werden die Bruttostromerzeugung mit Wind und Sonne in Baden- Württemberg sowie der Import von EE-Strom deutlich an Bedeutung gewinnen. 2016 basierte die Stromerzeugung in Baden-Württemberg mit 44,1 % auf Atomkraftwerken und 36,8 % auf Kohlekraftwerken überwiegend auf konventionellen Energiequellen [2]. Aus heutigen Erfahrungen von Regionen in Deutschland und Baden-Württemberg führen allerdings bei einer Umstellung auf regenerative Stromerzeugung die hohe zeitliche Volatilität bei der Windenergie und der Photovoltaik (insbesondere im Binnenland) und eine hohe dezentrale Verteilung (Photovoltaik und kleine Windparks) der regenerativen Stromerzeugung zu einer zunehmenden zeitlichen und räumlichen Entkopplung von Stromerzeugung und -verbrauch. Die dadurch entstehende Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage kann durch mehrere integrative technische Ansätze, z. B. Energieumwandlung, Stunden- bis saisonale Speicherung (zentral: Power to Gas - PtG und Pumpspeicherkraftwerke oder dezentral: flüssiges Biogas - LBG, Redox-Flow-Batterien, Fahrzeuge usw.), Warmwasser für Wärmenetze, Netzausbau, Lastverschiebung und Flexibilisierung der Stromerzeugung z. B. durch Bio- und Erdgas-KWK-Technologie ausgeglichen werden. Dabei ist davon auszugehen, dass das Potenzial eines einzelnen Lösungsansatzes nicht ausreichend ist, um die Versorgungssicherheit in Baden-Württemberg in Zukunft zu gewährleisten.

Hierbei muss die Stromnetzstabilität bzgl. Frequenz und Spannung und Verluste beim Transport über weite Strecken beachtet werden, so dass eventuell die Nutzung von Gas für einen Teil der Stromversorgung sinnvoll sein kann. Zusätzlich kann es in der Übergangszeit zu einer Welt mit einer CO2-Einsparung von über 90 % gegenüber 1990 sinnvoll sein den regenerativen Strom zuerst in stark CO2-emittierende Sektoren (z. B. Mobilität) in Form von Gas (H2, CNG, LNG oder LBG) einzusetzen. In dieser Arbeit wurden daher die verschiedenen Ansätze für Baden-Württemberg- repräsentative Modellstandorte (z. B. ländliche Gebiete, Städte) betrachtet. Hierzu wird das Projekt in 7 Teilprojekte gegliedert, deren Verknüpfung in Abb. 2-1 dargestellt ist.

Die Rahmenbedingungen für die Standorte sowie die Potenziale und der Bedarf für u.a. EE- Ausbau, Mobilität, KWK, Wärme, Ausbaunotwendigkeit der Strominfrastruktur, Wiederverstromung, CO2-Quellen, Einspeisung von H2/CH4 wurden in AP 1 ermittelt. Daraus wurden Szenarien für die modellgestützte Standortanalyse der (AP 2 bis AP 4) abgeleitet.

Die Arbeitspakete 2 - 4 waren sehr eng verzahnt und in einer iterativen modellgestützten Betrachtung eingebettet. In AP 2 wurde die Einbindung von EE in die Gasnetze betrachtet.

Hierbei wurden die Standorte u.a. auf Kapazitätsengpässe des Gastransports unter Beachtung von Restriktionen z.B. hinsichtlich Wasserstoffeinspeisung untersucht.

In AP 3 wurde parallel das vorhandene Stromnetz auf Schwächen untersucht. Ein weiterer wesentlicher Aspekt zur Bewertung der Maßnahmen war die Fehleranfälligkeit und deren Auswirkungen. Durch die Einbindung von Energieversorger, die reale Netz- und Versorgungsdaten sowie Erfahrung bereitstellten, konnten die Ergebnisse mit Ihren Einschätzungen geschärft und insbesondere die Abbildung der Netze und deren Modellierung unterstützt sowie praxisrelevante Erkenntnisse erzielt werden.

Die technischen Überlegungen mündeten in eine techno-ökonomische Betrachtung (AP 4) der Standorte. Auf Basis der Ergebnisse konnte eine marktmodellgestützte Untersuchung zur Erlössituation (AP 5) und eine detaillierte und datenbasierte Akzeptanzanalyse (AP 6) durchgeführt werden.

Die Akzeptanzanalyse wurde u.a. auf Basis von Befragungen wichtiger Akteure durchgeführt, um Argumente, Ängste und Hemmnisse für die Einführung der Technologien zu identifizieren.

Die Ergebnisse der Akzeptanzanalyse sowie die identifizierten Randbedingungen für eine Akzeptanz wurden sowohl in AP 5 als auch in die modellgestützte Standortanalyse als Bewertungskriterium zurückgegeben. Sie konnten somit Einfluss auf die Kosten für Lösungen haben. Alle Ergebnisse wurden in AP 7 zusammengeführt und einer kritischen Bewertung unterzogen, um Handlungsempfehlungen für Entscheidungsträger in der Region vorzuschlagen, Planungen für eine optimierte Energieversorgung von Baden-Württemberg durchführen und die Bürger in Baden-Württemberg mit fundierten Ergebnissen in den Entscheidungsprozess zeitig optimal einbinden sowie der Versorgungswirtschaft und der Industrie Richtungen aufzeigen zu können.

In dieser Arbeit lag somit der erste Hauptfokus darin, innovative technisch umsetzbare Ansätze zur Lösung der dargestellten Problematik unter Nutzung der in Baden-Württemberg vorhandenen Energieinfrastruktur unter Berücksichtigung von technologischen, ökonomischen, ökologischen Gesichtspunkten zu koppeln (s. Abb. 2-2).

Der zweite Hauptfokus lag auf der Ermittlung der Akzeptanz der technischen Maßnahmen innerhalb der Bevölkerung und der Identifikation von Randbedingungen für eine Akzeptanz.

Metadaten

TitelPtG-Konzepte mit hoher gesellschaftlicher Akzeptanz für eine effiziente und flexible Speicher- und Energieinfrastruktur zur Integration Erneuerbarer Energien in Baden-Württemberg 
Stand 2017 
Seitenzahl217 
Förderkennzeichen BWE13026
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