Fraunhofer-Studie zeigt Wege zur Transformation des deutschen Energiesystems bis 2050

Die Studie untersucht unter anderem die Kosten für die Transformation des Energiesystems
Die Studie untersucht unter anderem die Kosten für die Transformation des Energiesystems

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE (Freiburg) haben eine Studie zur System- und Kostenentwicklung einer klimaschutz-kompatiblen Transformation des deutschen Energiesystems von heute bis 2050 erstellt.

Sie erstreckt sich über alle Sektoren und Energieträger und analysiert, wie Deutschland seine Klimaschutzziele mit einer effizienten Energienutzung und dem Einsatz erneuerbarer Energien erreichen kann. Dabei werden verschiedene kostenoptimierte Transformationspfade aufgezeigt.

„Die Szenarien unterscheiden sich dabei hinsichtlich der in der Zukunft verwendeten Antriebskonzepte im Bereich der Mobilität, hinsichtlich des Umfangs der energetischen Sanierung von Gebäuden und hinsichtlich des Zeitpunkts, zu dem der Ausstieg aus der Nutzung von Kohle zur Stromerzeugung erfolgt“, erklärt Prof. Hans-Martin Henning, stellvertretender Institutsleiter und Inhaber einer Professur für Technische Energiesysteme am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). „Außerdem betrachten wir unterschiedliche Zielwerte der Minderung energiebedingter CO2-Emissionen – um 80 %, 85 % und 90 % bezogen auf den Referenzwert im Jahr 1990“, ergänzt Andreas Palzer, Mitautor der Studie.

 

Photovoltaik und Windenergie spielen eine Schlüsselrolle bei der künftigen Energieversorgung

In allen Szenarien spielen Photovoltaik und Windenergie eine Schlüsselrolle bei der künftigen Energieversorgung. Die notwendige installierte Leistung dieser erneuerbaren Energieträger schwankt je nach Szenario von 290 GW bis knapp 540 GW. Sie wird ergänzt durch Kraftwerke unterschiedlichen Typs zur komplementären Stromerzeugung, Solarthermie-Anlagen für die direkte Wärmebereitstellung und die Infrastruktur für die Bereitstellung eines Mixes aus fossilen, biogenen und synthetisch hergestellten, flüssigen und gasförmigen Energieträgern. Zugleich ergäben sich insbesondere in der Wärmeversorgung massive Änderungen hinsichtlich der verwendeten Techniken auf der Nutzungsseite, betonen die Wissenschaftler.

Diese neue Zusammensetzung der Energieerzeuger erfordere ein hohes Maß an Flexibilisierung in der Stromerzeugung und -verwendung. Über die klassischen auf Strom basierenden Anwendungen hinaus müssten neue Stromanwendungen insbesondere bei Gebäuden und im Verkehrssektor hinzukommen. Verbrennungstechniken wie Heizkessel und Verbrennungsmotoren müssten zunehmend durch effiziente elektrische Maschinen wie Wärmepumpen und Elektromotoren ersetzt werden.

 

Fossile Brennstoffe müssen durch erneuerbare Energieträger ersetzt werden; Elektrifizierung der Wärmeversorgung

Alle Szenarien zeigen eine Zunahme von Erzeugung und Verbrauch von Strom, ebenso die Notwendigkeit der zunehmenden Substitution fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energieträger. Dies wiederum erfordere die großflächige Installation von Anlagen zur Herstellung synthetischer Energieträger aus erneuerbarem Strom, also Anlagen zur Herstellung von Wasserstoff, Methan oder flüssigen Brenn-/Kraftstoffen aus Wind- und Solarstrom, so die Studie.

Die Wärmeversorgung zeichnet sich durch eine starke Elektrifizierung aus. Elektrische Wärmepumpen werden in nahezu allen untersuchten Szenarien zur wichtigsten Technik für die Wärmebereitstellung in Einzelgebäuden. Solarthermie deckt in allen Szenarien anteilig den Bedarf an Niedertemperaturwärme in Gebäuden und der Industrie. 

 

Kosten der Transformation

Die Studie untersucht auch die Kosten für die Transformation des Energiesystems. „Bleiben die Preise für fossile Energieträger bis 2050 gleich und die Kosten für CO2-Emissionen langfristig niedrig“, so Hans-Martin Henning, „dann liegen die kumulativen Gesamtkosten für das kostengünstigste Szenario um rund 1.100 Milliarden Euro, d. h. 25 % höher als im Fall eines Weiterbetriebs des heutigen Energiesystems in unverändertem Zustand. Geht man allerdings von einer Erhöhung der Preise für fossile Energieträger um jährlich 3 % aus, dann bleiben die kumulativen Gesamtkosten für eine Transformation des Energiesystems praktisch gleich wie die Kosten für einen Weiterbetrieb des heutigen Systems, und das bei gleichzeitiger Reduktion energiebedingter CO2-Emissionen um 85 %.“

Die neuen Berechnungen bestätigen die Ergebnisse des 2013 veröffentlichten ersten Energiemodells für Deutschland im Jahr 2050. Zentrales Werkzeug für die Erstellung der Studien ist das Fraunhofer ISE Simulations- und Optimierungsmodell REMod‑D (Regenerative Energien Modell – Deutschland).

 

06.11.2015 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Heindl Server GmbH

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