Sektorenkopplung in der Energiewirtschaft

12.07.2021

Die Energiewende schreitet voran. Während bisher die Priorität auf der Optimierung der einzelnen Technologien lag, erfolgt nun ein Wechsel hin zum Systemdenken: wie bringen wir die Technologien optimal zusammen?

Treibhausgasemissionen reduzieren

Das primäre Ziel der Sektorenkopplung ist die weitere Reduktion der Treibhausgasemissionen. Zusätzlich führt der Ausbau der erneuerbaren Energien und der Sektorenkopplung zu einer Dezentralisierung der Energieversorgung, die in Verbindung mit dem bestehenden System zu einer höheren Versorgungsicherheit führt.

Resultierend aus den geografischen Gegebenheiten ergibt sich für Power-to-Gas (Power-to-Hydrogen, bzw. Power-to-Methan) ein sehr großes Speicherpotenzial. Das Gas kann in Salzkavernen, die häufig in Norddeutschland vorkommen, in großen Mengen gespeichert werden, während gleichzeitig viel Energie über Windkraft generiert wird. Im Süden Deutschlands haben die oberflächennahe Geothermie und die Tiefengeothermie große Potenziale, um Wärme in großen Mengen bereitstellen zu können. Dabei ist es wichtig, dass die Technik relativ platzsparend ist, so dass sie besonders in dicht besiedelten Gebieten gut Anwendung finden kann. Dazu kommt, dass sich große Teile des Wärmegewinnungspotenzials als Schnittmenge mit der Bevölkerungsdichte ergeben. Die geographischen Gegebenheiten haben keinen Einfluss auf Power-to-Mobility. Gasnetze und Wärmenetze sind in Deutschland als Teil der Infrastruktur gut ausgebaut und die gewonnene Energie lässt sich damit gut verteilen. Dabei stehen die beiden in Konkurrenz zueinander, da bislang in der Regel entweder Wärme- oder Gasleitungen verlegt werden. Je nach bereits bestehender Infrastruktur ist die Nutzung einer der beiden Möglichkeiten sinnvoll. Mit der Einführung von Elektroautos muss nicht nur die Ladeinfrastruktur geschaffen werden, sondern es muss sich auch das Nutzerverhalten ändern.

Sektorenkopplung erfordert Umdenken

Die Machbarkeit der Sektorenkopplung ist vielen verschiedenen Einflüssen ausgesetzt, die jeweils eine andere Technologie begünstigen. Der Digitalisierung kann dabei eine wichtige Rolle im Zusammenhang mit Smart-Grids und der Vernetzung der Sektoren zukommen. Insgesamt kommt man um einen Ausbau und Umbau des bestehenden Energiesystems nicht herum, wenn die gesteckten Klimaziele erreicht werden sollen.

Kostenfreie Studie zeigt Potenziale und Möglichkeiten

Ziel der Studie war die Betrachtung des deutschen Energiesystems über die einzelnen Erzeugungs- und Verbrauchs-Sektoren hinaus. Dazu ist es notwendig, dass die Sektorenkopplung, also die Vernetzung und Verknüpfung der einzelnen Sektoren, gezielt und sinnvoll erfolgt. Die technische Bewertung der Sektorenkopplung ist weitestgehend abgeschlossen, weshalb in der Studie die äußeren Einflüsse auf die Umsetzung der Sektorenkopplung untersucht wurden. Besonders genau wurden dabei die geografischen Gegebenheiten, die örtliche Infrastruktur und die Machbarkeiten betrachtet. Außerdem wurde das CO ₂ -Einsparpotenzial anhand der Optimierung des bestehenden Energiesystems untersucht. Dafür wurden veröffentlichte Studien ausgewertet und mit der Literatur verglichen. Die Potenziale und Möglichkeiten werden anhand von Beispielrechnungen mit bekannten Zahlen und Fakten abgeschätzt.