Fahrplan Gaswende - Techno-ökonomische Analyse von Pfaden zu einer klimaneutralen und flexiblen Gasversorgung im integrierten Energiesystem der Zukunft

Abstract

Im Projekt „Fahrplan Gaswende“ wurde untersucht, welche Rolle erneuerbare Gase auf dem Weg zu einem klimaneutralen Energiesystem spielen, wie sich Gasinfrastrukturen transformieren lassen und welche regulatorischen Anpassungen dafür nötig sind. Dazu wurden in einem ersten Schritt umfangreiche Recherchen zu den technoökonomischen Daten der untersuchten Technologien im Energiesystem Gas durchgeführt und die Ergebnisse in einem umfassenden Datenbericht zusammengestellt. Außerdem wurden die gesamt- bzw. betriebswirtschaftlich optimierenden Energiesystemmodelle REMix und MuGriFlex erweitert und an die Anforderungen des Projektes angepasst. Die zentralen Ergebnisse der Optimierungen mit REMix sind, dass Europa einen hohen Eigenversorgungsgrad bei Wasserstoff und Methan erreichen kann und, dass die Konkurrenz zwischen Optionen der Sektorenkopplung gering ist. Während sich die Wasserstoffproduktion auf Regionen mit hohem Wind-/PV-Potenzial konzentriert, erfolgen Importe ausschließlich pipelinebasiert. Wasserstoffnetze entstehen überwiegend und Wasserstoffspeicher ausschließlich durch Umwidmung bestehender Erdgas-Infrastrukturen. Die Ergebnisse der Optimierungen mit MuGriFlex zeigen auf, dass zur Realisierung des gesamtwirtschaftlichen Optimums regulatorische Anpassungen nötig sind. Dazu gehört eine Wärmepumpenförderung für einen schnellen Markthochlauf, die angepasste Förderung von KWK zur Sicherung von Systemdienstleitungen und eine substanzielle Förderung der Elektrolyse in Norddeutschland.

The project “Fahrplan Gaswede” examined the role of renewable gases in the transition to a climate-neutral energy system, how gas infrastructures can be transformed, and what regulatory adjustments are necessary to achieve this. As a first step, extensive research was conducted on the techno-economic data of the technologies examined in the gas energy system, and the results were compiled in a comprehensive data report. In addition, the REMix and MuGriFlex energy system models, which optimise overall and operational efficiency, were expanded and adapted to the requirements of the project. The key findings of the optimisations with REMix are that Europe can achieve a high degree of self-sufficiency in hydrogen and methane and that there is little competition between sector coupling options. While hydrogen production is concentrated in regions with high wind/PV potential, imports are exclusively pipeline-based. Hydrogen networks are predominantly created and hydrogen storage facilities are exclusively created by repurposing existing natural gas infrastructures. The results of the optimisations with MuGriFlex show that regulatory adjustments are necessary to achieve the overall economic optimum. These include heat pump subsidies for a rapid market ramp-up, adjusted subsidies for CHP to secure system services, and substantial subsidies for electrolysis in northern Germany.