Europäische Energiewende – Deutschland im Herzen Europas

Abstract

Die Europäische Union erkennt den Klimawandel als existenzielle Bedrohung an und setzt sich mit dem European Green Deal für eine Wachstumsstrategie ein, die die Entwicklung zu einer ressourceneffizienten und wettbewerbsfähigen Wirtschaft vorsieht bei gleichzeitig einzuhaltenden Klimaschutzmaßnahmen [1, 2]. Diese Maßnahmen inkludieren, dass Eu- ropa bis ins Jahr 2050 keine Nettotreibhausgasemissionen mehr freisetzen wird. Als Zwi- schenziel sollen die Nettotreibhausgasemissionen bis 2030 bereits um 55 % gegenüber dem Stand von 1990 gesenkt werden [3]. Die Erreichung dieser Ziele setzt eine ganzheitli- che Transformation des europäischen Energiesystems voraus. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage nach Wegen und Strategien, wie sich diese Ziele in Europa erreichen lassen und welche Rolle Deutschland durch seine zentrale Lage spielen wird. Für die vorliegende Studie wurde ein Szenario zur Transformation des europäischen Ener- giesystems entwickelt, welches sich an den gesetzten Reduktionszielen für Europa orien- tiert. Die Analysen werden ergänzt durch weitere Detailuntersuchungen, um Aspekte wie die Entwicklung der europäischen Wasserstoffinfrastrukturen und dessen Robustheit unter verschiedenen Rahmenbedingungen abbilden zu können. Die Umsetzung der Analysen er- folgt mithilfe der Modellfamilie ETHOS (Energy Transformation Pathway Optimization Suite), die vom Institut der Jülicher Systemanalyse (ICE-2) am Forschungszentrum Jülich entwickelt wurde [4]. Mit dieser lassen sich Energiesysteme auf unterschiedlichen Skalen abbilden unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Sektoren. Die Modellfamilie enthält unter anderem Modelle zur detaillierten Abbildung von Windkraft- und Photovoltaik-Ausbau- und Erzeugungspotenzialen und zur Abbildung von globalen Energiemärkten und möglichen Energieimporte und -exporte. Darüber hinaus können inte- grierte Infrastrukturanalysen durchgeführt werden bei gleichzeitiger Berücksichtigung aller relevanter Energieträger. Die vorgestellten Szenarien zeigen kostenoptimale Strategien auf, um die Transformation des europäischen Energiesystems zu erreichen. Im Zentrum der hier durchgeführten Ana- lysen steht das Energiesystemmodell ETHOS.Europe, das die europäische Energieversor- gung mit den Infrastrukturen für Strom, Erdgas und Wasserstoff abbildet und es ermöglicht, kostenoptimale Transformationsstrategien für Europa mit einer hohen räumlichen Auflö- sung zu berechnen. Unter Einhaltung der exogen gesetzten Randbedingungen, die zum Beispiel die Treibhausgasminderungsziele enthalten, minimiert das Modell die Transforma- tionskosten für das europäische Energieversorgungssystem. Dabei müssen zu jeder Stunde die vorgegebenen Energienachfragen gedeckt werden. Die Analysen zeigen, dass die Treibhausgasneutralität nur durch eine tiefgreifende Um- strukturierung der europäischen Energieversorgung erreichbar ist. Aus technischer und ökonomischer Sicht ist diese Umstrukturierung machbar, setzt aber voraus, dass alle euro- päischen Akteure gemeinschaftlich handeln. Unsere Ergebnisse zeigen, dass …

die Ausbauraten von Wind- und PV-Anlagen um das Vier- bis Fünffache gestei- gert werden müssen, um die treibhausgasneutrale Energieversorgung in Europa kostenoptimal sicherstellen zu können. Der Zubau der Erneuerbaren erfolgt dabei in allen Ländern. Durch die hohen Ausbauraten wird die heimische, wettbewerbsfä- hige Wasserstoffproduktion gefördert und die Notwendigkeit von außereuropäi- schen Wasserstoffimporten und Rückverstromung reduziert. für eine gemeinschaftliche Transformation eine deutliche Zunahme der Aus- tauschkapazitäten zwischen den Ländern notwendig ist, um die Erneuerbaren-Po- tenziale optimal nutzen zu können. Dies gilt sowohl für das Strom- als auch für das Wasserstoffnetz. Der Ausbau der Austauschkapazitäten fördert zudem die Robust- heit gegenüber auftretender Dunkelflauten, da Energieflüsse aus nicht-betroffenen Regionen die niedrigeren Produktionszeiten ausgleichen können. höhere Ausbauraten der Erneuerbaren zu niedrigeren Gesamtsystemkosten führen. Werden die heutigen, durchschnittlichen Ausbauraten fortgesetzt und der Ausbau der Erneuerbaren damit verzögert, steigen die Gesamtkosten um 6%. Darüber hin- aus erhöht sich die Abhängigkeit von außereuropäischen Energieimporten, da Europa nicht genügend Wasserstoff zu wettbewerbsfähigen Kosten produzieren kann. der europäische Wasserstoff wettbewerbsfähig ist gegenüber Wasserstoff, der aus außereuropäischen Ländern importiert wird. Im Jahr 2030 ist europäischer Wasserstoff wettbewerbsfähig ab Weltmarktpreisen von 3,20 €/kg. Im Jahr 2050 gilt dies bei Weltmarktpreisen ab 2,20 €/kg. die Kernenergie gegenüber PV und Wind nicht wettbewerbsfähig ist, sofern sich die Investitionskosten nicht drastisch reduzieren. Der Anteil der Kernenergie an der Stromproduktion verbleibt auch bei niedrigen Investitionskosten bei unter 15 %. der Ausbau von Wasserstoffspeichern und Rückverstromungsanlagen als zusätzli- che Flexibilitätsoptionen genutzt werden, um Dunkelflauten auszugleichen. Wasserstoffspeicher im Untergrund bieten sich als kostengünstige Option an, wei- sen aber den Nachteil auf, dass die geologischen Voraussetzungen nicht in allen Regionen Europas gegeben sind. Für die Nutzung dieser Option ist ein gemein- schaftliches Handeln umso wichtiger. Deutschland den größten Teil seines Energiebedarfs importieren wird, da die Standortbedingungen für die grüne Strom- und Wasserstoffproduktion in anderen Regionen Europas wirtschaftlicher sind. Deutschland profitiert dabei von seiner zentralen Lage. Datei-Upload durch TIB