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Klimaneutralität 2045

Transformation des Energiesystems

In einem klimaneutralen Energiesystem, bei dem Öl- und Gasheizungen unter anderem durch Wärmepumpen ersetzt sind, wird deutlich mehr Strom benötigt, gerade bei niedrigen Temperaturen. Gleichzeitig hängt die Stromerzeugung zunehmend vom Wetter ab, weil ein deutlich höherer Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien (EE) produziert wird. Forscherinnen der Universität zu Köln haben im Rahmen einer aktuellen Studie aufgezeigt, wie in einem solchen klimaneutralen Energiesystem die Versorgungssicherheit dennoch gewährleistet werden kann – auch in Extremwettersituationen. Mithilfe von Wetter- und Kraftwerkseinsatzmodellen untersuchten die beiden Doktorandinnen Linh Ho und Berit Hanna Czock sowie Juniorprofessorin Dr. Stephanie Fiedler die Zuverlässigkeit der Stromversorgung bei steigenden EE-Anteilen in besonders extremen Wetterperioden. […]

Die Studie beschreibt ein Szenario für die Transformation des deutschen Energiesystems hin zu Klimaneutralität im Jahr 2045. Demnach sinkt zwar der Endenergieverbrauch bis zum Jahr 2045 um etwa 41 Prozent gegenüber dem Jahr 2018. Endenergie ist die Energie, die aus Primärenergieträgern wie zum Beispiel Braunkohlen, Steinkohlen, Erdöl, Erdgas, Wasser oder Wind durch Umwandlung gewonnen wird. Die Bruttostromnachfrage steigt jedoch von heute um 580 Terawattstunden (TWh) deutlich auf 910 TWh. Dies liegt daran, dass Verkehr, Gebäude und Industrie zunehmend elektrifiziert werden und auch zur Herstellung von Wasserstoff Strom benötigt wird. Insbesondere die neun Millionen elektrischen Wärmepumpen im Jahr 2045 treiben im Szenario gleichzeitige Nachfragespitzen, die durch die verfügbaren Kraftwerke gedeckt werden müssen.

Zugleich geht die konventionelle Stromerzeugung aus Kernkraft und Kohle zurück, während die Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie langfristig weiter an Bedeutung gewinnt und im Jahr 2045 85 Prozent der Bruttostromnachfrage deckt. Weil der Wind aber nicht immer weht und die Sonne nicht immer scheint, spielen sogenannte Flexibilitäten eine wichtige Rolle. Im Idealfall fangen sie Nachfrage- bzw. EE-Einspeisespitzen ab und stabilisieren so das Energiesystem. Im Rahmen eines Exkurses in der „dena-Leitstudie“ haben die Kölner Forscherinnen Extremwettersituationen betrachtet, bei denen es in ganz Europa besonders kalt und in Deutschland zudem mehrere Tage lang windstill war. „Kritisch für die Stromversorgung sind vor allem so genannte kalte Dunkelflauten“, sagt Juniorprofessorin Dr. Stephanie Fiedler […].

Mithilfe einer Modellierung von Kraftwerkseinsatz und Stromhandel zeigen die Wissenschaftlerinnen, dass im Klimaneutralitäts-Szenario auch in zwei exemplarisch ausgewählten „kalten Dunkelflauten“ der historischen Wetterjahre 1997 und 2007 die gesamte Stromnachfrage knapp gedeckt werden kann, unter anderem durch Stromimporte aus dem europäischen Ausland. Denn in den betrachteten Extremwettersitationen sind die europäischen Nachbarn weniger vom Extremwetter betroffen und können Strom nach Deutschland exportieren, zum Beispiel aus Nordeuropa, Frankreich und der Schweiz. Dazu müssen jedoch die Stromleitungen zwischen Deutschland und seinen Nachbarländern (Interkonnektoren) deutlich ausgebaut werden. […]

Vollständige Quelle: Universität zu Köln