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Sektorenkopplung

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Bis 2050 sollen die deutschen Treibhausgasemissionen um 80 bis 95 Prozent sinken. Vor diesem Hintergrund galten alle bisherigen Anstrengungen dem Ausbau der erneuerbaren Energien im Bereich der Stromerzeugung. Entsprechend lag ihr Anteil am Bruttostromverbrauch im Jahr 2015 bereits bei rund 32 Prozent. Doch längst ist klar: Das allein wird nicht genügen, um die angestrebten Klimaziele zu erreichen. Deshalb müssen auch im Wärmemarkt und im Verkehr weniger fossile Energieträger zum Einsatz kommen und Emissionen gesenkt werden. Gelingen kann dies mithilfe der Sektorenkopplung mit Gas.

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Die bestehenden Gasnetze werden zu echten Energiewende-Infrastrukturen. Grafik: DVGW
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Die Idee der Sektorenkopplung ist es, Strom-, Wärme-, Gas- und Mobilitätsinfrastrukturen miteinander zu verknüpfen. Dadurch wird es möglich, dass erneuerbare Energien auch abseits des Stromsektors, z. B. in Haushalten, im Gewerbe, im Verkehrssektor oder auch in der Industrie, nach und nach zum Einsatz kommen und zur Dekarbonisierung beitragen.

"Der signifikante Ausbau erneuerbarer Energie vor allem auf Basis von Wind und Sonne führt zu einem deutlich wachsenden Angebot von Strom in fluktuierender und dezentraler Verfügbarkeit. Energie wird aber in vielfältigen Formen verbraucht und die Nutzungen jenseits des Stroms gilt es auch zu erschließen, um die Ziele des Klimaschutzes zu erreichen. Eine Sektorkopplung würde dem Grünstrom erlauben, über den technisch-ökonomisch besten Weg abzufließen und Zwangsabschaltungen in der Erzeugung zu reduzieren. Die schon vorhandene Gasinfrastruktur kann über die Power-to-Gas-Technologie eine wichtige Brücke zur Industrie, zur Mobilität wie auch zum oft unterschätzten Wärmemarkt darstellen und damit wesentlich zur Dekarbonisierung dieser Bereiche beitragen."

Dr. K. Peter Röttgen, Präsident EASE - European Association for Storage of Energy, Brüssel

"Bis 2050 soll der Energieverbrauch in Deutschland größtenteils durch erneuerbare Energien gedeckt werden – ein ambitioniertes Ziel, das grundsätzlich erreichbar ist. Aktuell konzentriert sich jedoch der Ausbau der erneuerbaren Energien vor allem auf den Stromsektor. Dort geht es schneller voran als erwartet, während der Netzausbau nur langsam vorankommt. Das führt nicht nur dazu, dass Windräder oder Fotovoltaikanlagen vermehrt abgeschaltetwerden müssen, um das Stromnetz nicht zu überlasten, sondern auch zu dramatisch steigenden Netzengpasskosten. Vor diesem Hintergrund ist es dringend nötig, dass wir uns um die Sektorkopplung kümmern. Gemeint ist damit, dass die Stromversorgung nicht länger als isoliertes System betrachtet werden darf. Vielmehr müssen wir sie mit anderen Sektoren wie Wärme, Verkehr und Industrie verknüpfen."
Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der Geschäftsführung der Deutschen Energie-Agentur (dena)








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Die bestehenden Gasnetze werden zu echten Energiewende-Infrastrukturen. Grafik: DVGW
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Für eine reine Elektrifizierung aller Sektoren müssten enorme Anpassungen vorgenommen und die dazugehörige Infrastruktur aufgebaut werden.
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Bei der Kopplung der Sektoren helfen verschiedene Sektorkopplungstechnologien wie Power-to-X-Verfahren oder die gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung aus Gas. Welche Technologie wann zum Einsatz kommen sollte, hängt von den einzelnen Verbrauchsgruppen ab. Denn Haushalte, Gewerbe, Industrie oder der Mobilitätssektor sind für jeweils unterschiedliche Technologien prädestiniert und bieten über die jeweiligen Kopplungselemente die Möglichkeit, systemdienlich und gesamtökologisch wirksam zwischen  den Netzen zu agieren.

Zwar könnte der erneuerbare Strom in einigen Verbrauchsgruppen direkt genutzt werden, etwa in der Elektromobilität. Doch das ist nicht immer möglich, z. B. wenn dieser Strom gerade nicht zur Verfügung steht, weil keine Sonne scheint und kein Wind weht. Darüber hinaus müssten enorme Anpassungen vorgenommen werden, um ausschließlich strombasierte Anwendungstechnologien und die dazugehörige Infrastruktur aufzubauen und zu betreiben.

Um die Sektorkopplung sowohl kosten- und energieeffizient als auch flexibel umsetzen zu können, bedarf es deshalb eines technologieoffenen Wettbewerbs zwischen den einzelnen Sektorkopplungsoptionen. Durch die geschickte Kombination deren jeweiligen Stärken kann dann eine effektive Verknüpfung der Sektoren umgesetzt werden.

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Für eine reine Elektrifizierung aller Sektoren müssten enorme Anpassungen vorgenommen und die dazugehörige Infrastruktur aufgebaut werden.
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Die Verbindung des Gasnetzes mit dem Stromnetz ist eine der vielversprechendsten Kopplungsmöglichkeiten. Das deutsche Erdgassystem stellt mit seinem über 500.000 Kilometer langen Leitungsnetz ein riesiges und schon flächendeckend vorhandenes Speichermedium dar.

Derzeit transportiert dieses Netz jährlich fast 1.000 Milliarden Kilowattstunden Energie in Form von Erdgas und Bio-Erdgas und damit in etwa die doppelte Energiemenge des deutschen Stromnetzes (rund 540 Milliarden Kilowattstunden). Zusätzlich können in den unterirdischen Gasspeichern knapp 230 Milliarden Kilowattstunden eingespeichert werden (also fast 25 Prozent des deutschen Gasabsatzes), bis 2020 soll diese Kapazität auf 300 Milliarden Kilowattstunden steigen.


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Die immense Speicherkapazität des Gasnetzes steht auch den erneuerbaren Energien zur Verfügung! Mithilfe der Sektorkopplungstechnologie Power-to-Gas kann der Strom aus Wind und Sonne über die Elektrolyse in Gas umgewandelt und so langfristig und in großen Mengen in  der Gasinfrastruktur gespeichert werden. Das regenerativ gewonnene Gas kann dann zeitunabhängig für die Mobilität, den Wärmemarkt und die chemische Industrie zur Verfügung gestellt oder wieder verstromt werden – je nachdem, was gerade gebraucht wird. Damit eröffnen sich immense Flexibilitätspotenziale, die in dieser Form keine andere  Sektorkopplungstechnologie bieten kann und die eine besondere Würdigung dieser Technologie bei der Ausgestaltung unseres Gesamtenergiesystems rechtfertigt.

Erneuerbare Energien im Gasnetz speichern und so für den Wärmemarkt, die Mobilität, die Industrie oder auch wieder als Strom verfügbar machen.
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Windgas-Projekt in Hamburg
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Am besten sofort! Die für die gasbasierte Sektorenkopplung benötigten Technologien stehen bereits zur Verfügung oder  können kurzfristig eingesetzt werden. Das zentrale Kopplungselement, die Elektrolyse für das Power-to-Gas-Verfahren, ist ausgereift und hat ihre Funktionstüchtigkeit bereits in zahlreichen Forschungs- und Demonstrationsprojekten bewiesen. Auch die Integration des erneuerbaren Gases in den Kraftstoff- und den Wärmemarkt ist kurzfristig problemlos möglich, da entsprechende Infrastrukturen und bewährte Technologien bereits vorhanden und schon in der Einführungsphase bezahlbar sind.



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Was noch fehlt, ist die regulatorische Anerkennung von Sektorkopplungstechnologien als Flexibilitäts- bzw. alternative Netzausbaumaßnahme. Energiespeicher müssen endlich als eigenständiges Element im Energiesystem anerkannt und somit von Abgaben und Umlagen befreit werden, um ihre wirtschaftliche Entwicklung zu ermöglichen. Denn nur dann können sie in vollem Umfang das leisten, was das Ziel aller Energiewendegedanken ist: den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien ermöglichen und so unsere Klimaziele auf möglichst kostengünstigem Weg und bei Erhalt der Versorgungssicherheit erreichen.

"Um die Energieversorgung in Deutschland und Europa nachhaltig CO2-arm zu gestalten, bedarf es der Emissionssenkung in allen drei Sektoren: Strom, Wärme und Verkehr. Stand heute haben wir im Stromsektor die ausgereiftesten Technologien zur CO2-neutralen Energieerzeugung im industriellen Maßstab. Damit wir diese Technologien auch in den anderen Sektoren – auch und gerade im Verkehr – sinnvoll im Sinne der Erreichung der Klimaschutzziele einsetzen können, muss die Politik rasch Anreize schaffen. So müssen mit Blick auf die vielversprechende Power-to-Gas-Technologie die Belastungen durch die EEG-Umlage gesenkt werden. Dies wäre ein wichtiges Signal an Betreiber entsprechender Anlagen, aber auch an potenzielle Investoren, die in diese Zukunftstechnologie einsteigen wollen."
Dr. Hermann Pengg, AUDI AG




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Die Fachzeitschrift DVGW energie | wasser-praxis ist offizielles Organ des DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein. Sie informiert mit aktuellen Nachrichten, praxisorientierten Fachaufsätzen sowie einem umfangreichen Informationsteil über die Entwicklungen im Energie- und Wasserfach.

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Vorstandsvorsitzender
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