Systemanalyse - Gas im Energiesystem

Veröffentlichungen

Herausforderungen für das Energiesystem von morgen: Netzausbau und Speicher
aus: DVGW energie|wasser praxis 12/2011

Beitrag des Erdgastransportnetzes zur Energiewende
aus: DVGW energie|wasser praxis 12/2011

Gas ist der Schlüssel zur Welt der erneuerbaren Energien“
Interview in der Frankfurter Allgemeinen Zeitung vom 28.11.2011 mit Dr. Thielen

Forschungscluster 1 – „Systemanalyse“
Dr. Peter Markewitz, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich. Vortrag auf dem Diskurs Gas des DVGW, 6. Juli 2011 in Bonn

Rohrnetze und Technologien für zukünftge Energieversorgungsstrukturen
Editorial von Dr.-Ing. Rolf Albus in gwf Gas/Erdgas 4/2011

Neue Liaison zwischen Strom und Gas
Interview mit Dr. Jürgen Lenz, enerigespektrum 1/2011
mit freundlicher Genehmigung von  www.energiespektrum.de

Forschungscluster 1

Die politischen Vorgaben zur Reduktion klimarelevanter Gase um 40 Prozent bis 2020 bedeuten, dass die Effizienz gesteigert und die Energiebereitstellung von fossilen Kraftwerken hin zu regenerativen Energiequellen umgestellt werden muss. Ziel ist, 25 bis 30 Prozent des Strombedarfs und 14 Prozent des Wärmebedarfs regenerativ zur Verfügung zu stellen.

Der erste Forschungscluster hat mit seinen clusterübergreifenden Ansätzen Guidance- Funktion. Schwerpunkte des Clusters sind die Untersuchung der Nutzungskette in der Energieversorgung Deutschlands und die Bewertung der Rolle innovativer Gastechnologien im Zielkonflikt zwischen der Steigerung der Energieeffizienz und Senkung der Treibhausgas-Emissionen gegenüber den Kosten zur Erreichung der Klimaziele.  

Ziel ist die Erarbeitung einer Gesamtanalyse aller Energieversorgungsketten mit besonderem Augenmerk auf die leitungsgebundenen gasförmigen Brennstoffe. Als Bewertungskriterien werden unter anderem Energieffizienz, CO2-Emissionen, Versorgungssicherheit, Integration erneuerbarer Energien und ökonomische Aspekte be- trachtet. Besondere Schwerpunkte liegen dabei auf:  

  • der Ermittlung des energetischen Potenzials zur Senkung der Treibhausgas- Emissionen durch den Einsatz innovativer, hocheffizienter Gastechnologien und die Integration erneuerbarer Energieträger, 
  • der energetischen Bewertung der Energiepfade vom Primärenergieträger bis zur Endenergie im Haushalt, 
  • der energetischen Analyse des Wohnungsbestandes in Deutschland und dessen weiterer Entwicklung, 
  • der Konvergenz von strom- und gasbasierten Energiesystemen. Hier ist insbesondere die Volatilität der Stromproduktion aus Wind und Sonne zu beurteilen. Die Umwandlung überschüssigen Stroms in einen speicherbaren chemischen Energieträger, der sich in vorhandene Transportstrukturen integrieren lässt (Power-to-Gas), sowie die effiziente Rückverstromung durch Kraft-Wärme-Kopplung (dezentrale Erzeugung) stehen dabei im Fokus, 
  • der Integration von Bio-Erdgas in das vorhandene Erdgasnetz,
  • der effizienten Steuerung dieser zunehmend komplexen Strukturen mit intelligenten Kommunikationstechnologien.

Die Ergebnisse des Clusters fließen als richtungweisende Hinweise in die Projekte der anderen Forschungscluster ein. Außerdem sollen Handlungsempfehlungen für Entscheidungsträger aus Politik und Wirtschaft entwickelt werden, die es erlauben, volkswirtschaftlich und ökologisch nachhaltige Wirkungen zu erzielen. 

Als Leitinstitut koordiniert das DBI-Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg die Projekte und Ergebnisse aller Kooperationspartner. 

In dem Projekt Systemanalyse I wurden die Effizienz der Nutzungsketten verschiedener Energieträger und deren Auswirkung auf das Klima durch Treibhausgase untersucht. Dazu wurden die zentralen und dezentralen Energieversorgungsketten hinsichtlich Primärenergieeffizienz und CO2-Emissionsverhalten beurteilt und verglichen.

Systemanalyse II untersucht Szenarien einer zukünftigen Struktur der Energieversorgung in der hocheffiziente Gas-Technologien ihren Beitrag zur Senkung des Primärenergieverbrauches und der CO2-Emissionen leisten können. Dafür werden Konzepte zum ökologisch und volkswirtschaftlich sinnvollen Ausbau der Energieversorgung unter Berücksichtigung eines technologieoffenen Ansatzes entwickelt. 

Projekt „Modelica“: Zur Beurteilung zukünftiger Energieversorgungskonzepte und den darauf optimierten Systemen zur Wärme- und Strombereitstellung wird ein Simulationswerkzeug auf Basis von Modelica aufgebaut, das die Berücksichtigung sämtlicher  systemrelevanter Parameter gestattet und insbesondere für dynamische Systeme geeignet ist. Dabei steht der systemintegratorische Ansatz (Gebäude/Anlagentechnik/Nutzer) im Vordergrund. 

Im Projekt „Systemverbund der Energienetze“ werden die technischen Rahmenbedingungen sowie das energiewirtschaftliche Potenzial stromgeführter KWK-Systeme in Haushalten untersucht.  

Projekt „Energiespeicherkonzepte“: Der Ausbau der Stromversorgung aus Windkraft- und Solaranlagen erfordert große Energiespeicher. Einen kurzfristig zu verwirklichenden Lösungsansatz zur Verteilung und Speicherung elektrischer Überschussenergie stellt die Wandlung von Strom in Wasserstoff dar. Der Wasserstoff kann sowohl direkt in das Erdgasnetz eingespeist werden als auch mit Kohlenstoffdioxid z. B. aus Biogasanlagen zu synthetischem Methan weiterverarbeitet werden. Beide Energieträger können damit in Untergrundgasspeichern für beliebige Zeit eingelagert und in hocheffizienten Gasverwendungstechnologien genutzt werden. Im Projekt werden modulare Konzepte dazu entwickelt.  

Die Projekte