Die Umsetzung der Energie- und Klimaziele der Bundesregierung führen zu einem deutlichen Rückgang des Gasbedarfs. Eine resiliente Gasversorgung, Diversifizierung der Gasimporte und Unabhängigkeit der Energieversorgung stehen spätestens nach dem Beginn des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine im Fokus der politischen Handlungen. Damit gehen im Gasmarkt und den Gasinfrastrukturen erhebliche Änderungen und Herausforderungen einher. Die Studie gibt einen Überblick zum Stand der nationalen und europäischen Infrastrukturplanungen sowie zu den erforderlichen Weichenstellung, in Abhängigkeit der Anwendung und Bereitstellung von Wasserstoff, für eine robuste Wasserstoffinfrastruktur. Gleichwohl ist mit einem Rückgang des Gasverbrauches zu rechnen, so dass auch die anderweite Umnutzung der Gasinfrastrukturen bspw. für Kohlendioxid oder zur Digitalisierung, im Vorhaben betrachtet wurde. Veröffentlicht in Climate Change | 09/2023.
Im Jahr 2015 deckten fossile Energieträger mit 80 % den Großteil des deutschen Primärenergieverbrauchs. Mittelfristig könnte ein Wandel innerhalb des fossilen Energiemixes zu einer Dekarbonisierung beitragen, wobei Erdgas eine Schlüsselrolle zukommen könnte. Erdgas ist ein fossiler Energieträger, allerdings mit geringerer CO2-Intensität als Braun- und Steinkohle sowie Erdöl. Zudem sind Erdgasanwendungen zur Wärme- und Stromerzeugung technologisch etabliert und die deutsche Erdgasinfrastruktur ist in weiten Teilen des Landes ausgebaut. Daher könnte die bereits heute große Bedeutung von Erdgas im deutschen Energiemix in den nächsten Jahren vorübergehend wachsen. In direkter Verbindung zur künftigen Entwicklung des Energieträgers Erdgas stehen die energiepolitischen Ziele Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Klimaverträglichkeit. Die künftige Bedeutung von Erdgas ist zuletzt unsicherer denn je, da wesentliche Veränderungen sowohl auf der Angebots- als auch auf der Nachfrageseite zu beobachten und weiter zu erwarten sind. In diesem Kontext werden folgende Fragen untersucht: Angebot, Infrastruktur und Nachfrage: Welche Unsicherheiten bestehen in der langfristigen Entwicklung des europäischen und deutschen Erdgasmarkts? Methodik: Wie können kurz- mittel- und langfristige Unsicherheiten in Erdgasmodellen abgebildet werden? Energiewende: Welche Relevanz hat Erdgas künftig für den Wärme- sowie Stromsektor und welche Implikationen bestehen für die Ziele der Energiewende? Im Kern wird die Bedeutung von Erdgas im Kontext der Energiewende analysiert. Hierbei wird das Spannungsfeld zwischen einer Nutzung von Erdgasanwendungen als Brückentechnologie und der langfristigen Dekarbonisierungsstrategie in den Fokus gerückt. Um die Untersuchung eines langfristigen Zeithorizonts des Energiesektors bis 2050 zu ermöglichen, wird eine modellgestützte Analyse des europäischen Erdgasmarktes durchgeführt, welche die Entwicklung des Angebots, der Infrastruktur und der Nachfrage im Erdgasmarkt betrachtet.
Im Jahr 2015 deckten fossile Energieträger mit 80% den Großteil des deutschen Primärenergieverbrauchs. Mittelfristig könnte ein Wandel innerhalb des fossilen Energiemixes zu einer Dekarbonisierung beitragen, wobei Erdgas eine Schlüsselrolle spielen könnte. Erdgas ist ein fossiler Energieträger, allerdings mit geringerer CO2-Intensität als Braun-, Steinkohle und Erdöl. Zudem sind Erdgasanwendungen zur Wärme- und Stromerzeugung technologisch etabliert und die deutsche Erdgasinfrastruktur ist in weiten Teilen des Landes ausgebaut. Daher könnte die bereits heute große Bedeutung von Erdgas im deutschen Energiemix in den nächsten Jahren vorübergehend wachsen. In diesem Zusammenhang stehen die energiepolitischen Ziele Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Klimaverträglichkeit in direkter Verbindung zur künftigen Entwicklung des Energieträgers Erdgas. Diese ist zuletzt unsicherer denn je, da bedeutsame Veränderungen sowohl auf der Angebots- als auch auf der Nachfrageseite zu beobachten und weiter zu erwarten sind. In diesem Kontext werden folgende Fragen untersucht: Angebot, Infrastruktur und Nachfrage: Welche Unsicherheiten bestehen in der langfristigen Entwicklung des europäischen und deutschen Erdgasmarkts? Methodik: Wie können kurz- mittel- und langfristige Unsicherheiten in Erdgasmodellen abgebildet werden? Energiewende: Welche Bedeutung hat Erdgas künftig im Wärme- und Stromsektor und welche Implikationen bestehen für die Ziele der Energiewende? Im Kern wird die Bedeutung von Erdgas im Kontext der Energiewende analysiert. Hierbei wird das Spannungsfeld zwischen einer Nutzung von Erdgas als Brückentechnologie und der langfristigen Dekarbonisierungsstrategie in den Fokus gerückt. Um die Untersuchung eines langfristigen Zeithorizonts des Energiesektors auch nach 2050 zu ermöglichen, ist eine modellgestützte Analyse des europäischen Erdgasmarktes notwendig, welche die Entwicklung des Angebots, der Infrastruktur und der Nachfrage im Erdgasmarkt betrachtet.
Kernelement des Projektvorhabens ist die Kombination stochastischer Modellierung des Strom- und Gasmarktes unter Berücksichtigung ökonomischer Grundsätze mit der Modellierung und Optimierung der Strom und Gasnetze unter Berücksichtigung physikalischer Grundsätze. Dabei soll eine Kopplung der bisher separat betrachteten Modellebenen Markt und Netz erfolgen. Die Entwicklung der Modelle wird gegenseitig abgestimmt, um ein algorithmisch effizientes Gesamtmodell zu entwickeln. Hierbei sind aus mathematischer Sicht folgende Fragestellungen zu betrachten: Entwicklung von Modellen und Algorithmen zur Integration stochastischer Eingangsgrößen in die physikalischen Netzmodelle für Strom und Gas, Integration preissensitiver Nachfrage (smart-grids) und volatiler Erzeuger (erneuerbare Energien) in Strommarktmodelle für den Day-Ahead- und den Intraday-Markt, Methoden zur Kopplung und operativen Optimierung des Strom- und Gasnetzes unter Berücksichtigung unsicherer Eingangsgrößen.
REGATRACE (REnewable GAs TRAde Centre in Europe) aims creating an efficient trade system based on issuing and trading biomethane/renewable gases Guarantees of Origin (GoO). This will strongly contribute to the uptake of the European common biomethane market. This objective will be achieved through the founding pillars: - European biomethane/renewable gases GoO system - Set-up of national GoO issuing bodies - Integration of GoO from different renewable gas technologies with electric and hydrogen GoO systems - Integrated assessment and sustainable feedstock mobilisation strategies and technology synergies - Support for biomethane market uptake - Transferability of results beyond the project's countries. REGATRACE relates, within the H2020 Work Program 2018-2020 on Secure, clean and efficient energy, to the Call BUILDING A LOW-CARBON, CLIMATE RESILIENT FUTURE: SECURE, CLEAN and EFFICIENT ENERGY, with topic LC-SC3-RES-28-2018-2019-2020: Market Uptake support and to the specific issue: Development of cost-effective logistics, feedstock mobilisation strategies and trade-centres for intermediate bioenergy carriers. The intermediate bioenergy carrier is biomethane, a Europe-wide trade centre for biomethane and other renewable gases is necessary for enabling investments to supply the whole European market and for promoting cross-border biomethane trade. REGATRACE supports the mobilisation of biogas feedstocks, which otherwise would not be utilised. Efficient bioenergy logistics refers to biomass conversion and use of the gas grid as the logistic tool. A stable, reliable and common market for biomethane and other renewable gases in Europe plays an important role to achieve EU political targets and to decouple the energy systems from fossil fuels: biomethane/renewable gases can be produced from waste or residual streams of organic material and they can be transmitted and stored in existing infrastructures, so allowing to combine the European natural gas and electricity grids.
Die Grundlage zur Bewertung von Handlungsoptionen zur Einsparung von Treibhausgasemissionen und Ressourcen im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor verändert sich fortlaufend. Ziel des Forschungsvorhabens Dynamis ist daher die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur kontinuierlichen Bewertung sektorübergreifender CO2-Minderungsmaßnahmen. Dieses Werkzeug soll es ermöglichen, jederzeit Einzelmaßnahmen oder Maßnahmenkombinationen unter den aktuellen Rahmenbedingungen des Systems zu bewerten, um geeignete Wege zur kosteneffizienten Dekarbonisierung der Energieversorgung aufzuzeigen. Im Baustein 'Erstellung der Datenbasis' werden sektorübergreifende Daten erhoben, vergleichbar gemacht und in einer aktualisierbaren Struktur für das Regionalisierte Energiesystemmodell der FfE (FREM) aufbereitet. Die Daten beschreiben sowohl das Energiesystem, als auch die zu untersuchenden Maßnahmen. In diesem Baustein übernimmt die FfE GmbH die Methodenentwicklung, Datenakquisition und die Identifikation und Auswahl von Maßnahmen im Sektor Industrie. Im Baustein 'Simulation & Optimierung' wird die Anlagenausbau- und Einsatzplanung (AAEP) weiterentwickelt, um den Einfluss der CO2-Minderungsmaßnahmen auf das System und die Wechselwirkungen untereinander zu simulieren. Hierzu wird die AAEP mit der zuvor erhobenen Datenbasis verknüpft und ein Marktmodell implementiert, welches aktuelle Entwicklungen im Bereich der Marktgestaltung (Strommarkt 2.0) abbildet. Zudem wird hier dem Zusammenwachsen von Strom-, Wärme- und Gasmarkt Rechnung getragen. In diesem Baustein übernimmt die FfE GmbH die Modellierung der Gaswirtschaft. In den Baustein 'Maßnahmenbewertung' fließen die Ergebnisse der ersten beiden Bausteine ein. Die Bearbeitung erfolgt durch FfE e.V.
Im Zuge der Energiewende erfolgt eine Umgestaltung der deutschen Energieversorgung mit den Zielen, aus der Kernenergie auszusteigen und die Treibhausgas-Emissionen zu senken. Aktuelle politische Rahmenbedingungen führen jedoch zu einer Priorisierung von CO2-Verminderungsmaßnahmen, die gegebenenfalls nicht dem volkswirtschaftlichen Optimum entsprechen. Zu den Verminderungsmaßnahmen sind unter anderem die CO2-arme Bereitstellung durch Erneuerbare Energien, die Bedarfsreduktion durch effiziente Technologien sowie die Elektrifizierung von Wärme und Verkehr durch zum Beispiel Wärmepumpen und Elektromobilität zu zählen. Weiterhin ist das Energiesystem einem dynamischen Wandel auf technologischer, wirtschaftlicher, gesellschaftlicher und politischer Ebene ausgesetzt. Hierdurch verändert sich fortlaufend die Grundlage zur Bewertung bestehender und zukünftiger Handlungsoptionen im Strom, Wärme und Verkehrssektor. Gegenstand des Projektes Dynamis ist daher die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur dynamischen Bewertung sektorübergreifender CO2-Verminderungsmaßnahmen. Diese Werkzeuge sollen es ermöglichen, jederzeit Einzelmaßnahmen oder Maßnahmenkombinationen unter den aktuellen Rahmenbedingungen des Systems zu bewerten, um geeignete Wege zur kosteneffizienten Dekarbonisierung der Energieversorgung aufzuzeigen. Für die Entwicklung einer Methodik zum Vergleich von CO2-Verminderungsmaßnahmen unter Berücksichtigung ihrer Wechselwirkungen und somit einer sich dynamisch verändernden Bewertungsgrundlage ist eine Erweiterung des 'FfE-Regionalisierten Energiesystemmodells (FREM)' notwendig. Durch die Entwicklung von Methoden zur Datenaufbereitung und die Schaffung externer Schnittstellen werden aktualisierbare, flexible Datenbankstrukturen und die Möglichkeit zur Datenbereitstellung geschaffen. Um den Einfluss der Maßnahmen auf das System und die Wechselwirkungen untereinander abzubilden, wird zudem das 'Integrierte Simulationsmodell zur Anlageneinsatz und ausbauplanung mit Regionalisierung (ISAaR)' weiterentwickelt. Hierbei wird insbesondere dem Zusammenwachsen von Strom-, Wärme- und Gasmärkten Rechnung getragen.
Das Vorhaben analysiert die vielfältigen Interdependenzen des deutschen Energiesystems mit den benachbarten Ländern und die Auswirkungen von Unsicherheiten auf die Ausgestaltung des zukünftigen Energiesystems. Ein wichtiger Teil der Arbeiten ist eine verbesserte Abbildung der Wechselwirkungen zwischen dem Elektrizitätssystem und anderen Teilsektoren des Energiesystems, insbesondere dem Gas- und Wärmesektor. Dabei fokussiert das Teilvorhaben der UDE auf die Modellierung der Wechselwirkungen im Rahmen der kurzfristigen Einsatzplanung. Zusätzlich erfolgt eine integrale Abbildung der langfristigen Wechselwirkungen zwischen dem globalen Gas- und ggf. CO2-Markt und dem deutschen bzw. europäischen Strommarkt. In Arbeitspaket 1 wird ein Referenzdatensatz des Elektrizitätssystems unter Berücksichtigung der verbundenen Sektoren Wärme und Gas erstellt. Außerdem erfolgt die Identifikation von im Rahmen des Projektes zu berücksichtigenden Unsicherheiten. In Arbeitspaket 2 werden Methoden zur Analyse der kurzfristigen Versorgungssicherheit weiter- bzw. neu entwickelt. Dabei werden Prognoseunsicherheiten bei Erneuerbaren betrachtet, aber auch die Anreizwirkungen derzeitiger Koordinationsmechanismen zwischen Strom- und Gassektor analysiert. Arbeitspaket 3 umfasst die die Weiterentwicklung und Anwendung des lehrstuhleigenen Gas- und Elektrizitätsmarktmodells zur Untersuchung der längerfristigen kombinierten Versorgungssicherheit von Strom und Gas unter Berücksichtigung von Unsicherheiten. Arbeitspaket 4 umfasst die begleitende Koordinierung der Arbeiten sowie die Verdichtung, Aufbereitung und Vorstellung der Projektergebnisse, u. a. im Rahmen eines Workshops an der UDE.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 33 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 27 |
| Text | 3 |
| unbekannt | 3 |
| License | Count |
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| geschlossen | 6 |
| offen | 28 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 30 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 1 |
| Dokument | 5 |
| Keine | 18 |
| Webseite | 14 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 25 |
| Lebewesen und Lebensräume | 18 |
| Luft | 20 |
| Mensch und Umwelt | 34 |
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| Weitere | 34 |