In der RED II sind Kriterien zum Strombezug von strombasierten Energieträgern definiert. Diese adressieren nur im begrenzten Maße die Herausforderungen der Nachhaltigkeit und systemischen Klimabetrachtung. Die systemischen Herausforderungen im Strommarkt werden zwar stärker adressiert, sind aber im Konkreten unklar. Existierende Analysen und Szenarien zur Entwicklung und Produktion strombasierter Energieträger implizieren potenzielle Konfliktfelder für eine nachhaltige ökologische und sozioökonomische Entwicklung. Mit der bereits absehbaren Importabhängigkeit von Europa bei strombasierten Energieträgern sind Chancen und Herausforderung im Hinblick auf eine nachhaltige Bereitstellung in möglichen Herstellungsregionen mit einem hohen Produktionspotenzial verbunden. Das Vorhaben dient zur Unterstützung und Beratung für die Bewertung, Ausarbeitung und mögliche Umsetzung klimagerechter und nachhaltiger Kriterien/Anforderungen an strombasierte erneuerbare Energieträger in Europa und für den Import nach Europa.
Direkte Folgen der Sektorkopplung sind zukünftig stark steigende Stromnachfragemengen sowie veränderte Nachfrageprofile durch neue Stromanwendungen. Diese Stromnachfrage muss von einer zunehmend durch Windkraft und Photovoltaik geprägten und damit hochvolatilen Stromerzeugung gedeckt werden. Somit ergeben sich substantielle Herausforderungen, das aktuelle Niveau der Versorgungssicherheit aufrecht zu erhalten oder sogar weiter zu erhöhen. Aus diesem Grund werden verschiedene Maßnahmen und Technologien erforderlich sein, die nur in ihrer Gesamtheit ausreichend sein werden, um Angebot und Nachfrage jederzeit und effizient in Einklang zu bringen und die Versorgungssicherheit zu garantieren. Dies beinhaltet den regionalen und grenzüberschreitenden Ausgleich von erneuerbaren Energien innerhalb von Marktgebieten und zwischen Marktgebieten, den zeitlichen Ausgleich von Angebot und Nachfrage durch flexible Lasten oder Speichertechnologien sowie flexible Erzeugungseinheiten. Das genannte Maßnahmenbündel und die Auswirkungen der Einzelmaßnahmen auf die Versorgungssicherheit wird innerhalb des Forschungsvorhabens durch die Weiterentwicklung etablierter Energiesystemmodelle, die Entwicklung eines neuen Modells sowie die Kopplung dieser Modelle untersucht und bewertet.
Die Energiewende in Deutschland ist bisher durch den Ausbau von Onshore-Windkraft und PV-Anlagen geprägt. Durch den vermehrten Zubau von Offshore-Windkraft kommt es zu einer zentraleren Einspeisung fluktuierender Windenergie im Norden Deutschlands. Langfristig könnten sich allerdings ebenso dezentrale Erzeugungsstrukturen durchsetzen, z.B. in Form von der angestrebten, verstärkten Sektorenkopplung zur Steigerung der Flexibilität des Energiesystems und Reduktion fossiler Brennstoffbedarf im Wärme- und Transportsektor. Entsprechend werden sowohl zentrale als auch dezentrale Technologien und deren gezielte Zusammenführung zum Gelingen der Energiewende beitragen müssen. Aktuell bestehen hierbei allerdings zahlreiche Herausforderungen, welche ein verbessertes Verständnis der Koordination zwischen Technologieoptionen, sowie die Abstimmung verfügbarer Steuerungsinstrumente, auch über Sektorengrenzen hinweg, erfordern. Daher ist eine Analyse zukünftiger Energieszenarien und der sich daraus ergebenden technologischen Wechselwirkungen aus einer übergreifenden systemorientierten Perspektive notwendig, sowie die wissenschaftliche Methodenentwicklung. Das Ziel des Projekts ist es deshalb, die Bedingungen für eine bestmögliche Koordination (de-)zentraler Technologieoptionen zu erforschen und dadurch zu einer effizienten Umsetzung der Energiewende beizutragen. Dies erfordert ein verbessertes Verständnis der Systemintegration und Vernetzungsmöglichkeiten aller Technologieoptionen. Dabei sollen sektorinterne und -übergreifende Lösungsansätze analysiert und bewertet werden. Basierend auf diesen technologiefokussierten Analysen sollen ökonomische Ansätze zum Marktdesign sowie Steuerungsinstrumente zur adäquaten Anreizsetzung im Systemkontext untersucht werden. Dabei ist das Ziel zu analysieren, welche Anteile von zentralen und dezentralen Erzeugungs- und Sektorenkopplungselementen aus Systemsicht wünschenswert wären, was ein Untersuchen und Abwägen von Zielkonflikten erfordert.
Direkte Folgen der Sektorkopplung sind zukünftig stark steigende Stromnachfragemengen sowie veränderte Nachfrageprofile durch neue Stromanwendungen. Diese Stromnachfrage muss von einer zunehmend durch Windkraft und Photovoltaik geprägten und damit hochvolatilen Stromerzeugung gedeckt werden. Somit ergeben sich substantielle Herausforderungen, das aktuelle Niveau der Versorgungssicherheit aufrecht zu erhalten oder sogar weiter zu erhöhen. Aus diesem Grund werden verschiedene Maßnahmen und Technologien erforderlich sein, die nur in ihrer Gesamtheit ausreichend sein werden, um Angebot und Nachfrage jederzeit und effizient in Einklang zu bringen und die Versorgungssicherheit zu garantieren. Dies beinhaltet den regionalen und grenzüberschreitenden Ausgleich von erneuerbaren Energien innerhalb von Marktgebieten und zwischen Marktgebieten, den zeitlichen Ausgleich von Angebot und Nachfrage durch flexible Lasten oder Speichertechnologien sowie flexible Erzeugungseinheiten. Das genannte Maßnahmenbündel und die Auswirkungen der Einzelmaßnahmen auf die Versorgungssicherheit wird innerhalb des Forschungsvorhabens durch die Weiterentwicklung etablierter Energiesystemmodelle, die Entwicklung eines neuen Modells sowie die Kopplung dieser Modelle untersucht und bewertet.
Direkte Folgen der Sektorkopplung sind zukünftig stark steigende Stromnachfragemengen sowie veränderte Nachfrageprofile durch neue Stromanwendungen. Diese Stromnachfrage muss von einer zunehmend durch Windkraft und Photovoltaik geprägten und damit hochvolatilen Stromerzeugung gedeckt werden. Somit ergeben sich substantielle Herausforderungen, das aktuelle Niveau der Versorgungssicherheit aufrecht zu erhalten oder sogar weiter zu erhöhen. Aus diesem Grund werden verschiedene Maßnahmen und Technologien erforderlich sein, die nur in ihrer Gesamtheit ausreichend sein werden, um Angebot und Nachfrage jederzeit und effizient in Einklang zu bringen und die Versorgungssicherheit zu garantieren. Dies beinhaltet den regionalen und grenzüberschreitenden Ausgleich von erneuerbaren Energien innerhalb von Marktgebieten und zwischen Marktgebieten, den zeitlichen Ausgleich von Angebot und Nachfrage durch flexible Lasten oder Speichertechnologien sowie flexible Erzeugungseinheiten. Das genannte Maßnahmenbündel und die Auswirkungen der Einzelmaßnahmen auf die Versorgungssicherheit wird innerhalb des Forschungsvorhabens durch die Weiterentwicklung etablierter Energiesystemmodelle, die Entwicklung eines neuen Modells sowie die Kopplung dieser Modelle untersucht und bewertet.
Direkte Folgen der Sektorkopplung sind zukünftig stark steigende Stromnachfragemengen sowie veränderte Nachfrageprofile durch neue Stromanwendungen. Diese Stromnachfrage muss von einer zunehmend durch Windkraft und Photovoltaik geprägten und damit hochvolatilen Stromerzeugung gedeckt werden. Somit ergeben sich substantielle Herausforderungen, das aktuelle Niveau der Versorgungssicherheit aufrecht zu erhalten oder sogar weiter zu erhöhen. Aus diesem Grund werden verschiedene Maßnahmen und Technologien erforderlich sein, die nur in ihrer Gesamtheit ausreichend sein werden, um Angebot und Nachfrage jederzeit und effizient in Einklang zu bringen und die Versorgungssicherheit zu garantieren. Dies beinhaltet den regionalen und grenzüberschreitenden Ausgleich von erneuerbaren Energien innerhalb von Marktgebieten und zwischen Marktgebieten, den zeitlichen Ausgleich von Angebot und Nachfrage durch flexible Lasten oder Speichertechnologien sowie flexible Erzeugungseinheiten. Das genannte Maßnahmenbündel und die Auswirkungen der Einzelmaßnahmen auf die Versorgungssicherheit wird innerhalb des Forschungsvorhabens durch die Weiterentwicklung etablierter Energiesystemmodelle, die Entwicklung eines neuen Modells sowie die Kopplung dieser Modelle untersucht und bewertet.
Die Energiewende in Deutschland ist bisher durch den Ausbau von Onshore-Windkraft und PV-Anlagen geprägt. Durch den vermehrten Zubau von Offshore-Windkraft kommt es zu einer zentraleren Einspeisung fluktuierender Windenergie im Norden Deutschlands. Langfristig könnten sich allerdings ebenso dezentrale Erzeugungsstrukturen durchsetzen, z.B. in Form von der angestrebten, verstärkten Sektorenkopplung zur Steigerung der Flexibilität des Energiesystems und Reduktion fossiler Brennstoffbedarf im Wärme- und Transportsektor. Entsprechend werden sowohl zentrale als auch dezentrale Technologien und deren gezielte Zusammenführung zum Gelingen der Energiewende beitragen müssen. Aktuell bestehen hierbei allerdings zahlreiche Herausforderungen, welche ein verbessertes Verständnis der Koordination zwischen Technologieoptionen, sowie die Abstimmung verfügbarer Steuerungsinstrumente, auch über Sektorengrenzen hinweg, erfordern. Daher ist eine Analyse zukünftiger Energieszenarien und der sich daraus ergebenden technologischen Wechselwirkungen aus einer übergreifenden systemorientierten Perspektive notwendig, sowie die wissenschaftliche Methodenentwicklung. Das Ziel des Projekts ist es deshalb, die Bedingungen für eine bestmögliche Koordination (de-)zentraler Technologieoptionen zu erforschen und dadurch zu einer effizienten Umsetzung der Energiewende beizutragen. Dies erfordert ein verbessertes Verständnis der Systemintegration und Vernetzungsmöglichkeiten aller Technologieoptionen. Dabei sollen sektorinterne und -übergreifende Lösungsansätze analysiert und bewertet werden. Basierend auf diesen technologiefokussierten Analysen sollen ökonomische Ansätze zum Marktdesign sowie Steuerungsinstrumente zur adäquaten Anreizsetzung im Systemkontext untersucht werden. Dabei ist das Ziel zu analysieren, welche Anteile von zentralen und dezentralen Erzeugungs- und Sektorenkopplungselementen aus Systemsicht wünschenswert wären, was ein Untersuchen und Abwägen von Zielkonflikten erfordert.
Die Energiewende in Deutschland ist bisher durch den Ausbau von Onshore-Windkraft und PV-Anlagen geprägt. Durch den vermehrten Zubau von Offshore-Windkraft kommt es zu einer zentraleren Einspeisung fluktuierender Windenergie im Norden Deutschlands. Langfristig könnten sich allerdings ebenso dezentrale Erzeugungsstrukturen durchsetzen, z.B. in Form von der angestrebten, verstärkten Sektorenkopplung zur Steigerung der Flexibilität des Energiesystems und Reduktion fossiler Brennstoffbedarf im Wärme- und Transportsektor. Entsprechend werden sowohl zentrale als auch dezentrale Technologien und deren gezielte Zusammenführung zum Gelingen der Energiewende beitragen müssen. Aktuell bestehen hierbei allerdings zahlreiche Herausforderungen, welche ein verbessertes Verständnis der Koordination zwischen Technologieoptionen, sowie die Abstimmung verfügbarer Steuerungsinstrumente, auch über Sektorengrenzen hinweg, erfordern. Daher ist eine Analyse zukünftiger Energieszenarien und der sich daraus ergebenden technologischen Wechselwirkungen aus einer übergreifenden systemorientierten Perspektive notwendig, sowie die wissenschaftliche Methodenentwicklung. Das Ziel des Projekts ist es deshalb, die Bedingungen für eine bestmögliche Koordination (de-)zentraler Technologieoptionen zu erforschen und dadurch zu einer effizienten Umsetzung der Energiewende beizutragen. Dies erfordert ein verbessertes Verständnis der Systemintegration und Vernetzungsmöglichkeiten aller Technologieoptionen. Dabei sollen sektorinterne und -übergreifende Lösungsansätze analysiert und bewertet werden. Basierend auf diesen technologiefokussierten Analysen sollen ökonomische Ansätze zum Marktdesign sowie Steuerungsinstrumente zur adäquaten Anreizsetzung im Systemkontext untersucht werden. Dabei ist das Ziel zu analysieren, welche Anteile von zentralen und dezentralen Erzeugungs- und Sektorenkopplungselementen aus Systemsicht wünschenswert wären, was ein Untersuchen und Abwägen von Zielkonflikten erfordert.
Strom aus erneuerbaren Energien ist nach heutigem Kenntnisstand der wichtigste und voraussichtlich am stärksten eingesetzte CO2-freie Energieträger in einem weitgehend dekarbonisierten Energiesystem. Sektorkopplung - die Nutzung von Strom in bislang hauptsächlich durch fossile Energieträger dominierten Bereichen - ist der Schlüssel, um Strom aus erneuerbaren Energien auch in die Sektoren Industrie, Wärme und Verkehr zu integrieren. Dieses Vorhaben untersucht, wie diese Integration erneuerbarer Energien durch Sektorkopplung im Hinblick auf den energiewirtschaftlichen Ordnungs- und Rechtsrahmen effizient ausgestaltet werden kann. Sektorkopplungstechniken sind gegenüber fossil-basierten Konkurrenztechniken heute benachteiligt, da auf Grund von staatlich induzierten Preisbestandteilen, wie Entgelte, Abgaben, Umlagen und Steuern der Wettbewerb zwischen erneuerbaren und fossilen Energieträgern verzerrt ist. Der ökologische und - auf Grund der Schadenskosten durch Klimaschäden - auch der ökonomische Nutzen von Sektorkopplungstechniken kommt nicht zur Geltung. Im Rahmen des Vorhabens werden verschiedene Reformmöglichkeiten für die Erhebung von staatlich veranlassten Preisbestandteile untersucht und in ihrer Wirkung auf die Wirtschaftlichkeit von Sektorkopplungstechniken bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Reform der heutigen Rahmenbedingungen und die Einführung einer CO2-Bepreisung bei einer Höhe von ca. 80 Euro/Tonne das Problem von Verzerrungen erheblich abbauen kann. Bei diesem Preis wird ein ausreichendes Finanzierungsvolumen in 2030 generiert, um die EEG-Umlage und die Stromsteuer zu ersetzen und Verzerrungen aus deren Fälligkeit deutlich zu reduzieren. Neben den wirtschaftlichen Effekten auf die Sektorkopplungstechniken werden auch die Verteilungswirkungen auf Sektorebene untersucht. Bei einer fehlenden oder nicht ausreichenden Internalisierung von Schadenskosten sind auch ordnungsrechtliche Instrumente geeignet, um Verzerrungen zu Ungunsten von Sektorkopplungstechniken zu beseitigen. Diese Verzerrungen verlieren ihre Wirkung, wenn ordnungsrechtliche Instrumente den Einsatz von fossil-basierten Konkurrenztechniken einschränken oder verbieten bzw. Sektorkopplungstechniken begünstigen. Zusätzlich können ordnungsrechtliche Instrumente auch weitere Hemmnisse adressieren (z.B. bei hohen Transaktionskosten oder institutionellen Aspekten wie Mieter-Vermieter-Verhältnis) und damit zu einem Abbau von Verzerrungen beitragen. Bei der Ausgestaltung von ordnungsrechtlichen Instrumenten besteht ein großer politischer Gestaltungsspielraum, der umfassendes regulatorisches Wissen erforderlich macht, um Emisssionsminderung dort anreizen bzw. vorgeben zu können, wo sie langfristig am kostengünstigsten sind. Das ist bei ihrer Einführung bzw. Fortführung zu berücksichtigen. Quelle: Forschungsbericht
Um die Klimaziele des Übereinkommens von Paris einzuhalten, ist eine Transformation zur Dekarbonisierung der Energieversorgung notwendig. Für Europa bedeutet dies u. a. aufgrund landwirtschaftlicher Sockelemissionen eine weitestgehend CO2-freie Stromerzeugung bis spätestens 2050. Damit dieses Ziel im Rahmen einer nachhaltigen Entwicklung erreicht werden kann, ist eine weitestgehend auf erneuerbaren Energieträgern (EE) basierende Stromver-sorgung erforderlich. Die entsprechende Transformation birgt Herausforderungen für das Stromsystem, die durch eine Vielzahl technologischer Optionen gelöst werden können. Daher stellt sich die Frage, welche dieser sehr vielfältigen Optionen wann und in welchem Umfang genutzt werden sollten. Dabei sind die Substitutionsmöglichkeiten zwischen den Optionen und die komplexen Wechselwirkungen zwischen allen Systemelementen zu beachten. Das Umweltbundesamt (UBA) hat die Connect Energy Economics GmbH (Connect) daher damit beauftragt, effiziente Transformationspfade der Stromerzeugung bis 2050 modellgestützt zu identifizieren. Die analysierten Szenarien bilden dabei die Entwicklung des deutschen und europäischen Versorgungssystems bei ambitionierten CO2-Zielen unter verschiedenen Rahmenbedingungen ab. Die Ergebnisse der Szenarien zeigen, dass sich die analysierten Transformations-pfade des Stromsystems durch große technologische Vielfalt, hohe Flexibilität und eine umfassende Nutzung der Vorteile des europäischen Binnenmarktes für Strom auszeichnen. Auch für sehr ambitionierte Klimaziele bestehen Lösungen für eine weitestgehend CO2-freie und zugleich kostengünstige und sichere Versorgung. Quelle: Forschungsbericht
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| Bund | 19 |
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