Forschungsvorhaben

Gesamtziel des Vorhabens

Die Wärmeversorgung der Bundesrepublik Deutschland basiert derzeit zu etwa 50 % auf der Nutzung fossilen Erdgases. Im Jahr 2013 wurden 50 % des Wärmebedarfs mit Erdgas gedeckt1. Erneuerbare Energien trugen dagegen bisher nur mit ca. 11 % zur Wärmeversorgung bei. Um den Anteil erneuerbarer Energien insgesamt signifikant zu steigern, gilt es also, erneuerbare Energien auch im Gasmarkt zu etablieren.

Kernprobleme für die Integration Erneuerbarer Gase in den Gasmarkt sind die unsicheren technischen und wirtschaftlichen Potenziale, die derzeit hohen Kosten erneuerbarer Gase aufgrund zu geringer Marktdurchdringung und die möglicherweise eingeschränkte gesellschaftliche Akzeptanz erneuerbarer Gase. Der großen Vielfalt der Prozessketten zur Erzeugung erneuerbarer Gase kann nur durch einen hohen Grad an Systematisierung begegnet werden, um verlässlich Potentiale, Kosten und Auswirkungen auf Umwelt, Ökosysteme und Klima zu quantifizieren.

Anteil von Erdgas und erneuerbaren Energien an der Wärmeversorgung Deutschlands

 

Dem hohen Entwicklungsbedarf stehen hohe Kostensenkungspotenziale bei einer Steigerung der Marktdurchdringung gegenüber, wie dies eindrucksvoll durch das EEG für die Photovoltaik und die Windenergie demonstriert wurde.
In der Vergangenheit zeigten zahlreiche Beispiele, dass die Umsetzung neuer Energietechnologien nicht nur an technischen und wirtschaftlichen Hürden, sondern insbesondere auch an fehlender Akzeptanz in der Bevölkerung und in der Energiewirtschaft zu scheitern drohte oder gar scheiterte. So stagniert derzeit der weitere Ausbau erneuerbarer Energien aufgrund gesellschaftlicher Widerstände, trotz breiter Zustimmung zur Energiewende allgemein. Aufgrund der herausragenden Bedeutung der nationalen und europäischen Erdgas-Versorgung gilt es daher, frühzeitig Potentiale erneuerbarer Erdgassubstitute nicht nur zu bewerten, sondern auch Akzeptanzrisiken zu identifizieren und Strategien aufzuzeigen, um einem frühzeitigen Scheitern möglicherweise sinnvoller und wichtiger Technologien entgegen zu wirken.

Ziel des Projektes ist die Erarbeitung möglicher Strategien für eine umwelt- und naturverträgliche Nutzung erneuerbarer Energien zur Erdgassubstitution für den Wärme- und Strommarkt. Diskutiert wird insbesondere das Zusammenspiel dieser Prozessketten mit der Wärmeversorgung aus konventionellen und nicht-konventionellen Quellen. Kriterien für die Wertung der Prozessketten sind

  • Potentiale, Verfügbarkeit und Kosten,
  • mögliche ökologische Folgen und Rückkopplungen auf regionale und globale Ökosysteme

sowie daraus resultierend

  • die gesellschaftliche Akzeptanz.

Grundlage für die Bewertung der Prozessketten ist eine agentenbasierte Simulation unterschiedlicher Ausbauszenarien bis ins Jahr 2050. Die agenten-basierte und systemdynamische Modellierung ermöglicht die Berücksichtigung von Rückkopplungen einzelner Agenten untereinander auf unterschiedlichen Systemebenen. Auf Grundlage der projizierten Potentiale und wirtschaftlichen Folgen werden schließlich Handlungsempfehlungen formuliert und in einem Workshop der Fachöffentlichkeit präsentiert.

modellierung

Vereinfachte Darstellung der „Agenten“ am Beispiel einer Biomethananlage

 

Das Projekt gliedert sich in folgende fünf Arbeitspakete:

  • AP1: Prozesskettenanalyse (Wirkungsgrade, CO2-Bilanz, Kosten)
  • AP2: Rückkopplung auf Landnutzung, Ökosysteme und Klima
  • AP3: Gesellschaftliche Akzeptanz der Prozessketten
  • AP4: Agentenbasierte Modellierung möglicher Ausbau-Szenarien
  • AP5: Auswertung und Empfehlungen

1 inkl. anteilig „indirekte“ Wärmeerzeugung mit Strom und Fernwärme aus Erdgas bzw. aus Erneuerbaren Energien (berücksichtigter Anteil der Stromerzeugung aus Erdgas: 8,4%, Anteil der Fernwärmeerzeugung aus Erdgas: 39,5%, Anteil Stromerzeugung aus Erneuerbaren: 23,9%, Stand 2013)