Im Kampf gegen die Klimakrise ist der Aufbau treibhausgasneutraler Energie- und Wirtschaftssysteme von zentraler Bedeutung. Fluktuierende erneuerbare Energien, Sektorkopplung und steigender Speicherbedarf führen zu einer erheblichen Zunahme der Systemkomplexität zukünftiger Energiesysteme. Diese Komplexität wird in der heutigen Infrastrukturplanung nur unzureichend berücksichtigt. Die integrierte Netzplanung hingegen ermöglicht die Optimierung des zunehmend diversifizierten Energiesystems über verschiedene Energieträger hinweg. Ziel der Arbeit ist es, auf Basis eines integrierten, räumlich hoch aufgelösten Energiesystemmodells Perspektiven für die Energieinfrastruktur in Deutschland zu entwickeln. Untersucht wird die Transformation zu einem treibhausgasneutralen Energiesystem im Jahr 2045. Da Wasserstoff als ein zentraler Baustein dieser Transformation gilt, sind in den nächsten Jahren und Jahrzehnten erhebliche Investitionen in die Wasserstoffinfrastruktur erforderlich. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Identifikation sogenannter „No-Regret-Maßnahmen“ der Wasserstoffinfrastruktur. Dies sind Maßnahmen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit auch in Zukunft wirtschaftlich „nicht bereut“ werden. Grundlage der hier durchgeführten Analyse ist das räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Energiesystemmodell ETHOS.Infrastructure, das in dieser Arbeit umfassend erweitert wird. In ETHOS.Infrastructure werden die Infrastrukturen der Energieträger Strom, Wasserstoff, Erdgas/Methan und Wärme integriert optimiert und stehen dabei in direktem Wettbewerb zueinander. Das Modell wurde um die Abbildung konsistenter Transformationspfade bis zum Jahr 2045 erweitert. Ein Szenarienrahmen ermöglicht die Analyse von Einflussfaktoren wie Import- und Transportrestriktionen, Wasserstoffreinheiten und Flüssigwasserstoff. Infrastrukturen, die szenarioübergreifend und konsistent über den Transformationspfad aufgebaut werden, gelten als NoRegret-Maßnahmen. Die Platzierung von Elektrolyseuren an der Nord- und Ostseeküste und der Import von Wasserstoff im Süden zur lokalen Bedarfsdeckung stellen zentrale No- Regret-Maßnahmen dar. Zur saisonalen Speicherung erfolgt in allen untersuchten Szenarien eine Umwidmung von Salzkavernenspeichern im Nordwesten und in Mitteldeutschland. Wasserstoffkraftwerke zur Überbrückung von Dunkelflauten werden bevorzugt in der Nähe dieser Kavernenspeicher platziert. Bis 2045 werden im Modell 18.060 km Wasserstoffpipelines ausgebaut, davon 200-300 km durch Neubau, der Rest durch Umwidmung. Der Neubau von Pipelines wird stärker forciert, wenn unterschiedliche Wasserstoffreinheitsklassen berücksichtigt werden. Der Transport von flüssigem Wasserstoff ist nur dann wirtschaftlich, wenn eine entsprechende Endenergienachfrage besteht. Die beiden letztgenannten Maßnahmen sind daher keine No-Regret-Maßnahmen und stellen nur in ausgewählten Szenarien kostenoptimale Lösungen dar.
Toni Busch (Thu,) studied this question.