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12.03.2020 | Erneuerbare Energien, Flexible Energieumwandlung, Industrie und Gewerbe [...]

Interview: Szenarien für das Energiesystem

Martin Robinius
(Bild: Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach)

Was bedeutet der ansteigende Güterverkehr für die Stromproduktion und wie wirken sich Wasserstoff-Tankstellen auf die Mobilitätskosten aus? Martin Robinius, Abteilungsleiter am Institut für techno-ökonomische Energiesystemanalyse am Forschungszentrum Jülich, erklärt, wie er mit Szenarien mögliche Entwicklungen im Energiesystem erklären will.

Martin Robinius ist Abteilungsleiter am Forschungszentrum Jülich, Institut für techno-ökonomische Energiesystemanalyse (IEK-3). Mit rund 30 Mitarbeitern forscht er an der Sektorkopplung und erarbeitet dabei Gesamtenergiesystem-Modelle, die beispielsweise zeigen können, wie sich Änderungen des Verkehrs- auf das Energiesystem auswirken können.

Big Data soll den Verkehr verändern, idealerweise natürlich verbessern. Welche Prognosen und Szenarien sehen Sie für die Zukunft?

Es ist wichtig, zwischen Prognosen und Szenarien zu unterscheiden. Prognosen versuchen die Zukunft abzubilden und dafür Effekte zu nutzen. In der Energiesystemanalyse arbeiten wir meistens mit Szenarien, weil wir uns Zeiträume bis beispielsweise 2050 anschauen. Hier greifen meist keine Prognosen, weil die Zukunft weit weg und unsicher ist. Wir versuchen dann zu zeigen, was beispielsweise passieren wird, wenn die Güterverkehrsleistung entsprechend steigt. Was hat das dann für Auswirkungen auf das Energiesystem? Könnten Brennstoffzellensysteme oder Powerfuels hier funktionieren? Diese Wechselwirkung versuchen wir abzubilden.

Und wie sieht das Ergebnis aus?

Fast alle Studien gehen in den Szenarien von einem gleichbleibenden Individualverkehr aus. Das heißt, dass der Personenverkehr sich entsprechend über die Fahrleistung verstärkt, aber der Individualverkehr immer noch eine sehr wichtige Komponente ist. Und hier greift dann beispielsweise die Elektromobilität mit Batterie oder Brennstoffzelle. Im Güterverkehr haben wir den gleichen Effekt, das heißt, es gibt eine sehr starke Nachfrage nach schweren mittleren Nutzfahrzeugen. Hier sind eher Brennstoffzelle oder Powerfuel-Lösungen gefragt. Spannend sind aber auch disruptive Effekte wie autonomes Fahren oder die Sharing-Economy. Diese werden bisher aber zu selten berücksichtigt.

Und das heißt für 2050?

Ein Beispiel: Was passiert, wenn die Home-Office-Aktivitäten steigen? Dann geht natürlich die Personenfahrleistung nach unten, denn Sie müssten nicht mehr zum Arbeitsplatz pendeln, sondern können zu Hause bleiben. Diese sogenannten Suffizienz-Effekte sind wichtig. Wir bringen jetzt selbst eine Studie heraus, in der wir das Gesamtenergiesystem mit der gleichen Verkehrsleistung betrachtet haben. Darin sieht man genau solche Effekte. Bisher gehen viele davon aus, dass die Infrastruktur das entscheidende Element ist. Das heißt, für Batteriefahrzeuge brauche ich entsprechend mehr Ladesäulen und für Wasserstofffahrzeuge brauche ich eine Wasserstoff-Tankstelle. Wir konnten in unserer Studie zeigen, dass Infrastruktur einen sehr geringen Effekt auf die Gesamtkosten im Verkehrssektor PKW hat, während die späteren Fahrzeugkosten deutlich dominieren.

Strom und Verkehrssektor wachsen immer mehr zusammen. Wie überträgt man das von der Forschung auf die Praxis?

Das passiert eigentlich jetzt schon; man versucht eine Infrastruktur für batterie-elektrische Mobilität aufzubauen oder für Wasserstoff-Tankstellen. Das besondere hierbei ist, dass wir jetzt die Infrastruktur aufbauen, während die Batterie das Stromsystem mit dem Verkehrssektor bereits verknüpft. Entscheidend ist, dass der Strom aus regenerativen Energiequellen stammt. Denn nur wenn der für Elektromobilität verwendete Strom CO2-ärmer ist, können wir am Ende CO2 einsparen. Diese Wechselwirkung können unsere Modelle zeigen. So brauchen wir zum Beispiel mindestens 200 Gigawatt installierte Leistung erneuerbare Energien, um die Bedarfe der Elektromobilität künftig abzudecken. Ein anderes Beispiel: Die H2-Mobility Initiative baut gerade Wasserstoff-Tankstellen, die teilweise Onsite-Elektrolyse betreiben, also vor Ort mittels Strom Wasserstoff herstellen. Auch auf dieser Ebene lassen sich Strom- und Verkehrssektor verknüpfen.

Wie bekommen wir die Sektorkopplung aus den bereits funktionierenden Szenarien in die Praxis?

Die Szenarien weisen beispielsweise aus: Wir benötigen eine Mindestanzahl an Batteriefahrzeugen oder eine Mindestanzahl an Batterieladesäulen, oder aber an Brennstoffzellenfahrzeugen oder Wasserstoff-Tankstellen. Das heißt, es gibt eine Mindestinfrastruktur und eine steigende Anzahl an verkauften Fahrzeugen, die das Modell berechnet und die für das Energiesystem sozusagen optimal sind. Dies muss natürlich irgendwie von dem Modellergebnis in die Realität umgesetzt werden. Verschiedene Netzwerke oder Unternehmen wie beispielsweise die H2-Mobility beschäftigen sich genau damit, das auf die Straße zu bringen: Das Unternehmen baut die Tankstellen und versucht, das System entsprechend aufzustellen. So bietet das Unternehmen auch bspw. eine App an, mit der sich live verfolgen lässt, wo sich öffentliche Wasserstoff-Tankstellen befinden, beziehungsweise wo sie derzeit gebaut werden. Hier muss langfristig aber auch über Umlagen- und Steueranpassungen nachgedacht werden (Stichwort CO2-Preis), sodass es auch einen ökonomischen Anreiz für die Nutzung der Elektromobilität gegenüber den konventionellen Diesel- und Benzin Fahrzeugen gibt.

Was bieten Ihnen als Forscher die Forschungsnetzwerke für einen Mehrwert? Ist das ein gutes Instrument, damit die Energiewende vorankommt?

Die Forschungsnetzwerke sind meiner Meinung nach eins der wesentlichen Dinge, die uns in der Community gefehlt haben. Wir haben bereits verschiedenste Konferenzen, auch international, auf denen sich die Branche trifft. Aber dass sich die ganze Energiesystemanalyse-Szene beispielsweise in Deutschland an einem Termin trifft und dann parallel auch arbeitet, hat einen sehr hohen Synergie-Effekt und bringt die Forschung wirklich meilenweit voran. Denn hier diskutiert man über neue Projekte, hier finden sich Verbünde, die es bis dahin noch nicht gegeben hat. Man sieht einfach, was die anderen machen, in welche Richtung die Forschung geht - das hat bisher in Deutschland gefehlt: für die deutsche Community zentralisierte Forschungsnetze. Wir gehen fast immer mit der gesamten Abteilung auf das Forschungsnetzwerk-Treffen Systemanalyse. Eine spannende Situation, weil wir hier auch Doktoranden miteinbeziehen können, zum Beispiel durch Poster-Sessions. So bringt man auch den wissenschaftlichen Nachwuchs in diese Community mit ein und von daher freue ich mich immer auf das nächste Jahrestreffen.

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