Netze für Strom, Wärme, Wasserstoff und CO₂

Die Nachfrage nach grünem Strom wird im Zuge der Transformation zu einem klimaneutralen Stromsystem und der Elektrifizierung von Industrie, Gebäudewärme und Transport stark steigen. Dies erfordert einen Ausbau der Stromnetze und Innovationen für einen effizienten Systembetrieb. Neben dem durch die Sektorenkopplung erforderlichen Netzausbau gilt es, die Wechselbeziehungen zwischen Strom-, Wärme- und Wasserstoffnetzen durch eine integrierte Systemplanung abzubilden.

Damit Deutschland bis 2030 mindestens 80 Prozent des Stromverbrauchs mit Erneuerbaren Energien decken und der vornehmlich im Norden Deutschlands erzeugte Windstrom zu den Regionen mit hoher Stromnachfrage im Süden und Westen Deutschlands gelangen kann, müssen Verteil- und Übertragungsnetzkapazitäten ausgebaut werden. Hinzu kommt: Ein digitalisierter Netzbetrieb muss kurzfristig auf zunehmende Schwankungen des Stromangebots reagieren können. Außerdem werden in einem erneuerbaren, umrichterbasierten Stromsystemen weniger herkömmliche Synchrongeneratoren gebraucht, sodass rotierende Massen zur Frequenzerhaltung wegfallen. Um die stabile Versorgung zu erhalten und sogar zu verbessern, braucht es daher alternative Geräte und neue Betriebstechniken.

Auch der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur ist wichtig. Grüner Wasserstoff und Power-to-X (PtX)-Technologien werden für Anwendungen benötigt, bei denen eine direkte Elektrifizierung mit erneuerbarem Strom nicht möglich ist. Durch die Konzentration auf No-Regret-Anwendungen in der Industrie und im Stromnetz werden bei der Planung Fehlinvestitionen in Milliardenhöhe verhindert.

Genauso gehört der Aus- und Neubau grüner Wärmenetze zu einer klimaneutralen Infrastruktur. Wärmenetze werden neben Wärmepumpen vor allem in Ballungsgebieten zum Standard der klimaneutralen Wärmeversorgung und können Wärmequellen wie industrielle Abwärme oder Fluss-, Luft- und Erdwärme effizient erschließen. Bereits bestehende Wärmenetze müssen im Rahmen einer intelligenten kommunalen Wärme- und Infrastrukturplanung zügig verdichtet, erweitert und dekarbonisiert werden.

Ein intelligenter und verzahnter Strom-, Wasserstoff- und Wärmenetzausbau und -betrieb ist entscheidend für den Erfolg der Energiewende. Eine effektive Planung der Energienetzinfrastruktur erfolgt daher integriert und sektorübergreifend und ist an kurz- und langfristigen Bedarfen ausgerichtet.

Deutschland muss auch zum Transport von Kohlenstoffdioxid aus Anwendungen, bei denen diese Emissionen nicht vermieden werden können, sowie für die Kompensation von Restemissionen eine Infrastruktur bereitstellen. Der Ausbau einer CO₂-Infrastruktur muss dabei eng am Bedarf entlang geplant werden, um gesellschaftliche Kosten zu vermeiden und die Akzeptanz in der Bevölkerung nicht zu gefährden. Synergien, die sich beispielsweise aus dem Gasausstieg durch freiwerdende Pipelines ergeben, reduzieren Kosten für Neuinvestitionen und eröffnen Chancen für eine Folgenutzung bereits bestehender Infrastruktur.

Agora Energiewende zeigt mit Beiträgen zu den verschiedenen Themenfeldern auf, wie der medienübergreifende Aus- und Umbau der klimaneutralen Energieinfrastruktur rechtzeitig und kosteneffizient gelingen kann. Die Arbeit befasst sich sowohl mit der deutschen Infrastruktur als auch mit übergreifenden europäischen Ansätzen.

Diese Erfahrungen und Erkenntnisse fließen auch in die internationale Arbeit von Agora ein. Denn Fragen der Netzinfrastruktur spielen weltweit eine zentrale Rolle, wo die Solar- und Windindustrie ausgebaut werden – aufgrund der geringen Stromgestehungskosten ist dies in fast jedem Land der Fall. Zudem sehen einige Länder und Regionen das zukünftige Potenzial von grünem Wasserstoff. Auch hier stellt Agora Expertise für Politikinstrumente zum Hochlauf der Wasserstoffproduktion aus Erneuerbaren Energien zur Verfügung.