Die Erreichung der Energiewendeziele erfordert vor allem die Lösung einer Herausforderung – die gemeinsame Betrachtung, Planung und Optimierung der Netzinfrastrukturen Strom, Gas und Wärme. Bisher wurden diese Netzinfrastrukturen separat voneinander behandelt. Um das Gesamtsystem möglichst effizient auszugestalten, ist allerdings eine ganzheitliche Bewertung und Weiterentwicklung der verschiedenen Infrastrukturen in einer ganzheitlichen Betrachtung notwendig.

CO2-Reduktion über Kopplung der Strom- und Gasnetze

Vor allem die Kopplung der Strom- und Gasnetze bringt dabei große Potenziale mit sich. Lediglich der Stromsektor ermöglicht eine weitgehend emissionsfreie Energieerzeugung durch Photovoltaik- und Windenergieanlagen mit hinreichend großen Kapazitäten. Genügend Speicherkapazitäten, um die Schwankungen in Erzeugung und Verbrauch auszugleichen, kann wiederum nur der Gassektor bereitstellen. Werden die bestehenden Strom- und Gasnetze intelligent miteinander verbunden, müssen erneuerbare Erzeugungsanlagen nicht mehr oder seltener in ihrer Leistung begrenzt werden, wenn die erzeugte Energiemenge den zeitlichen Bedarf übersteigt. Die Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien im Gas- und Wärmesektor durch die Kopplung der Netzinfrastrukturen hat zudem eine deutliche Reduktion der CO2-Emissionen des Gesamtsystems zur Folge. Die Sektorenkopplung stellt somit einen wichtigen Baustein auf dem Weg zur Klimaneutralität dar.

Planungsgrundsätze für klimafreundliche Netzinfrastrukturen

Auch wenn ein Großteil der notwendigen Technologien und innovativen Lösungsansätze bereits vorhanden sind, ist die gekoppelte Planung von Strom-, Gas- und Wärmenetzen in der Praxis noch nicht angekommen. Das soll sich durch das Forschungsprojekt SektorPlan und die im Projekt erzielten Ergebnisse ändern.

Die Wissenschaftler haben es sich zum Ziel gesetzt, praxistaugliche Planungsgrundsätze und ‑methoden für zukünftige Energienetze zu entwickeln. Dadurch sollen Netzbetreiber und Stadtwerke in die Lage versetzt werden, die verschiedenen Technologien zur Sektorenkopplung reibungslos und unkompliziert in ihre Betriebsprozesse zu integrieren. Im Fokus stehen dabei vor allem die Verteilnetzbetreiber und die Chancen, die sich aus der intelligenten Vernetzung der Sektoren für die Netzplanung ergeben.

Die Lösung künftiger Herausforderungen angesichts des Anstiegs dezentraler, volatiler Energieerzeugungsanlagen erfordert in der Regel einen verstärkten Netzausbau, was mit hohen Kosten verbunden ist. Werden die unterschiedlichen Sektoren allerdings effektiv miteinander gekoppelt, verringert sich der erforderliche Ausbaubedarf bzw. die Leistungsreduzierung der Erzeugungsanlagen und damit auch die Höhe der anfallenden Kosten.

Das Projekt auf einen Blick

Kurztitel: SektorPlan
Projektname: Sektorenübergreifende Planungs- und Betriebsgrundsätze für Energienetze
Projektpartner: Bergische Universität Wuppertal, Büro für Energiewirtschaft und technische Planung GmbH (BET), e-regio GmbH & Co. KG, Energie und Wasser für Remscheid GmbH (ewr), NEW Netz GmbH, RegioNetz GmbH, Rheinische NETZGesellschaft mbH, Stadtwerke Neuss Energie und Wasser GmbH, Stadtwerke Service Meerbusch Willich GmbH & Co. KG
Projektstart: 01.11.2019
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Förderrichtlinie: Einer der Sieger des Klimaschutzwettbewerbs EnergieSystemWandel.NRW mit Förderung im Rahmen der EFRE-Rahmenrichtlinie
Fördersumme: 574.915,77 Euro

 Gekoppelte Netzplanung im praktischen Betrieb

Um die Praxistauglichkeit der sektorenübergreifenden Planungs- und Betriebsgrundsätze sicherzustellen, arbeitet das Projektteam mit einem Beratungsunternehmen sowie sieben Netzbetreibern aus Nordrhein-Westfalen zusammen. Dadurch können die spezifischen Anforderungen aus der Praxis frühzeitig in die Projektarbeit integriert und damit die Übertragbarkeit der Ergebnisse gewährleistet werden.

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Für eine gekoppelte Netzplanung müssen Verteilnetzbetreiber alle Rahmenbedingungen und Bestandteile der verschiedenen Infrastrukturen genau erfassen und einbinden.

Aufbauend auf einer Untersuchung und Bewertung der gegenwärtigen Rahmenbedingungen werden hierfür neue Planungsverfahren entwickelt. Die erarbeiteten Grundsätze fließen anschließend in die bestehenden Planungs- und Betriebsgrundsätze der Netzbetreiber ein und liefern somit die Basis für zukünftige Netzplanungen.

Die Integration der sektorenübergreifenden Ansätze und neuen Kopplungstechnologien erfolgt dabei stets unter der Zielsetzung, eine größtmögliche Reduktion klimaschädlicher Treibhausgasemissionen kosteneffizient zu verwirklichen. Im Ergebnis sollen auf diese Weise praktikable Planungs- und Betriebsstandards für die gekoppelte Netzplanung von Strom-, Gas- und Wärmenetze und damit die klimafreundliche Ausgestaltung der Energieinfrastrukturen entstehen.

Anpassung des regulatorischen Rahmens

Neben den technischen Lösungsansätzen betrachten die Wissenschaftler ebenfalls den regulatorischen Rahmen und analysieren, welche Anpassungen für ein Gelingen der Sektorenkopplung förderlich sind.

Dabei zeigt sich, dass die bestehenden Rahmenbedingungen die Wirtschaftlichkeit bestimmter Anwendungsfälle der Sektorenkopplung zum Teil verhindern. Aufgrund einer Ungleichbehandlung der unterschiedlichen Energieträger und Sektoren durch das Umlagen- und Abgabensystem ist der rein netzdienliche Betrieb vieler PtX-Technologien derzeit nicht rentabel. Aus diesen Erkenntnissen werden im Rahmen des Projekts Handlungsempfehlungen für die Weiterentwicklung des regulatorischen Rahmens abgeleitet, um möglichst günstige Bedingungen für eine verstärkte Verzahnung der Sektoren zu schaffen.

Stand: November 2021

Website der Bergischen Universität Wuppertal

Die Website des Lehrstuhls für elektrische Energieversorgungstechnik der Bergischen Universität Wuppertal bietet spannende Einblicke zu technischen Umsetzungsdetails und  Lösungsansätzen hinter dem Projekt SektorPlan. 

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