MINFRA: Modellierung gekoppelter Infrastrukturen in Energiesystemen

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Analyse der Auswirkungen der Klimaziele auf das Energiesystem und die zugrundeliegenden Infrastrukturen. Dazu sollen zur Untersuchung der notwendigen Systemtransformationen quantitative Analysen mithilfe der Energiesystemmodelle TIMES und NESTOR durchgeführt werden. Ziel des Projektes ist die Beantwortung der folgenden Fragestellungen:

• Wie wirken sich unterschiedliche CO₂-Minderungsstrategien für das deutsche Energiesystem auf bestehende und zukünftige Energieversorgungsinfrastrukturen aus?
• Wie lassen sich vernetzte Energieinfrastrukturen (und deren Wechselwirkungen) in Energiesystemmodellen abbilden?

Hierfür ist eine methodische Erweiterung der Energiesystemmodelle zur adäquaten Abbildung von Infrastrukturen erforderlich. Um dies zu ermöglichen, erfolgt der Einsatz dezidierter Infrastrukturmodelle (Strom-, Gas-, Wärme- und Wasserstoffnetz), welche die erforderlichen Parameter ermitteln. Es erfolgt eine iterative Modellkopplung zwischen den Energiesystem- und Infrastrukturmodellen.

Der Fokus des Teilprojektes der TUD liegt auf dem Gas- und Stromnetz (GAMAMOD-DE und ELMOD). Hierbei geht es insbesondere um die zukünftige Rolle von Wasserstoff und dessen Integration in das Gasnetz. Des Weiteren wird das Stromübertragungsnetz Deutschlands detailliert abgebildet, wobei der zukünftige Netzausbau berücksichtigt wird. Übergreifend sollen aus dem Gas- und Stromnetz wesentliche Charakteristika und Restriktionen für Energiesystemmodelle abgeleitet werden.

Dabei können folgende Forschungsfragen mithilfe des Gasnetz- (GAMAMOD-DE) und Stromnetzmodells (ELMOD) adressiert werden:

• Wie wird das Gasnetz zukünftig ausgelastet und welche Auswirkungen ergeben sich auf die Entwicklung der Gasnetzentgelte?
• Inwieweit ist eine Dekarbonisierung des Gassystems, z.B. durch die Einspeisung von Wasserstoff und Biogasen möglich?
• Wie entwickelt sich die Versorgungssicherheit durch den Einsatz von Sektorkopplung, insbesondere in Bezug auf die Behebung von Engpässen im Stromnetz? Besteht die Gefahr von neuen Engpässen im Gasnetz durch eine verstärkte Sektorkopplung?
• Wie entwickelt sich der Stromnetzausbau (AC und DC) in Deutschland?
• Bietet das Gasnetz eine Alternative für die Energieübertragung von Nord- nach Süddeutschland in Bezug auf den Stromnetzausbau und die Option Power-to-Gas?

© MINFRA

Projektlaufzeit: 2021 - 2024

Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Partner: Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) an der Universität Stuttgart (Koordinator), Institut für Energie- und Klimaforschung Techno-ökonomische Systemanalyse (IEK-3) am Forschungszentrum Jülich GmbH, Lehrstuhl für Energiewirtschaft an der TU Dresden (TUD-ee²)

ee² Teammitglieder: Dominik Möst, Steffi Misconel, Lucas De La Fuente Munita

Ansprechpartner: Steffi Misconel, Lucas De La Fuente Munita