Energiewende: Was, wenn Sektorenkopplung nicht klappt? - Prof. Veit Hagenmeyer
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Der Podcast diskutiert die Sektorenkopplung als Schlüssel für die Energiewende, bei der die Sektoren Strom, Wärme, Verkehr und Industrie verbunden werden. Obwohl Beispiele wie E-Mobilität und Wärmepumpen bereits existieren, ist das volle Potenzial zur Integration fluktuierender erneuerbarer Energien noch nicht ausgeschöpft. Haupthemmnisse sind die systemische Komplexität, hohe Investitionskosten für Technologien und Infrastruktur, der notwendige massive Netzausbau sowie politische und gesellschaftliche Abwägungen zwischen Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz. Während der Stromsektor in Deutschland bereits über 50% erneuerbare Energien integriert, hinken die Sektoren Wärme und Verkehr deutlich hinterher. Für eine erfolgreiche Sektorenkopplung sind neben dem Ausbau erneuerbarer Erzeugung und Netze auch große Speicherkapazitäten (wie Wasserstoff) und eine umfassende Digitalisierung zur Systemkoordination erforderlich, um Dunkelflauten zu überbrücken und Effizienzgewinne durch Elektrifizierung vollständig zu realisieren.
Um das Potenzial der Sektoren-Kopel umsehen, müssten wir in eine Nahe zu aller Leckjückels Society gehen. Geladen. Der Batteriepodcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen. Hallo und herzlich willkommen zu geladen, dein Batteriepodcast zu Energywände. Liebes Publikum, wir sprechen hier ständig über das Energiesystem mit tollen Experten. Wenn euch das auch interessiert und ihr das ganz spannend findet, drückt auch gerne auf abonnieren und empfehlt uns auch weiter und hinterlass auch einen Kommentar. Wir sprechen heute mit einem herausragenden Gast und zwar Professor Dr. Feit Hagenmeier. Grüß dich. - Ich grüß dich auch. Hagenmeier sind Direktor des Instituts für Automation und Angewandte Informatik am KSU-Institut für Technologie. Sie sind Sprecher des dortigen Energy Lab, Europas größte Forschungsinfrastruktur für erneuerbare Energie. Außerdem sind sie Sprecher des nationalen Helmholzprogrammes für Energiesystem-Design. Herr Hagenmeier, wir sprechen heute über Sektorenkopplung. Wir sprechen über die Verbindung der Sektoren-Electricität, Wärme, Verkehr und der Industrie. Wie kann sich es erklären, dass diese Sektorenkopplung noch nicht in aller Munde ist? Einerseits, weil er im Plizit bekannt ist, E-Mobilität ist Sektorenkopplung. Der Einsatz von Wärmepunkt ist auch Sektorenkopplung. Der Teil der Sektorenkopplung, der spannend wird, um die Energiewende zu ermöglichen, der ist den meisten. Deshalb noch nicht so begriff, weil besonders bedeutern wird, wenn wir sehr viel mehr erneuerbaren Strom produzieren in einem Moment, als in dem Moment abgenommen werden kann. In dem sozusagen diese erneuerbare Strom in anderen Sektoren entweder gespeichert oder durchentsprechen, dass Demonstrautmanagement gleich genutzt wird. Ja, nun erleben wir derzeit so in den letzten Monaten einen massiven Angriff auf den europäischen Emissionshandel, den ETS, durch Industrievertreter, aber gleichzeitig auch durch die Politik auf nationale, aber auch EU-Ebene. In der EU wurde jetzt Jungs der Emissionshandel für Sektorengebäude und Verkehr nun noch mal verschoben auf das Jahr 2028. So, und wenn man das jetzt jetzt mal vergegenwärtigt, dieser CO2-Preis für diese Sektoren auch, wäre ja eigentlich sehr, sehr wichtig, sodass wir dann tatsächlich zu anreizen kommen, für eine Elektrifizierung und dann wiederum auch, dass diese Sektorenkopplung dann vorangetrieben wird. Wie weit wirft uns denn diese Angriff auf den ETS bei der Sektorenkopplung zurück? Das ist so eine Balance, den jede Gesellschaft durchzuführen, einerseits wollen wir möglichst bald erneuerbar sein, gleichzeitig wird auf uns die Wirtschaft nicht abschmiert. Ich selber tut mich ganz schwer, ja, weil ich am liebsten nette ich morgen natürlich ein System aus rein 100% erneuerbaren Energien. Aber wie ich gesagt, gleichzeitig will ich auch nicht, dass meine Kinder und vielleicht eines Tages ein Industrialistik des Landvorfinden, es gibt einfach keine einfache Antwort darauf. So Sektorenkopplung, was wir ja leisten können müssen, ist in dunkel Flauten, wenn eben Foto-Woltaik wenig bringt und die Windkraftanlagen auch wenig bringt, das Land irgendwie zu versorgen. Das wäre jetzt die Versorgenssicherheitsaspekt. Und das zu dem Preis, der noch irgendwie vernünftig ist. Dazu wird es auf jeden Fall Sektorenkopplung brauchen, wenn wir nicht alles importieren wollen, zum Beispiel aus französischen Kernkraftwerken oder aus, polnischen Kohlekraftwerken, dann brauchen wir im Grunde eine Überkapazität an erneuerbaren, die dann für diese Periode zwei Wochen kann man nicht mit Lithiumionbatterien machen. Denn dann wird man andere Speicheformen brauchen, wahrscheinlich Wasserstoff oder gleich Durchmethanisieren, um diese dann in diesen zwei Wochen aus den Speihren wieder zu verstoben. Wenn man an Sektorenkopplung denkt, dann denkt man natürlich auch immer sofort ein Effizienzgewinne. Ist klar, wir haben ein elektrifiziertes System und können dann unterschiedlich verschieben das Ganze und haben diese Flexibilitäten da drin. Können Sie uns das vielleicht mal darstellen? Gibt's ja mit Sicherheit solche Vergleiche oder Gegenüberstellungen, wenn wir uns jetzt die Sektorenstromwärme und Verkehr anschauen? Wie sind denn so die Wirkungsgradie jetzt so derzeit, das fossilen Energiesystems jetzt gegenüber eines elektrifizierten Energiesystems in den Sektoren? Den wir mal als Beispiel ein Automotor. Der hat bei einem Verbrenner einen Wirkungsgrad von 25 Prozent ungefähr, also über einen Daumen. Natürlich hat ein Elektromotor in Wirkungsgrad von, ich glaube, mit Leistungs-Elektronik 95, 96, 97, 98 Prozent. Die Frage ist aber, woher kommt der Strom? Also wenn ich jetzt eine Bilanzierungsfragung nehme ich jetzt für die ihre Frage, um die zu beantworten, nehme ich jetzt anders der Gesamtstrom, der in diesem Auto umgesetzt wird, dass der aus der hauseigenen Futter-Voltaik kommt. Dann hätte ich jetzt einen Wirkungsgrad von 95, 96, 97, 98 Prozent. Wenn ich aber den Strom mix eines Landesansätze, in dem dann auch sehr viele fossile natürlich auch anteiligt rennen, dann wird das mit der Wirkungsgradberechnung schon schwierig. Noch schwieriger wird es, wenn man die ganzen vorgehaltenden Stromnetztabilitätsaktivitäten, die im Hintergrund sozusagen ständig passieren und dann über Kenntkraft oder Kohlekraft oder Gas-Toblin bereitgestellt sind, nicht das alles versuche mitzurechen. Genau, aber wenn wir jetzt mal davon ausgehen, dass wir in Zukunft eine volle Elektrifizierung haben, also komplett erneuerbare. Jetzt nicht ein jetziger Strom mix mit 50, 60 Prozent, sondern wirklich in Zukunft, wenn auch eine Sektorenkupplung dann tatsächlich, die volle Wirkung entfalten könnte. Wenn man das irgendwie versucht, gegen Überzustellen, da sind doch dann auf jeden Fall Effizienz gewinnert drin, oder nicht. Wenn das bezahlbar ist, dann haben Sie bezüglich der Effizienzen sehr große Gewinn. Klar, als ich habe erforschen gesagt, bei der Mobilität habe ich schon angedeutet, welche Effizienzen ein Elektromotor im Normalfall hat. Bei der Wärme würde man davon ausgehen, dass man dann überall Därmepummen entsprechend einsetzt, gehen wir mal von der Arbeitszeit von 3,5 oder so oder 3 oder 4 aus. Das ist also möglich, dann wärme seit ich sehen, 3 bis 4, 100 Prozent des eingesetzten Stromes. Ja, in der Industrie würde man dann die Industrie durch Elektrifizieren und dort gelten dann ähnliche Bedingungen, die Industrie lebt, als braucht das Anwendung hauptsächlich motorische Anwendungen der gilt dasselbe, was über das Auto gesagt wurde und dort wo es im Wärmeanwendungen geht, der hängt es dann von der Niveau ab, also vom Temperatoni, wo man dann nicht immer auf der Arbeitszeit von 3,4 kommen, aber vielleicht auf 2 oder so, also auf jeden Fall auch positiv. Unter Stromsektor ist ja dann eh klar, dass auch 100 Prozent neuer Bar getrieben ist und damit gibt es da keine Effizienzverluste, sondern also bis auf die Umsetzungsverluste, die dann bekannt sind von Sonne auf Photovoltaik oder selbigelt Verwindkraft entlagen. Jetzt kommt Werbung. Daniel, las uns über Wechselpilots sprechen. Du weißt, ich wechsel ja akribisch, ja für ja meine Anbieter für Strom und Gas. Da fragst du immer, Patrick, warum machst du das eigentlich? Die Wahrheit ist mir macht es ehrlich gesagt total viel Spaß, immer die günstigsten Spadils abzugreifen. Das einzige, was daran halten, bisschen nervt ist, dass man diese Kündigungstermine im Kopf behalten muss, das nervt auch meine Frau, weil wenn ich das mal vergessen, dann kann es richtig teuer werden. Und genau dafür, da gibt es jetzt Wechselpilot. Wechselpilot übernimmt diese jährlichen Wechsel und sucht pünktlich dann zum nächsten Vertragsjahr immer wieder die besten Strom oder Gas-Tarif für dich aus. 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Nun ist es aber die Sektorenkopplung ja deutlich komplexer und größer, wenn man das wirklich mal so ganzheitlich denkt für die Zukunft. Was denken Sie denn, was sind denn irgendwie Kipppunkte oder besondere Voraussetzungen, die erfüllt sein müssen, dass das dann so richtig vorwärts geht mit der Sektorenkopplung? Es ist eine Frage, wenn ich einen Strompreis bereitstellen kann. Da sieht man jetzt wieder diese Verflüchtung aus Ökonomiekologie und Verversorgungssicherheit. Weil sie ja für die Nutzung von Strom in den einzelnen Sektoren müssen sie investieren. Eine Wärme-Pumpikostheit einfach Geld, ein E-Mobil anzuschaffen kostet auch. Gellin ist auch jetzt im Moment noch teurer.
wenn sie die entsprechende Verbrennerklasse kaufen würden. Damit es sozusagen so ein Weg in die Sektorenkorkung noch verstärkt gibt, muss der Strompreis so darstellbar sein, dass man entsprechend umsteigt. Und wie kriegen wir das hin? Dafür braucht es schlicht ne greifend vorgehaltene Back-Up-Kappersität. Und es kostet auch recht viel Geld. Also im Moment der Dunkelfloute müssen sie irgendwoher die Leistung beziehen. Wenn sie die nicht nur aus dem Ausland beziehen wollen, dann müssen sie im Inland eine Form von kärmischem Kraftwerk bereithalten. Also Gastobene, die dann nur für was auf Basis laufen. Die laufen aber sonst nicht, wenn wir sehr stark ausgebaut sind. Kosten aber viel Geld. Und das ist eine Abwägungssache, die uns nicht leicht fällt, sagen wir mal. Wenn wir jetzt alles elektrifizieren und dann Sektorenkupplung dann auch wirklich durchziehen und dann auch diese Effizienzen mitnehmen natürlich. Wie wird sich denn dann der Strombedarf jetzt zum Beispiel bis 2050 entwickeln für Deutschland? Ich verwende jetzt die Energiewende integrativ denken. Da haben die Kollegen von der Technik von Abschätzung. Und die sagen für's Jahr 2045, dass die direkt und indirekte Erklektrophizierung den Strombedarf auf 1.100 bzw. 1.300 Terror-Watstunden jährlich ansteigen. Wir wissen ja, dass im privaten Bereich da draußen ganz vieler Häuser, private Einzelhäuser sozusagen PVanlagen, sich aus Dachschrauben, am aller energiemanischem Systeme, viele Leute kaufen sich E-Autos, ein Heimspeicher mit dynamischen Stromtarifen und koppeln dann da auch ihre Wärmepumpe. Warum soll das jetzt eigentlich nicht als Blaupause auch für die Industrie irgendwie so gelten? Also ich verstehe es nicht ganz genau, Sie haben ja sogar vorgerechnet, dass die Wirkungsgrade relativ Klarrichtung Strom sowohl in der Erzeugung als auch im Verbrauchdeuten. Ich verstehe es nicht ganz genau, warum Sie da nicht viel euphogischer eigentlich hier in den Podcast auftreten. Ich verstehe Sie, warum Sie mich fragen. Ich sehe eben sehr viel mehr Hemmnisse aus Systemisches, dass sich das Ihnen wahrscheinlich bewusst ist. Ich will das schon auch, insofern ist es nicht. Also wir haben Hindernisse aus Systemischen Gründen in diesen Zukunftszenan, die die meisten nicht mitdiskutieren und mitdenken, wenn es um solche Zukunftsdinge der Sektorenkopplung geht. Nicht, dass Sie mich fragen, ich bin absolut dafür und nur der Weg wird viel schwieriger, als es so zunächst leicht aussieht. Weil immer zusätzlich neben der technischen Machbacke, die Sie hier gerade wieder erwähnt haben, Wärkungsgraden so ist, immer auch dann plötzlich die ökonomische Frage im Raum und immer auch die Versorgenssicherheitsfrage plus manche machen aus diesem Energietrilema. Ein Tetralema, nämlich die Frage ist, was akzeptiert die Bevölkerung? Wir erleben ja, dass Menschen, obwohl es noch gute Windkraftstandorte gibt, dieses Windkraftanlage nicht wollen, weil sie ihnen den Blick verstellt. Oder die Höcksspannungsgleichstrom trassen, die wir dringend benötigen. Zum Beispiel, die wollen sie auch irgendwie nicht sehen und in der Erde haben. Aber ohne die geht es halt nicht. Also zum Beispiel, von Deutschland, jetzt mal national gesprochen, wie können zwar daszenario 2028, 2030 mit sehr viel Wind in Schlese Kohlstein, das können wir mit diesen Höcksspannungsgleichstromleitungen nach Süden gewährleisten, brauchen, aber dann im Süden alle Pumenspacherkraftwerke und auch Gasterminen, um den Gradienten, der sich dann einfach, wenn dort viel PV ist, an Leistungserzeugung, um den entsprechend gegenzubeilanzieren, um überhaupt das System stabil zu halten. Das ist nicht so einfach, ich würde es mir gern einfacher wünschen. Bei Sektorenkoppung sprechen wir doch über sehr örtlich begrenzte Lösung, zum Beispiel für das Unternehmen, wo dann die E-Autos von den Mitarbeitern tagsüber geladen werden. Denn die Sektorenkopplung besteht auch darin, dass irgendwie ein großer Speicher im Unternehmen steht, der dann eben diese Spitzen abdämpfen kann und so ganz grundsätzlich, wenn man eine Wärmepumpe als Energieversorge auch für die warmen Wasseraufbereitung irgendwie nutzt, dann ist dann doch eigentlich relativ unabhängig vom Strom jetzt. Nein, da geht die Gesamtbilanz nicht auf. Also im Normalfahr auch gerade für Industrieunternehmen kriegen sie gar nicht über die lokale Produktion, also mit PV auf den Dächern. Sie schaffen es nicht, lokale so viele Strom so zu erzeugen, dass sie auch in der Tagesbilanz sozusagen damit hinkommen. Das ist gerade für die Industrie schwierig, weil die doch sehr viel mehr Energie braucht als man sich das vorstellen kann. Ich selber war bei der BASF für die Kraftwerke zuständig und für die Netze dort. Also ich weiß was die, zum Beispiel diese Energieintensiven Industrie braucht, der Energie bedarf dieser Industrie, der entspricht im Jahr, es bedarf von Dänemark oder auch Luxemburg. Also das ist einfach nicht lokal leistbar. Und so geht es mit vielen Industriebetrieben, die das langt irgendwie versorgen sollen. Daran, ich glaube, das durchaus machbar ist, die Beschäftigten mit Strom für ihre Emobile tagsüber mit PV aus. Zum Beispiel, das ist weitgehend machbar, aber den Betrieb selber, das halte ich schon wirklich. Da das ja so komplex ist, versuchen wir jetzt mal, das ein bisschen aufzurellen und die einzelnen Technologien in den Sektoren durchzugehen, dann wirklich, glaube ich, manche ist auch ein bisschen klarer. Vielleicht beginnen wir mal beim Stromsektor, weil das ist ja so der zentrale Ausgangspunkt. Und da ist ja auch schon sehr, sehr viel passiert. Nehmen Sie uns damit mit. Wir haben natürlich PV, wir haben Windstrom. Was sind dann noch so die zentralen Baustein oder Technologien, die jetzt da für die Sektorenkopplung essenziell werden? Netzausbaum. Also wir müssen immer auch erst mal gucken, dass der Strom ganz sicher auch dort hinkrankt, wo er gebraucht wird. Der Stromsystem und dessen Stabilität auf dauer zu gewährleisten, ist wirklich eine Aufgabe, die ohne Netzausbau vermutlich nicht geht. Das hängt, Sie können im Moment schon beobachten, dass die Schallteingelungen, die die über transnetzbetreiber vornehmen. Ich glaube auch die Verteidigung betreue, zumindest in der 110KV, die steigen exponentiell. Also das heißt, Netzes sind heute schon sehr schwer zu betreiben. Und der Blackout aus Spanien und Portugal hat uns ja vor Augen geführt, was es dann bedeutet, wenn da mal ein leiter Schiff geht. Also wir brauchen den Ausbau des Netzes, wir brauchen immer weiter in Richtung Sektorenkopplung, um in dieses So-Plus-Modus zu kommen, wo man im Grunde genommen gucken muss. Wo kann man den Strom, der sonst nur durch Abregelung vernichtet würde? Oder nicht geerntet würde er euch korrekt, da weiß ich. Wie kann man den umsetzen in entsprechende Speicherungen? Also das muss eine Kombination sein aus Netzausbau und weitere Ausbau der Winterzeugung und PV-Auerzeugung. Und zwar durchaus vermutlich auf allen Granularitätstufen. Also sowohl auf den Haustächern, also PVR als auch weiterhin so ein Lahrstrom Speicherparks. Also das ist die Kombination aus PV-Feldern plus Batterien als auch dann große Wincraftanlagen an der richtigen Stelle. Dann übrigens das Energy Lab beim Campus-Northes-Kait-H, der echte Vorreiterrolle gespielt. Denn dort stand, ich glaube es war 2014, der erste zu Larmstrom Speicherpark, also die Kombination aus großen PV-Feld mit ungefähr ein Megawatt-Pig und ungefähr 1,5 Megawatt Stunden. Das ist ein bisschen Mio. in Speicher und das war vor 10 Jahren. Und das Vorbild für alle, die jetzt in Deutschland ausgerollten Kombinationen in dieser Art. Meistens hat es immer mittlerweile so bei 8 bis 10 Megawatt PV-Pig und ich glaube die machen dann 4,5,6 Megawatt-Stunden. Und alle verweisen dann auf die Mutter sozusagen dieser Technologie und die steht am Kait-Hem Energy Lab beim Campus-North. Ehrlich gesagt, wenn ich ein Sektorenkopplung denke und wie man das jetzt wirklich komplett auf andere Sektoren auch noch ausweitet und die damit reinholt und verbindet, dann stelle ich mir das schon unfassbar komplex vor, das alles zu koordinieren. Sie haben es gerade schon gesagt, Netzausbau ist da der Riesenschlüssel, Netzeausbau heißt ja auch die Digitalisierung des Netzes. Also tatsächlich, dass ja alle Stellen miteinander kommunizieren können. Können Sie dann nochmal ein bisschen reingehen, weil wir da meistens irgendwie doch eher so bei den Privatnutzern und dem Smart Meter hängen bleiben, aber so auf dieser System eben eine wasmuster, wie digitalisiert und verknüpft werden? Das vielleicht mit dieser Bleicht, weil die Prof. Dich am Kait-Hem-Therab, die heißt "Energienformatik". Also ich mache genau die Digitalisierung und die System-Oke-Sriung, sage ich mal, ja, das ist dem. Ja, es wird häufig geht es um die Stabilisierung grundsätzlich. Das Netzes, wir könnten zum Beispiel jetzt im Straßenzug anfangen, also gehen wir raus aus dem Einzelnenhaus. So eine Situation, wie ich sie vorher dargestellt habe, dass das am 12.1. Problem entsteht. Das kann man durch entsprechende Interaktion der Haus-Energienmanagement-Systeme schon ein Stück weit lösen, indem eben nicht alle morgens gleich, wenn die Sonne scheint ihre Batterien vollladen. Und dann gibt es ein 12. des Problems, sondern der eine Speist dann halt schon ein und lebt dann später um 12. Die Batterie voll. Aber das muss eben koordiniert werden. Entweder direkt per per Pfehle, also indem man dann optimiert, oder durch lokale Energie merktet, aber auch für die Digital und automatisiert, sozusagen, durchlaufen. Das ist mal ganz lokal gesagt. Eindliche Fragenstellungen ergeben sich dann für, wenn wir so langsam den Skupels aufmachen, für regionale Netze. Wir bringen es ja nicht nur Stromnetze, sondern natürlich auch Wärmennetze und Gasnetze. Um dann immer diese Balance zwischen Erzeugung und Nachfrage zu matchen. Das muss immer genau passen, weil sonst noch halt ein Stabilitätsproblem. Und dafür wiederum braucht man eine Automatisierung, die an den einzelnen Stellen die Daten rechtzeitig bereithält. Sei es jetzt zum Beispiel für zumindest die Mahnzeitenmanagement. Also wenn jetzt die PVAnlage weniger Leistung liefert.
als gedacht, dann muss ja, damit die Stabil bleibt, die Nachfrage sofort sinken, damit es wieder die Balance hat. Und das geht natürlich dann über entsprechende Digitalisierungs-Elemente, sodass dann die Abnahme dort, wo sie kein zurückfährt. Dazu gehört auch die Fähigkeit, zum Beispiel mit irgendwelchen KI-Algerüben, an denen wir auch forschen und die wir auch im Energy-Leb umsetzen, dann vorher sagen, zu machen, probabilistische Fures sagen, von sowohl an neuerbara Erzeugungen, als auch entsprechenden Verbrauchs, und das dann entsprechend in Einklang zu bringen, durch Vorabnetzberechnungen, also Simulationen mit High Performance Computing vielleicht sogar in Echtzeit, um zu schauen, ob diese Balance auch tatsächlich von dem Netz geleistet werden kann. Das sind so Themen, die sich hier in dem Bereich ergeben und in dem wir auch sehr intensiv forschen. Sie haben es vorhin schon erwähnt, die stationären Batteriespeicher, die natürlich auch eine größere Rolle spielen werden, aber für uns ist jetzt interessant. Wir haben natürlich schon häufig in diesem Podcast darüber gesprochen, aber mal so aus Ihrer Sicht, also so ein bisschen der ja systemischen und ober Sicht irgendwie das zu betrachten. Was ist aus Ihrer Sicht, denn die Aufgabe in Zukunft von solchen stationären Großspeichern? Ja, also zunächst mal, wenn alle in ihren Häusern viel stationäre Großspeicher hätten, also dort, wo früher die Öltank standen, und Gott sei Dank jetzt nicht mehr stehen, wenn man also dieses Volumen mit entsprechenden Speichern vollstellen könnte, es muss natürlich bezahlbar irgendwie sein. PV auf dem Dach hat dann man dieses 12 Uhrproblem nicht von dem ich vorher gesprochen habe. Also es ist klar, dass wir ein System, das er von Neubahn Energien beruht, ohne Speichern ist das gar nicht denkbar, denn es muss jetzt nun mal die Erzeugung über den Tag irgendwie verteilen wird. Das ist bei Photobol-Tai, glaube ich ganz klar, dass es in der Nacht keine Produktion gibt, denn dadurch ist ja die Nacht definiert, dass die Sonne nicht scheint. Für Wind ist es ganz ehrlich, gibt es ja auch auf und ab und allein um dieses Auf und ab etwas auszubalancieren und damit für die Stabilität der Stromnetz, sozusagen angenehm, dass das sein System speichern, schon mal wichtig. Es sind auch wichtig jetzt zum Beispiel, wie die Übertragsletz betreiben, was sie als sogenannte "Buster-Crip-Buster" einsetzen. Also wenn wir Beleitung haben, die an wenigen Stunden im Jahr überlastet ist, dann kann ich auch statt, dass ich deine zweite Leitung zieh und die Kapazität verdoppel, einfach auch eine Batterie davor und der Hinterbauen, sozusagen aus den Batterien leben und so was wie eine virtuelle Leitung machen. Dafür braucht es diese Station in ihren Großspeicher auch. Und dann in Sektorkopplung hatte das ja vorher schon bei der Dunkelflotte angeholtet. Der Wärmst vermutlich nicht die Lithium oder Post-Lit zum Ionen Speicher hinbekommen, weil die Energie mängen zu groß sind. Dort wird man in den Molekül speichern, umgehen müssen also Wasserstoff oder Metan oder ähnliche Dinge. Aber das sind wir auch beim Thema. Sprechen Sie doch mal über diese Power-to-X-Lösung. Also, dass man diesen Strom in diesen Stunden, wo man die Netze nicht überlasten will, dass man da zum Beispiel Wärme herstellt, dass man da engen Gas erzeugt oder irgendwie ja diesen Strom anders speichert. Wie kann man das noch beschleunigen oder welche Sektoren konkret würden Sie da empfehlen? Die Wasserstofffrage steht ja jetzt in Deutschland schon in ganz eine Weile im Raum. Der genau dafür gedacht ist, soll es auch die Frage nach diesem Backbone-Wasserstoffnetz, das dann auch eben Energien von Nordz, zum Beispiel nach Süden nicht über die Stromleitung transportiert, sondern über die Wasserstoffleitung. Sie könnten auch mit entsprechenden hocheffizienten Verfahren mit Haren herstellen und damit die Infrastruktur, die schon da ist sozusagen nutzen. Es gibt immer irgendwie darum, aber damit das sozusagen noch bezahlbar ist, muss es dann wieder so plusstrom eigentlich sein, der da gerade nicht gebraucht wird. Und das ist dann gleichzeitig der Speicher, weil man kein Wasserstoff sehr gut in Kavarndenspeich und auch Metan sehr gut in Kavarndspeich. Da kriegen Sie diese großen Energiespeichermenge hin. Die bisher infosilen Brennstoffen auf der Haltäde, die Kohle halte, auch nicht sein als Speicher von das Kraftwerk, ja, dann da gespart. Die jetzt müssen wir andere Formen finden. Das könnte dann auch die flüssig Kraftstoffe sein, die für die E-Fuels, also aus erneuerbaren Strom und CO2 aus der Luft hergestellten Kohlenwasserstoffe für Schwerkkraftverkehr, zum Beispiel. Das ist auch eine Form von Speicher. Der dann wieder gebraucht wird, wie gesagt, wenn die Großweiterlage sozusagen erst nicht hergibt, dass es Wind und Sonne von Allein sind. Das das technisch geht, das finden wir schon mal ganz, ganz toll, sehr gut in diesem Podcast platziert. Jetzt kommen wir mal zu diesem zweiten Arm, den Sie immer wieder sagen, es muss bezahlbar sein. Also ganz konkret. Wärme, Speicher, Wasserstoffspeicher und E-Fuels ist das eigentlich zu bezahlen. Ich meine, dass das funktioniert. Ich glaube, ich wüsste sehr, sehr gut, aber passiert das auch. Man kann Wasserstoff schlicht eine greifen aus dem Elektroniser wohl. Ja, das geht. Sie jetzt in der richtigen Scala darzustellen, da muss man schnell in die Megawatt-Skala kommen. Da hat sich Europa das ja vorgenommen. Tut sich die Industrie schwerer als gedacht. Das hängt aber auch mit der Abnahme. Also, es gibt ja schon so wenig Projekte, die das dann auch nachfragen. Da bin ich kein Spezialist, sondern das ist das, was ich so höre. Für Elektrifizierung, im Verkehr, der Hochlauf der Immobilität, den sehen wir, da ist es ja, glaube ich, eher die Frage, wie es das mit der Wohler kann, ich laden, wo es in die Lade sollen, gibt es Genügend davon und so weiter. Aber da sehe ich eigentlich nicht so viel hinter uns gründen. Bei den E-Fuels sind sozusagen noch deutlich zu teuer. Ja, ich glaube Faktor 2 oder 3, so dass im Moment die niemand kaufen würde. Ich glaube, im Flugbereich gibt es dieses E-Kerosin, das die eine oder andere zu verfinden, um sozusagen die CO2-Kompensation durchzuführen. Im Wärmebereich ist es so, dass, da hängt es immer von der Wärme-Anwendung und dem Temperatur-Niveau ab, in dem Moment, in denen sie eine Fußbrotenheit zungan, und gut geht das Haus. Es ist die Wärme-Pumpe auf jeden Fall konkurrenzfähig. Ich habe es selber an. Ja, das ist meine Meinung nach keine Frage. So lange die Strompreise insgesamt, der halb Dix in dem Gewissen, Rahmen bleiben. Also während der Phase, als die Preise so stark gestiegen sind aufgrund des Angriffskriegs. Da ist es natürlich schon eine Herausforderung. Da muss man dann gucken, was der Strompreise der besser drin ist oder der Gaspreis. Aber das ist glaube ich, den Haumwärmebereich, das geht auf Dauer. Wo es schwierig wird, sind Temperatone, wo es die Industrie gebraucht werden, die eben deutlich höher sind. Da muss man erst zum Teil die Wärme-Pumpe noch auf jeden Fall noch finden. Und sie brauchen eben dann auch eine entsprechende große Wärmequelle auf der niedrigeren Temperaturseite. Also viele denken jetzt an so große Wärme-Pumpen für Fernwärmennetze aus Gewässern, also ich in Karsgur. Ich glaube auch in Mannheim so eine große Wärme-Pumpe 20 mW, die man in den Rhein, also in den Fluss-Rhein jetzt reinhält. Also um dort dann die entsprechende kalte Seite zu haben, aus der man die Wärme herausnehmen kann. Sie haben es gerade schon thematisiert, Elektroautos. Das ist wahrscheinlich auch hier jedem Hörer an diesem Podcast. Natürlich klar, dass der Trend da ganz klar hingeht. Wir sehen das aber auch genauso bei E-Busen und E-LKW mittlerweile, dass sich das doch sehr in diese Richtungen so verschieben wird. Nun gibt es aber natürlich im mobilen Bereich, im Verkehr auch noch andere Technologien. Aber wenn wir jetzt mal bei diesen bleiben und einfach mal annehmen, dass das immer weiter nach oben gehen wird, dann haben wir natürlich sehr, sehr viele mobile Speicher in Zukunft, im Energiesystem, die immer rumfahren. Wie können wir die denn in einer einem Gesamtsystem, wie können wir die einbinden und effizienten nutzen? Ja, das fort die Frage nach der B-Direktionalität. Also wenn die Speichere groß sind, das inseh vergleichsweise und sie sind auch angeschlossen, dann können natürlich die Energie dazu genutzt werden und dann eventuelle Knappheiten auszugleichen, indem sozusagen ausgespareiert wird. Dazu ist wieder die Digitalisierung wichtig, weil Lokal klar sein muss. Was wird wann, wo wir gebraucht und was ist überhaupt angeschlossen und was kann man denn entsprechend auch angregiert, weil das Einzelnefahrzeug bringt ja nicht viel, sondern sie brauchen gleich eine Flotte, so einen Schwarm, nicht nur Intelligenz, sondern Schwarm verhalten, um dann zur Netchstabilisierung beizutragen. Und das ist eine der großen Chancen, die wir haben, sondern mehr rechtliche Fragen klären, wer dann die Alterung der Batterie zahlt, in ähnliches. Aber das ist eine der Chancen, die wir demnächst hoffentlich auch nutzen, und dass ich würde er hoffen, wenn er danach schauen, dass ich selber ein b-Direktionales-E-Mobil mehr jetzt dann kauf. Ich habe mich auch gewartet. Es gibt ja jetzt welche. Vielleicht noch mal so ein bisschen zusammenfassend, was ich bisher jetzt mitgenommen habe. Wir haben manche Bereiche jetzt gerade natürlich im Verkehr, wo sie gerade so beigesprochen haben, wo wir eine tolle Dynamik drin haben und wo eigentlich auch die Lösungen sozusagen schon auf dem Tisch liegen. Wir haben aber auf der anderen Seite auch Wärmepumpen, die sich auch ganz gut entwickeln, wo man noch gucken muss. Wie kriegen wir die größer, wie kriegen wir die auch vielleicht in industrieller oder in die Wirtschaft irgendwie mehr rein. Aber da gibt es eben noch andere Bereiche, die scheinen noch irgendwie sehr unklar. Das habe ich auch ehrlich gesagt so am Anfang des Gesprächs, bei Ihnen immer so ein bisschen mit dieser Skepsis jetzt verbunden jetzt verstehe ich das erst so richtig, weil Sie natürlich sagen, wir haben dann noch so Technologien, da ist der Markt noch nicht ganz klar, so wie bei grünen Wasserstoff. Das ist so ein hennei-Problem. Wir haben nicht wirklich die Abnehmer, deswegen wird nicht so viel produziert. Wir haben da diese E-Fules, sie sind im Moment noch viel zu teuer und keiner traut sich daran. Aber gleichzeitig haben wir eben Bereiche, wie beispielsweise Schissverkehr, Flugverkehr und so was. Da müssen wir wahrscheinlich irgendwann, wenn wir das wirklich durchziehen wollen, dann da dran. Also habe ich das richtig verstanden, diese Spannungsfeld, da sind eben noch sehr, sehr viele offene Fragen in manchen Technologien, bekonomischen Natur in erster Linie, aber auch technologischer, ob wir das so hinkriegen. Ja, also das ist vor allem, ich finde, das ist ja ein bekryfte Spannungsfeldsgut, weil ich ja das mit diesem Energie-Trilemmer schon beschrieben habe. Das ist genau so ein Spannungsfeld. Das immer die Frage stellt, ja, ist das denn bezahmer? Ich gibt es dann News-Caster zu, dann Business-Caster zu, und in diesem Spannungsfeld bewegen wir uns eben. Deshalb geht es auch nicht so schnell.
wie man sich das vielleicht auch zunächst mal mir das naiverweise vorgestellt hat. Also sind andere gewichtige Faktoren der Gesellschaft, die dann da reinspielen und sagen momentmal, also so schnell können da nicht machen, weil dann klappt das wirtschaftlich nicht, oder dann klappt das mit der Versorgungssicherheit nicht, oder das klappt mit der Akzeptanz nicht. Und so versuchen wir eben so gut, als es geht, als Gesellschaft, weil da müssen wir ja aufgrund der Klissklima-Wandels hin, in diese Zukunft zu kommen, in der wir eben dann so wenig wie möglich CO2 emitieren. Herr Hagenmaier, vielleicht stellen Sie uns ganz kurz mal in diesem Podcast da Sektoren-Kopplung, heißt im Umkehrschluss jetzt mal ganz pauschal gesagt, dass wir alle insgesamt Energie sparen, weil wir sozusagen die Überschussenergie, die wir erzeugen, nicht wegschmeißen müssen, sondern irgendwo speichern oder gleich in anderen Sektoren nutzen. Haben Sie irgendwie eine Zahl für uns, wie groß eigentlich dieses Potenzial, also jetzt mal theoretische Potenzial der Sektoren-Kopplung in Deutschland, mit allen Erzeugern, Speichern und Verbrauchern ungefähr wäre? Das Potenzial ist dann das, was im Moment eben nicht elektrifiziert ist. Also das heißt, diese gesamten Anteile, das verkehrs, die ich vorgenannt habe, die Wärme Anteile und die Industrie Anteile, die im Moment eben nicht elektrifiziert sind. Das sind dann vier bis fünfhundert Terrarwatsstunden, ja, so während's. Also von dem dann gesamthaften sind es 40 Prozent, grob, und im Grunde genommen, etwas weniger als was wir im Moment sowieso schon im Stromsektor haben im Moment ja. Also man kann andersrum auch sagen, um das Potenzial der Sektoren-Kopplung zu eben, die dringend von Nöten ist, um das Gesamtsystem darzustellen, müssen wir in eine nahe zu aller Lecticycle society gehen. Herr Hagen-Meier, herzlichen Dank für Ihre Expertise und auch für Ihre ehrliche Einschätzung. Auch bei manchen kritischen Punkten, die es in Zukunft noch so zu bewältigen gibt bei der Sektoren-Kopplung. Liebes Publikum, jetzt seid ihr dran, schreibt uns gerne mal in die Kommentare. Habt ihr zu Hause Sektoren-Kopplung schon umgesetzt? Habt ihr da irgendwie Wärme-Pumpe, PV auf dem Dach und so weiter, wie ist das alles verbunden? Und wie nutzt ihr das auch, wie welche Effizienz gewinne Seht ihr da, die dann tatsächlich bei euch dann rüberkommen? Ansonsten, wir sind am nächsten Sonntag wieder zurück für euch. Macht's gut bis dahin. Tschüss. Tschüss. Wir freuen uns, dass ihr zugehört habt und noch mehr freuen würden Patrick und ich uns darüber, wenn ihr diesen Podcast bewertet. Da gibt es meist zu einer 5-Stärne-Funktion. Das ist für uns immer ganz toll, wenn wir so wissen, was wir in Zukunft besser machen können. Wenn ich schon passiert, dann abonniert auch gerne den geladen Podcast und empfieh uns auch gerne weiter. Bedanken wollen wir uns bei all unseren Gesprächsgästen, speziell unseren Partnerinstituten und natürlich allen die hinter den Kulissen sonst noch so mitwerken. Geladen. Der Batterie-Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen. Dieser Podcast wird produziert vom Helmholtz-Institut Ulm, dem Exzellenz-Glaster Paulis und Celeste, dem Center für Elektrochemical Energy Storage Ulm und Karlsruhe, eine Forschungsplattform des Karlsruhe Instituts für Technologie und der Universität Ulm. Außerdem unterstützen diesen Podcast, das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg und das deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt.
Podcast Summary
Key Points:
Sektorenkopplung verbindet Strom, Wärme, Verkehr und Industrie, ist aber noch nicht vollständig im öffentlichen Bewusstsein verankert.
Hindernisse sind hohe Kosten, systemische Komplexität, Netzausbaubedarf und die Abwägung zwischen Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz.
Volle Elektrifizierung mit erneuerbaren Energien bietet erhebliche Effizienzgewinne, erfordert jedoch massive Investitionen in Speicher, Back-up-Kapazitäten und digitalisierte Netze.
Der aktuelle Ausbau der Erneuerbaren ist im Stromsektor fortgeschritten, in den Sektoren Wärme und Verkehr jedoch noch deutlich zurückhaltend.
Summary:
Der Podcast diskutiert die Sektorenkopplung als Schlüssel für die Energiewende, bei der die Sektoren Strom, Wärme, Verkehr und Industrie verbunden werden. Obwohl Beispiele wie E-Mobilität und Wärmepumpen bereits existieren, ist das volle Potenzial zur Integration fluktuierender erneuerbarer Energien noch nicht ausgeschöpft. Haupthemmnisse sind die systemische Komplexität, hohe Investitionskosten für Technologien und Infrastruktur, der notwendige massive Netzausbau sowie politische und gesellschaftliche Abwägungen zwischen Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz.
Während der Stromsektor in Deutschland bereits über 50% erneuerbare Energien integriert, hinken die Sektoren Wärme und Verkehr deutlich hinterher. Für eine erfolgreiche Sektorenkopplung sind neben dem Ausbau erneuerbarer Erzeugung und Netze auch große Speicherkapazitäten (wie Wasserstoff) und eine umfassende Digitalisierung zur Systemkoordination erforderlich, um Dunkelflauten zu überbrücken und Effizienzgewinne durch Elektrifizierung vollständig zu realisieren.
FAQs
Sektorenkopplung verbindet die Sektoren Strom, Wärme, Verkehr und Industrie, um erneuerbare Energie effizient zu nutzen. Sie ermöglicht es, überschüssigen Strom in anderen Sektoren zu speichern oder zu verwenden, was für eine stabile Versorgung mit erneuerbaren Energien entscheidend ist.
Ein CO2-Preis ist wichtig, um Anreize für die Elektrifizierung und Sektorenkopplung zu schaffen. Politische Verzögerungen, wie die Verschiebung des Emissionshandels für Gebäude und Verkehr, können den Fortschritt jedoch verlangsamen.
Elektrifizierung steigert die Effizienz deutlich, z.B. hat ein Elektromotor einen Wirkungsgrad von bis zu 98%, während ein Verbrennungsmotor nur etwa 25% erreicht. Ähnliche Gewinne sind bei Wärmepumpen und in der Industrie möglich.
Im Jahr 2024 lag der Anteil erneuerbarer Energien im Stromsektor bei 54,1%, in der Wärme bei 17,8% und im Verkehr bei 7,3%. Der Verkehr ist noch stark von fossilen Brennstoffen abhängig.
Herausforderungen sind ein bezahlbarer Strompreis, der Netzausbau, die Bereitstellung von Back-up-Kapazitäten für Dunkelflauten und die gesellschaftliche Akzeptanz von Infrastruktur wie Windkraftanlagen und Stromtrassen.
Durch direkte und indirekte Elektrifizierung wird der Strombedarf bis 2045 voraussichtlich auf 1.100 bis 1.300 Terawattstunden pro Jahr ansteigen, was eine erhebliche Steigerung gegenüber dem heutigen Verbrauch bedeutet.
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