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Sektorenkopplung

Eine intelligente Sektorenkopplung zwischen Strom-, Gas- und Wärmesystem sowie dem Mobilitäts-, Wohn-, GHD- und Industriesektor sind notwendige Bausteine für eine erfolgreiche Energiewende.

Titelbild Sektorenkopplung; © iStock; NicoElNino

Sektorenkopplung

Energetische und strukturelle Sektorenkopplung gehen Hand in Hand

Erneuerbare Energien (EE) werden immer weiter ausgebaut und spielen heute vor allem im Bereich der Stromerzeugung eine wesentliche Rolle. Im Jahr 2020 wurden bereits gut 45 % des Bruttostromverbrauchs Deutschlands durch EE gedeckt. Aber nicht nur im Stromsektor, auch in den Bereichen Wärme, Kälte und Mobilität sollen fossile Energieträger nach und nach durch erneuerbare Energien ersetzt werden, um Schadstoff- und CO2-Emissionen zu mindern. Die Sektorenkopplung ist dabei eine wesentliche Maßnahme, um die Effizienz des Energiesystems unter Nutzung erneuerbarer Energien zu verbessern. Die intelligente Weiterentwicklung und Verknüpfung der Strom-, Wärme- und Gasinfrastruktur sowie des Mobilitätssektors steigert darüber hinaus, insbesondere in Kombination mit einer Flexibilisierung des Anlagenbetriebs und einem Ausbau von Speichersystemen, die Flexibilität des gesamten Versorgungssystems und ermöglicht somit eine systemdienliche und gesamtökologische Transformation der Energieversorgung.

Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland nach Bereich im Jahresvergleich [BMWK 2021] © GWI
Energetische und strukturelle Sektorenkopplung © GWI

Neben der energetischen Sektorenkopplung birgt auch die strukturelle Sektorenkopplung ein großes Potential zur Optimierung der Energieversorgung. Die wesentlichen Verbrauchssektoren sind dabei der Wohnsektor, der Gewerbe-, Handel- und Dienstleistungssektor und die Industrie. Einzeln weisen diese Verbrauchsgruppen sehr unterschiedliche Bedarfsprofile, Dynamiken und Leistungsklassen auf und bedürfen daher auch unterschiedlicher Energieversorgungskonzepte. Durch ihre räumliche Verknüpfung über die Energieinfrastruktur und unter Einsatz von Querschnittstechnologien können Synergien genutzt und die Verbrauchssektoren kostengünstig, netzdienlich und gesamtökologisch versorgt werden. Speziell auf der Quartiersebene weist die Sektorenkopplung aktuell ungenutzte Effizienzpotenziale auf. Durch die räumliche Nähe von Energiequellen und -senken können Übertragungsverluste und Residuallasten am Ort der Entstehung minimiert werden.

Die Voraussetzungen und Anforderungen an die Sektorenkopplung sind Gegenstand vieler aktueller Forschungsprojekte. Der Fokus früher Studien zur Sektorenkopplung lag primär auf dem technischen Ausbaupotenzial von Windenergie und Photovoltaik sowie deren Potenzial zur Deckung des Strombedarfs und der Energiebedarfe im Wärme- und Verkehrssektor. Aufgrund der langen technologischen Lebensdauern rücken neben der stromseitigen Transformation jedoch auch ein rechtzeitiger Umbau im Wärme- und Mobilitätssektor immer stärker in den Fokus.

Um strategische Entscheidungen hinsichtlich der Technologie- oder Infrastrukturauswahl zu treffen ist es wichtig, viele unterschiedliche Aspekte zu betrachten und zu bewerten. Aus diesem Grund beschäftigt sich das GWI mit sektoren- und regionenübergreifenden Systemanalysen, um Handlungsempfehlungen und Entscheidungen zu unterstützen.

Dazu zählen u.a. regionale Konzeptentwicklung zur Sektorenkopplung und Netzberechnungen zur Auslegung von Systemen mit

  • Bewertung von Technologien und technischen Konzepten in Gebäude-, Quartiers- und überregionalen Ebenen
  • Betrachtung von Auswirkungen beim Austausch von Technologien und/oder Kraftstoffen zur Emissionsminderung
  • Begleitung und Unterstützung zur Erarbeitung von technischen Anforderungen sowie Normen, Regelwerken und Standardisierung
  • Unterstützung bei der Entwicklung und Realisierung von Forschungsprojekten