Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Nach Angaben der Europäischen Kommission sind sich 93 Prozent der Europäer der Tatsache bewusst, dass der Klimawandel ein Problem darstellt und haben mindestens eine Maßnahme ergriffen um diese Herausforderung zu bewältigen. Internationale Vereinbarungen sind die Basis der europäischen und nationalen Klima- und Energiestrategien. Der europäische Green Deal strebt eine CO2-neutrale Europäische Union bis zum Jahr 2050 an. Die österreichische Regierung hat sich noch ehrgeizigere Ziele gesetzt und strebt eine jahresbilanziell 100-prozentige Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2030 und Klimaneutralität bis 2040 an. Der kontinuierliche Ausbau und die Integration der fluktuierenden Erneuerbaren Energien stellt eine Herausforderung für das heutige Energiesystem dar, der durch Berücksichtigung des gesamten Energiesystems statt nur eines einzelnen Sektors begegnet werden kann.
Um die Auswirkungen des Ausbaus der erneuerbaren Energien auf ein Multienergiesystem (MES) zu beurteilen sind zwei wesentliche Voraussetzungen erforderlich. Erstens ist eine geeignete Methodik notwendig, um MES mit detaillierter Infrastrukturabbildung zu untersuchen. Zweitens sind detaillierte Modelle der zu untersuchenden Energiesysteme erforderlich. Die meisten aktuellen Methoden zur Analyse von MES basieren auf Optimierung, was zu Limitierungen bei der detaillierten Darstellung der Energienetze und räumlichen Auflösung führt. Um diese Einschränkungen zu umgehen, wurde das MES Simulationstool “HyFlow” mit Optimierungsoptionen weiterentwickelt. Das Tool ermöglicht die Abbildung eines MES, das Strom-, Erdgas- und Wärmenetze, Speicher, Sektorkopplung und Kraftwerke mit unterschiedlichen Residuallasten oder Betriebsstrategien umfasst. Um die Auswirkungen des Ausbaus Erneuerbarer Energien auf MES zu untersuchen, werden verschiedene Szenarien mit unterschiedlicher räumlicher Auflösung (Region, Bundesland und Nation) untersucht. Die Auswirkungen des Ausbaus Erneuerbarer Energien und mögliche Lösungsstrategien für Engpässe werden diskutiert. Für das nationale Szenario wird das österreichische MES auf Basis öffentlich verfügbarer Daten und Forschungsergebnisse abgebildet.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Ausbau der erneuerbaren Energieträger bei unterschiedlicher räumlicher Auflösung unterschiedliche Auswirkungen auf ein MES hat. Dies hängt vor allem vom Ausbaugrad der erneuerbaren Energieträger ab. Wenn die erneuerbaren Energiequellen entsprechend ihres technischen Potentials in hohem Maße ausgebaut werden, sind Lösungsstrategien zur Vermeidung von Netzengpässen erforderlich. Eine mögliche Lösung kann die Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse sein. Wird der erzeugte Wasserstoff in das Erdgasnetz eingespeist, können die Brennwerte zeitlich und räumlich schwanken. Die auftretenden Schwankungen müssen sich innerhalb definierter Grenzen befinden.
Um die Auswirkungen des Ausbaus der erneuerbaren Energien auf ein Multienergiesystem (MES) zu beurteilen sind zwei wesentliche Voraussetzungen erforderlich. Erstens ist eine geeignete Methodik notwendig, um MES mit detaillierter Infrastrukturabbildung zu untersuchen. Zweitens sind detaillierte Modelle der zu untersuchenden Energiesysteme erforderlich. Die meisten aktuellen Methoden zur Analyse von MES basieren auf Optimierung, was zu Limitierungen bei der detaillierten Darstellung der Energienetze und räumlichen Auflösung führt. Um diese Einschränkungen zu umgehen, wurde das MES Simulationstool HyFlow mit Optimierungsoptionen entwickelt. Das Tool ermöglicht die Abbildung eines MES, dass Strom-, Erdgas- und Wärmenetze, Speicher, Sektorkopplung und Kraftwerke mit unterschiedlichen Residuallasten oder Betriebsstrategien umfasst. Um die Auswirkungen des Ausbaus Erneuerbarer Energien auf MES zu untersuchen, werden verschiedene Szenarien mit unterschiedlicher räumlicher Auflösung (Lokal, Bundesland und Nation) untersucht. Die Auswirkungen des Ausbaus Erneuerbarer Energien und mögliche Lösungsstrategien für Engpässe werden diskutiert. Für das nationale Szenario wird das österreichische MES auf Basis öffentlich verfügbarer Daten und Forschungsergebnissen abgebildet.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Ausbau der erneuerbaren Energieträger bei unterschiedlicher räumlicher Auflösung unterschiedliche Auswirkungen auf ein MES hat. Dies hängt vor allem vom Ausbaugrad der erneuerbaren Energieträger ab. Wenn die erneuerbaren Energiequellen entsprechend ihres technischen Potentials in hohem Maße ausgebaut werden, sind Lösungsstrategien zur Vermeidung von Netzengpässen erforderlich. Eine mögliche Lösung kann die Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse sein. Wird der erzeugte Wasserstoff in das Erdgasnetz eingespeist, können die Brennwerte zeitlich und räumlich schwanken. Die auftretenden Schwankungen müssen sich innerhalb definierter Grenzen befinden.