Forscher modellieren Nutzung von Stromüberschüssen

Chancen und Hemmnisse für die Nutzung von überschüssigem Strom aus erneuerbaren Quellen halten sich momentan eher noch die Waage, wie eine Studie des Büros für Energiewirtschaft und technische Planung (BET) und des Wuppertal Instituts deutlich macht. Doch Simulationen zeigen, dass sich das bald ändern könnte. Die Experten haben eine Reihe Optionen zur Stromnutzung vor allem in der Industrie modellhaft an Rheinland-Pfalz durchgerechnet. Fazit: Es kann ein „großer Beitrag zur Minimierung der Treibhausgasemissionen in Rheinland-Pfalz“ geleistet werden.

Die Studie beschreibt die Entwicklung des Stromversorgung in Deutschland und speziell in Rheinland-Pfalz bis zum Jahr 2050. Die Analyse zielt auf Kraftwerkspark, Stromerzeugung und Strommarkt. Basis für die Modellierung ist das Strommarktmodell „EuroMod“. Es „ermöglicht neben der Entwicklung zukünftiger Strompreise auch Analysen zum Kraftwerkseinsatz, zu Emissionen und auftretenden erneuerbaren Erzeugungsüberschüssen", sagt BET-Projektleiter Jörg Ottersbach.

Zahlreiche Einsatzmöglichkeiten

Im zweiten Schritt bilden die Experten verschiedene „Flexibilitätsoptionen“ zur Reduzierung der CO2-Emissionen und zur Nutzung des Überschussstroms in einem mathematischen Modell ab. Solche Optionen sind etwa: elektrifizierte Prozesse in der Chemie- und Papierindustrie sowie bei der Zementherstellung und bei der Bereitstellung von Prozessdampf und -kälte.

Zudem betrachten sie Prozesse zur Herstellung von grünem Wasserstoff für den Verkehrssektor. Auch innovative Konzepte in der Nah- und Fernwärmeversorgung sind Gegenstand der Studie. Die Modellrechnungen geben wieder, wie sich verschiedene „Flexibilitätsoptionen“ in der Nutzung von überschüssigem Strom in Rheinland-Pfalz niederschlagen. Und in welchem Ausmaß dadurch CO2-Emissionen vermieden werden. "Es zeigte sich, dass die Nutzung von Strom in der Dampferzeugung und Wasserstoffherstellung die größten Beiträge zur Dekarbonisierung leisten kann", so Ottersbach.

Rheinland-Pfalz will die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 100 %, mindestens aber um 90 % gegenüber dem Referenzjahr 1990 verringern. Das Mindestziel bedeutet, dass der jährliche CO2-Ausstoß auf 5,3 Mio. Tonnen sinken muss. Im kostenminimierenden Optimierungsansatz der untersuchten Anwendungsfälle würden durch diese noch etwa 3,2 Mio. Tonnen CO2 emittiert, heißt in der Studie. Nach der emissionsminimierenden Modellrechnung gingen die Emissionen auf 0,9 Mio. Tonnen zurück.

Geschäfte mit Überschuss

Aus den Modellrechnungen für die „Flexibilitätsoptionen“ hat das BET verschiedene Geschäftsmodelle abgeleitet und mit Stakeholdern aus Industrie, Energieversorgung und Politik in einem Workshop diskutiert. "Wir haben bestehende Hemmnisse für Geschäftsmodelle in diesen Anwendungsbereichen aufgezeigt und mögliche und notwendige Weiterentwicklungen der Regulatorik skizziert", sagt Ottersbach.

Als wesentliche Hemmnisse für die Nutzung nennen die Studienautoren Umlagen und Abgaben sowie den Spotmarkt für Strom. Voraussetzung sei darüber hinaus ein starker Zubau bei den Erneuerbaren. Außer Frage steht für die Studienautoren auch, dass kurz- und mittelfristig die mit überschüssigem Strom erzeugten Mengen an Wasserstoff und Dampf nicht ausreichen. Um den Bedarf zu decken, muss zugekauft oder konventionell produziert werden.

Die im Auftrag des Klimaschutzministeriums Rheinland-Pfalz erstellte Studie gibt es als Download.