Der Umstieg auf eine Energieversorgung aus größtenteils Erneuerbaren Energien (EE) stellt die Elektrizitätswirtschaft vor große Herausforderungen, was die Stadtwerke Union Nordhessen (SUN) und das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik dazu veranlasst hat, in der vorliegenden Studie zu untersuchen, wie die Transformation des Stromversorgungssystems in der SUN-Region gestaltet werden kann. (SUN-Region: Landkreise Kassel, Schwalm-Eder und Werra-Meißner sowie die kreisfreie Stadt Kassel)
Zentrale Fragestellungen, die sich vor der Umsetzung dieses Ziels ergeben, sind:
- Zu welchem Anteil wird die Region bereits mit dezentraler und erneuerbaren Energie aus der Region versorgt und wie kann dieser Anteil erhöht werden?
- Sind für eine weitgehende Transformation des Systems hin zu dezentralen erneuerbaren Energien ausreichend Potenziale in der Region vorhanden?
- Welcher Energiemix ist anzustreben und welche wirtschaftlichen Auswirkungen ergeben sich?
Aufbauend auf detaillierten Bestands- und Potenzialanalysen entwickelten die Partner fünf Ausbauszenarien, die in ihrer Zusammensetzung der EE variieren.
Es wurde untersucht, inwiefern Maßnahmen wie flexible Erzeuger (z. B. Biogasanlagen oder ein Gaskraftwerk) und Speicher (z. B. Pumpspeicherwerk) den Selbstversorgungsanteil erhöhen können, welche Kosten und Erlöse sich für die Region ergeben und wie viel Treibhausgas-Emissionen eingespart werden können.
Es wurde ermittelt, dass der Strombedarf bereits 2010 zu 15 %durch Strom aus EE-Anlagen gedeckt wurde.
Darüber hinaus verfügt die SUN-Region über mehr Flächen- bzw. Erzeugungspotenziale für den Ausbau von EE als für das angestrebte Ziel notwendig sind.
Im maximalen Ausbauszenario, in dem alle vorhandenen Flächenpotenziale genutzt werden, kann die Stromerzeugung aus EE zu 157 % zur Deckung des Strombedarfs beitragen.
Aus den Untersuchungen der Szenarien ergab sich, dass die Umstellung auf eine weitestgehend dezentrale und erneuerbare Stromerzeugung in der SUN-Region möglich ist.
Hierdurch kann sich die Region nicht nur zu einem Großteil selbst versorgen, sondern es können auch CO2-Emissionen in Höhe von ungefähr 2 Mio. Tonnen vermieden werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Zusammenfassung
2 Einleitung
3 Bestandsanalyse
3.1 Erzeugerliste Nordhessen
3.2 Generierung der Einspeisezeitreihen
3.2.1 Wind
3.2.2 PV
3.2.3 Biogas, Biomasse, Klär- und Deponiegas
3.2.4 Laufwasserkraftwerke
3.3 Stromverbrauchswerte und –zeitreihen
3.4 Wirtschaftliche Betrachtungen
3.5 Zusammenfassung der Bestandsanalyse
4 Potenzialanalyse
4.1 Potenziale Windenergie
4.2 Potenziale PV
4.3 Potenziale Bioenergie
4.4 Potenziale Laufwasserkraftwerke
4.5 Aufteilung des Stromverbrauchs
4.6 Zusammenfassung der Potenzialanalyse
5 Szenarienentwicklung
5.1 Zusammenstellung der Parameter und Werte
5.2 Ergebnisanalyse der Szenarien
5.2.1 Investitionskosten
5.2.2 Einsparung von CO2-Emissionen
5.2.3 Residuallasten und Stromüberschüsse
5.2.4 Selbstversorgungsanteil
5.2.5 Eigenverbrauch
5.2.6 Maximale Netzlast und abgeregelte Energie
5.3 Ausgleich der Residuallast
5.3.1 Systemintegration erneuerbarer Energien
5.3.2 Reststrombezug aus vorgelagertem Netz
5.3.3 Gaskraftwerk
5.3.4 Pumpspeicherkraftwerk
5.4 Zusammenfassung der Szenarien
6 Regionale Wertschöpfung
6.1 Methodik
6.2 Zusammenfassung der regionalen Wertschöpfung
7 Gesellschaftliche Akzeptanz
7.1 Konzeption der Akzeptanzanalyse
7.1.1 Theoretischer Hintergrund
7.1.2 Analyseebenen und Forschungsfragen
7.1.3 Ableitung möglicher Akzeptanz-Interventionen
8 Ausblick
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Möglichkeiten zur Transformation des Stromversorgungssystems in Nordhessen hin zu dezentralen, erneuerbaren Energietechnologien, um zu analysieren, ob und wie eine weitgehende Eigenversorgung der Region erreicht werden kann, welche wirtschaftlichen Potenziale bestehen und wie die gesellschaftliche Akzeptanz für diesen Prozess gefördert werden kann.
- Analyse des aktuellen Standes der erneuerbaren Energieerzeugung in Nordhessen.
- Ermittlung technischer Potenziale für den Ausbau von Windenergie, Photovoltaik, Biomasse und Wasserkraft.
- Entwicklung und Simulation von Ausbauszenarien zur Deckung der regionalen Stromnachfrage.
- Untersuchung der regionalen Wertschöpfungseffekte durch dezentrale Anlagen.
- Erarbeitung von Konzepten zur Steigerung der gesellschaftlichen Akzeptanz für die Energiewende.
Auszug aus dem Buch
3.1 Erzeugerliste Nordhessen
Um die Ausbauszenarien aus der gegenwärtigen Situation systematisch heraus zu entwickeln, wird die Referenzsituation im Jahr 2010 detailliert analysiert. Für dieses Jahr lag zum Zeitpunkt der Bestandanalyse eine umfangreiche Datenbasis vor. Es wurden sowohl der Anlagenbestand als auch die jährliche Stromerzeugung betrachtet. Die Jahresenergie wurde aufbauend auf zeitlich- und räumlich hoch aufgelösten Zeitreihen der einzelnen Technologien ermittelt.
Datenbasis für die Bestandsanalyse ist eine Liste aller relevanten Anlagen für die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in der Region Nordhessen. Grundlage hierfür sind die auf [49] veröffentlichten Meldungen der unterlagerten Verteilnetzbetreiber sowie der in der Regelzone der TenneT tätigen Elektrizitätsversorgungsunternehmen. Die veröffentlichten EEG Anlagenstamm- und Bewegungsdaten wurden auf die SUN-Region angepasst und ggf. erweitert. Hierfür wurden alle Postleitzahlen der SUN-Region ermittelt und die Listen danach gefiltert.
Zur Erstellung der Erzeugerliste Wind wurde die Betreiber-Datenbasis von Windenergieanlagen [42] genutzt, da in den EEG-Meldungen keine Informationen über den WEA-Typ enthalten sind. Hierüber konnten die technischen Charakteristika jeder WEA (Hersteller, Nennleistung, Rotordurchmesser, Nabenhöhe, etc.) ermittelt und zur Erstellung der Zeitreihen (s. Kapitel 3.2.1) verwertet werden. Diese wurde mit der EEG Stammdatenliste abgeglichen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Zusammenfassung: Diese Zusammenfassung gibt einen Überblick über die zentrale Fragestellung der Studie zur Energiewende in Nordhessen und fasst die wesentlichen Ergebnisse hinsichtlich der Potenziale, Szenarien und wirtschaftlichen Auswirkungen zusammen.
2 Einleitung: Die Einleitung erläutert die Zielsetzung des Projekts, eine dezentrale und erneuerbare Stromversorgung in der SUN-Region zu entwickeln, und setzt den Rahmen hinsichtlich des betrachteten Gebietes sowie der aktuellen energiepolitischen Herausforderungen.
3 Bestandsanalyse: In diesem Kapitel werden die Datenbasis für das Jahr 2010 sowie die methodische Vorgehensweise zur Erstellung von Einspeisezeitreihen für die verschiedenen Technologien und zur Ermittlung des regionalen Stromverbrauchs dargelegt.
4 Potenzialanalyse: Hier werden die theoretisch nutzbaren Flächen und Erzeugungspotenziale für die Energieträger Wind, PV, Bioenergie und Wasserkraft in den Landkreisen der SUN-Region detailliert quantifiziert.
5 Szenarienentwicklung: Dieses Kapitel beschreibt die fünf entwickelten Ausbauszenarien, deren ökonomische und technische Analyse sowie Strategien zum Ausgleich der Residuallasten.
6 Regionale Wertschöpfung: Die Analyse untersucht, wie durch den Zubau von erneuerbaren Energieanlagen die regionale Wertschöpfung gestärkt und der Abfluss von Kapital für Stromimporte minimiert werden kann.
7 Gesellschaftliche Akzeptanz: Dieses Kapitel befasst sich mit den umweltpsychologischen Aspekten der Akzeptanz und entwirft Strategien zur Einbindung der Bevölkerung und Steigerung der Akzeptanz für lokale Energieprojekte.
8 Ausblick: Der Ausblick fasst die zentralen Herausforderungen für die zukünftige Transformation des Energiesystems zusammen und identifiziert weiteren Forschungsbedarf, insbesondere in den Sektoren Wärme und Verkehr.
Schlüsselwörter
Energiewende, Nordhessen, dezentrale Stromerzeugung, erneuerbare Energien, Bestandsanalyse, Potenzialanalyse, Szenarienentwicklung, Selbstversorgungsanteil, Residuallast, regionale Wertschöpfung, gesellschaftliche Akzeptanz, Bürgerbeteiligung, Windenergie, Photovoltaik, Bioenergie.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Studie untersucht die Möglichkeiten, wie die Stromversorgung der Region Nordhessen auf eine dezentrale und erneuerbare Erzeugungsstruktur umgestellt werden kann.
Was sind die zentralen Themenfelder der Studie?
Die Arbeit umfasst die Bestandsaufnahme der aktuellen Energieerzeugung, die Potenzialanalyse für den Ausbau erneuerbarer Energien, die Entwicklung von Ausbauszenarien, die Analyse regionaler Wertschöpfungseffekte sowie eine umweltpsychologische Untersuchung zur gesellschaftlichen Akzeptanz.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die Entwicklung eines konkreten energiepolitischen Szenarios, um zu zeigen, inwiefern eine weitgehende Eigenversorgung der SUN-Region möglich ist und welche wirtschaftlichen Auswirkungen dies für die Region hat.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Die Autoren nutzen eine Kombination aus detaillierten Bestands- und Potenzialanalysen, mathematischen Simulationen von Einspeisezeitreihen sowie eine umweltpsychologische Studie, um Akzeptanzfaktoren zu identifizieren.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden neben der Analyse der derzeitigen Situation verschiedene Ausbauszenarien definiert, deren technische und ökonomische Auswirkungen simuliert und Möglichkeiten zum Ausgleich von Residuallasten (z. B. durch Gaskraftwerke oder Speicher) diskutiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Energiewende, Nordhessen, dezentrale Stromversorgung, erneuerbare Energien, Wertschöpfung, Akzeptanz, Potenzialanalyse und Szenarienentwicklung.
Inwiefern kann die regionale Wertschöpfung durch EE-Anlagen gesteigert werden?
Durch den Zubau von Anlagen, die regional finanziert und betrieben werden, können Importkosten für Strom eingespart und die Wertschöpfung, bestehend aus Gewinnen, Steuern und Beschäftigungseffekten, vor Ort gehalten werden.
Welche Rolle spielt die umweltpsychologische Studie für das Projekt?
Da ohne gesellschaftliche Akzeptanz eine Energiewende nur schwer gelingt, dient die Studie dazu, hemmende und fördernde Faktoren für das regionale Stromkonzept zu identifizieren und geeignete Kommunikationsmaßnahmen zur Einbindung der Bürger zu planen.
- Citar trabajo
- Fraunhofer IWES. Stadtwerke Union Nordhessen (Autor), 2012, Energiewende Nordhessen. Szenarien für den Umbau der Stromversorgung auf eine dezentrale und erneuerbare Erzeugungsstruktur, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/231248
