Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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Krieg in der Ukraine: Auswirkungen auf die europäische und deutsche Importstrategie von Wasserstoff und Syntheseprodukten. Impulspapier

2022 , Wietschel, Martin , Roth, Florian , Fragoso García, Joshua , Herbst, Andrea , Kleinschmitt, Christoph , Wittmann, Florian , Breitschopf, Barbara , Zheng, Lin , Eckstein, Johannes , Neuwirth, Marius , Pfluger, Benjamin , Ragwitz, Mario , Löschel, Andreas , Biesewig, Lars , Thiel, Zarah , Voglstätter, Christopher , Nunez, Almudena , Quitzow, Rainer , Kunze, Robert , Stamm, Andreas , Strohmaier, Rita , Lorych, Ludger

Der Angriffskrieg von Russland auf die Ukraine hat auf vielen Seiten zur Erkenntnis geführt, dass die bisher geltende Gewissheit, dass enge Handelsbeziehungen zu einer stabilen Energieversorgung führen, zu hinterfragen ist. Das Zukunftsthema Wasserstoff ist davon in besonderem Maße betroffen. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das Impulspapier unter anderem mit neuen Ansätzen der Bewertung von Partnerländern beim Wasserstoffimport, der Entwicklung von Importkosten und den Potenzialen für eine Wasserstoffherstellung in der EU. Zudem geht das Papier auf die künftige wirtschaftliche Entwicklung der Ukraine durch die Erzeugung und den Transport von Wasserstoff ein.

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Ist der regulatorische Rahmen von Gasverteilnetzen für die zukünftigen Herausforderungen im deutschen Energiesystem gewappnet?

2021 , Oberle, Stella , Gnann, Till

Um die Klimaziele erreichen zu können, wird langfristig die Gasnachfrage insbesondere im Gebäudesektor sinken, da ein starker Wettbewerb zwischen Wärmepumpen, Wärmenetzen und Gasbrennwertkesseln zur Wärmeversorgung in Gebäuden vorherrscht. Eine sinkende Gasnachfrage bei einer unveränderten Größe des Gasnetzes führt zu steigenden Netzentgelten. Ein Rückbau der Gasverteilnetze und somit eine Größenreduktion des Gasnetzes kann diesem Trend entgegenwirken und einen wirtschaftlichen Betrieb des verbleibenden Netzes gewährleisten. In diesem Papier wird anhand eines Beispielnetzbetreibers untersucht, ob die Anreizregulierung einen effizienten Betrieb der Gasverteilnetze im Energiesystem bis 2050 fördert. Hierfür werden die Erlösobergrenze und der Kapitalwert von vier verschiedenen Szenarien miteinander verglichen und anhand von verschiedenen Nachfrageentwicklungen die Netzentgelte abgeleitet, um die Auswirkung auf die Endverbraucher zu verdeutlichen. Die Ergebnisse zeigen, dass zwar eine Steigerung des Effizienzwertes die Verluste in den Szenarien verringert, aber das Szenario mit den höchsten wirtschaftlichen Verlusten auch die höchsten Erlöse genehmigt bekommt. Dies lässt bezweifeln, dass der aktuelle regulatorische Rahmen für die Herausforderungen des Gasverteilnetzes im zukünftigen Energiesystem geeignet ist.

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Ist der regulatorische Rahmen von Gasverteilnetzen für die zukünftigen Herausforderungen im deutschen Energiesystem gewappnet?

2021 , Oberle, Stella , Gnann, Till

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Factors affecting the calculation of wind power potentials: A case study of China

2021 , Franke, Katja , Sensfuß, Frank , Deac, Gerda , Kleinschmitt, Christoph , Ragwitz, Mario

In order to mitigate global climate change and air pollution, the Chinese government has assigned high priority to expanding low-carbon power generation in China. Recent studies have shown that wind power is one of the most promising renewable energy option in China. Although many studies have estimated the generation potential of onshore wind power, their results vary widely from 1783 TWh to 39,000 TWh. Therefore, we examine the different assumptions in these papers and identify three main factors influencing the results. The three influencing factors are: weather data set, land utilisation factor, and wind turbine configuration. For our model-based analysis, we define a reference scenario which is used to compare the results. Our analysis shows using a different weather data set increases the generation potential to roughly 35,000 TWh. This is 54% higher than the generation potential of the reference scenario. The land utilisation factor also has a large influence, ranging between -10% and -51%. The studies' assumptions and data should be subjected to careful scrutiny, as the calculated wind power potentials are widely used to develop decarbonisation strategies for the energy system.

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Deutschland auf dem Weg zur Klimaneutralität 2045. Ariadne-Report. Zusammenfassung

2021 , Luderer, Gunnar , Günther, Claudia , Sörgel, Dominika , Kost, Christoph , Benke, Falk , Auer, Cornelia , Koller, Florian , Herbst, Andrea , Reder, Klara , Böttger, Diana , Ueckerdt, Falko , Pfluger, Benjamin , Wrede, Daniel , Strefler, Jessica , Merfort, Anne , Rauner, Sebastian , Siala, Kais , Schlichenmaier, Simon

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Ist der regulatorische Rahmen von Gasverteilnetzen für die zukünftigen Herausforderungen im deutschen Energiesystem gewappnet?

2021 , Oberle, Stella , Gnann, Till

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Import von Wasserstoff und Wasserstoffderivaten: Von Kosten zu Preisen

2021 , Wietschel, Martin , Eckstein, Johannes , Riemer, Matia , Zheng, Lin , Lux, Benjamin , Neuner, Felix , Breitschopf, Barbara , Fragoso García, Joshua , Kleinschmitt, Christoph , Pieton, Natalia , Nolden, Christoph , Pfluger, Benjamin , Thiel, Zarah , Löschel, Andreas

Nach heutigem Kenntnisstand wird Deutschland zur Erreichung seiner ambitionierten Ziele auf den Import von Wasserstoff und Wasserstoffderivaten angewiesen sein. Vor dieser Problemstellung wird hier erstmals ein Ansatz vorgestellt, wie man sich eine künftige Marktentstehung vorstellen kann und wie man von Herstellkosten zu Preisen kommen könnte. Hierzu wird die Entwicklung eines partiellen Gleichgewichtsmodells skizziert mit preiselastischen Angebots- und Nachfrage-funktionen und den Einbezug von Transportkosten. In diesem werden auch die Länderrisiken und der Einfluss der Regulierung berücksichtigt.

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Durchstarten trotz Unsicherheiten: Eckpunkte einer anpassungsfähigen Wasserstoffstrategie. Ariadne-Kurzdossier

2021 , Ueckerdt, Falko , Günther, Claudia , Rehfeldt, Matthias , Gils, Hans C. , Pfluger, Benjamin , Knodt, Michèle , Bauer, Christian , Luderer, Gunnar , Odenweller, Adrian , Kemmerzell, Jörg , Verpoort, Philipp

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Dynamische Stromtarife unter Berücksichtigung des Nutzendenverhaltens: Auswirkungen auf das Verteilnetz

2021 , Stute, Judith , Kühnbach, Matthias

Der voranschreitende Ausbau erneuerbarer Energien sowie der steigende Anteil an Sektorkopplungstechnologien in Haushalten (Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen etc.) stellt die Energiewirtschaft und die Netzbetreiber vor neue Herausforderungen. Die Netzbelastung wird aufgrund der genannten Technologien in den kommenden Jahren zunehmen, was zu einem erhöhten Netzausbaubedarf führen kann. Eine Möglichkeit, dieser steigenden Netzbelastung zu begegnen ist es, flexibles Verbrauchsverhalten anzureizen, beispielsweise durch dynamische Stromtarife. Es stellt sich die Frage, ob die heute bereits angebotenen dynamischen Tarife attraktiv für Verbrauchende sind und inwieweit sie die Netzauslastung beeinflussen können. Wir zeigen, dass heutige dynamische Tarife in Verbindung mit einem Energiemanagementsystem attraktiv für Haushalte mit Flexibilitätsoptionen sind. Gleichzeitig steigt die maximal aus dem Netz bezogene Leistung dieser Haushalte bei Nutzung eines dynamischen Tarifs. Unsere Lastflussanalyse zeigt jedoch, dass aufgrund der Durchmischung der im Netzgebiet vorhandenen Tarife die Netzbelastung insgesamt sogar leicht reduziert werden kann. Die Ergebnisse zeigen somit, dass dynamische Tarife zu einer Durchmischung des Verbrauchendenverhaltens führen, das sich positiv auf das Niederspannungsnetz auswirken kann, auch wenn dynamische Tarife nicht explizit netzdienlich ausgestaltet sind.

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#34 Stromnetze

2021 , Stute, Judith , Fritz, Markus , Wesche, Julius

Um mit dem starken Ausbau von Wind- und Solarenergie mithalten zu können muss die Stromnetzinfrastruktur in Deutschland ertüchtigt und ausgebaut werden. Speziell werden neue Trassen benötigt, um Windstrom von den Erzeugungsanlagen im Norden zu den industriellen Großverbrauchern im Süden zu transportieren. Aber auch auf lokaler Ebene müssen Netze erneuert werden, um mit der immer dezentraleren Erzeugung umgehen zu können. Um einen Überblick über die Herausforderungen und Entwicklung bei den Stromnetzen zu erhalten, haben wir Judith Stute eingeladen. Judith forscht am Fraunhofer IEG im Bereich Integrated Energy Infrastructure und promoviert am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Wenn ihr diese Folge hört werdet ihr von Judith lernen, wie Stromnetze aufgebaut sind und wie sie funktionieren. Ihr werdet dabei nicht nur lernen was Übertragungsnetze und Verteilnetze sind, sondern auch welche Herausforderungen wir beim Ausbau der Netze gerade lösen dürfen und warum es durchaus ein paar Jahre beansprucht, bis eine neue Nord-Süd-Trasse gebaut ist.

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