Energiewende Nordhessen. Technische und ökonomische Verknüpfung des regionalen Strom- und Wärmemarktes

Inhaltsverzeichnis

1 Zusammenfassung

2 Einleitung

3 Bestandsanalyse

3.1 Methodik

3.2 Vorgehensweise und Einzelergebnisse Bottom-Up-Methode

3.2.1 Solarthermie

3.2.2 Wärmepumpen

3.2.3 Elektrische Heizsysteme

3.2.4 Blockheizkraftwerke

3.2.5 Heizkraftwerke / Heizwerke / Fernwärme

3.2.6 Dezentrale Feuerungsanlagen

3.2.7 Zusammenfassung Bottom-Up-Methode

3.3 Vorgehensweise und Ergebnisse Top-Down-Methode

3.3.1 Haushaltssektor

3.3.2 Sektor Gewerbe, Handel und Dienstleistung

3.3.3 Industriesektor

3.3.4 Zusammenfassung Top-Down-Methode

3.4 Vergleich der Methoden

3.5 Zusammenfassung Bestandsanalyse

4 Technologiebeschreibung

4.1 Solarthermie

4.2 Wärmepumpen

4.3 Elektrische Heizsysteme

4.4 Kraft-Wärme-Kopplung

4.5 Heizwerke

4.6 Dezentrale Feuerungsanlagen

4.7 Zusammenfassung Technologiebeschreibung

5 Potenzialanalyse

5.1 Potenziale Energieeinsparung

5.2 Potenziale Solarthermie

5.3 Potenziale Bioenergie

5.4 Potenziale EE-Überschussstrom

5.5 Zusammenfassung der Potenzialanalyse

6 Szenarien zur Entwicklung der regionalen Wärmeversorgung

6.1 Generierung der Zeitreihen

6.1.1 Windenergie

6.1.2 Solarthermie

6.1.3 Wärmelast

6.1.4 Strombedarf der Wärmepumpe

6.2 EE-Ausbauszenarien

6.2.1 Business as usual (Bau)

6.2.2 Beschleunigter Ausbau der erneuerbaren Energien

6.2.3 Maximaler Ausbau von Wärmepumpen (WPmax)

6.3 Zusammenfassung Szenarien

7 Ausblick

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht die Möglichkeiten einer Transformation der regionalen Wärmeversorgung in der SUN-Region hin zu dezentralen, erneuerbaren Energietechnologien. Im Zentrum steht die Forschungsfrage, wie die Wärme regenerativ bereitgestellt werden kann und welche Auswirkungen verschiedene Wärmeerzeugungstechnologien auf das Strom- und Wärmesystem haben.

• Analyse des Ist-Zustands der regionalen Wärmeversorgung (Bestandsanalyse).
• Ermittlung technischer Potenziale für erneuerbare Wärmequellen (Biomasse, Solarthermie, Überschussstrom).
• Szenarienentwicklung zur zukünftigen regionalen Wärmeversorgung bis 2025.
• Untersuchung der technischen und ökonomischen Verknüpfung von Strom- und Wärmemärkten.
• Simulation von System-Szenarien, einschließlich eines maximalen Ausbaus von Wärmepumpen.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Zusammenfassung: Die Studie analysiert die Möglichkeiten zur Transformation des Energieversorgungssystems in der SUN-Region hin zu dezentralen erneuerbaren Energien und bewertet verschiedene Szenarien für die zukünftige Wärmeversorgung.

2 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Relevanz des Wärmesektors für die Emissionsminderungsziele und beschreibt die wachsende Bedeutung von Strom als Primärenergiequelle im Wärme- und Verkehrssektor.

3 Bestandsanalyse: Hier werden die Energieträger und Technologien der aktuellen Wärmeversorgung in der SUN-Region mittels Bottom-Up- und Top-Down-Methoden detailliert erfasst und auf Plausibilität geprüft.

4 Technologiebeschreibung: Dieses Kapitel beschreibt Funktionsweise, Einsatzgebiete und wirtschaftliche Aspekte aktueller und zukünftiger Wärmeerzeugungstechniken sowie deren Eignung zur Kopplung mit dem Strommarkt.

5 Potenzialanalyse: Hier werden die technischen Potenziale für Energieeinsparungen sowie für die Wärmeerzeugung aus Solarthermie, Bioenergie und EE-Überschussstrom ermittelt.

6 Szenarien zur Entwicklung der regionalen Wärmeversorgung: Es werden drei Szenarien für die zukünftige Wärmeversorgung der Region bis zum Jahr 2025 bzw. unter Zielvorgaben modelliert und deren Auswirkungen auf das Stromnetz analysiert.

7 Ausblick: Der Ausblick skizziert geplante weiterführende Studien, insbesondere zur Einbeziehung des Verkehrsmarktes sowie zur Umsetzung konkreter Bausteine der Energiewende in der Modellregion Nordhessen.

Schlüsselwörter

Energiewende, Nordhessen, Wärmeversorgung, Strom-Wärme-Kopplung, Erneuerbare Energien, Wärmepumpen, Solarthermie, Bestandsanalyse, Szenarienentwicklung, Potenzialanalyse, KWK, Energieeffizienz, regionale Energiepolitik, Klimaschutz, Dezentrale Erzeugung.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit analysiert, wie die Wärmeversorgung in der Region Nordhessen (SUN-Region) in Zukunft vollständig aus dezentralen, erneuerbaren Energien gestaltet werden kann.

Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?

Die Themenfelder umfassen die Bestandsanalyse der Wärmeerzeugung, die Bewertung technischer Potenziale für Erneuerbare Energien und die Entwicklung von Szenarien zur Transformation des regionalen Wärmemarktes.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Das Ziel ist aufzuzeigen, wie 100 % des Wärmebedarfs der SUN-Region regenerativ gedeckt werden können und welche Auswirkungen dies auf den Strommarkt hat.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Studie nutzt einen Methodenmix aus Bottom-Up-Erhebungen (basierend auf Anlagendaten) und Top-Down-Analysen (basierend auf statistischen Skalierungsfaktoren) zur Validierung des Wärmebedarfs sowie zeitreihenbasierte Simulationsmodelle.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in eine Bestandsanalyse, eine Technologiebeschreibung, eine Potenzialanalyse für verschiedene regenerative Wärmequellen sowie eine Szenarienanalyse zur Entwicklung der Wärmeversorgung.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?

Wesentliche Begriffe sind Energiewende, Strom-Wärme-Kopplung, Wärmepumpen, Biomasse, Solarthermie und regionale Bestandsanalyse.

Warum ist eine Verknüpfung von Strom und Wärme wichtig für die Region?

Die Verknüpfung ermöglicht es, Stromüberschüsse aus fluktuierenden Erneuerbaren Energien (Wind/Solar) sinnvoll zu nutzen, um den Wärmebedarf zu decken und so die Gesamteffizienz des Energiesystems zu erhöhen.

Welche Rolle spielen Wärmepumpen in den Szenarien?

Wärmepumpen fungieren als Bindeglied zwischen Strom- und Wärmemarkt, wobei die Studie besonders ihre Auswirkungen auf die Spitzenlast im Stromnetz untersucht.

Was ist das Hauptergebnis der Untersuchung?

Die Studie zeigt, dass ein bilanzielle Deckung des Wärmebedarfs aus dezentralen Erneuerbaren Energien in der Region möglich ist, jedoch eine intelligente Verknüpfung der Sektoren zwingend erforderlich bleibt.