Bezahlbare Sektorenkopplung hilft Energiewende

Gast Autor
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Masterarbeit über Sektorenkopplung in der Energiewende

Vor einiger Zeit konntet Ihr an dieser Stelle schon einmal einen Beitrag von Lukas Püttmann lesen, der als Student der FH Münster von seiner Masterarbeit unter dem Dach der SWTE Netz berichtet hat. Seine wissenschaftliche Arbeit zur Energiewende auf dem Lande hat er inzwischen erfolgreich abgeschlossen. Heute berichtet der frisch gekürte Projektingenieur an dieser Stelle von den Ergebnissen seiner Forschung und darüber, wie die Energiewende auch  in ländlichen Siedlungen im Versorgungsgebiet der Stadtwerke Tecklenburger Land gelingen kann.

Masterarbeit bei der SWTE Netz

Hallo nochmal. Mitte vergangenen Jahres habe ich meine Masterarbeit in Kooperation mit der SWTE Netz geschrieben. Die Ergebnisse darf ich hier heute präsentieren. Falls Du seinerzeit den entsprechenden Blogeintrag gelesen hast, brennt es dir sicher auf den Nägeln zu erfahren, welche Ergebnisse schlussendlich erzielt wurden und wie ich dabei vorgegangen bin. Falls Du den Blogeintrag verpasst haben solltest: Hallo ich bin Lukas Püttmann und mittlerweile als Projektingenieur bei der SWTE Netz angestellt. Du kannst dir also vorstellen, dass mein Studium ein glückliches Ende gefunden hat.

Treibhausgase reduzieren

Bevor wir ins Eingemachte der Masterarbeit kommen, fasse ich das Ziel noch einmal kurz zusammen: Der Klimaschutz ist ein wichtiges Thema, das in aller Munde ist. Neben Corona. Für den Gebäudebestand ist laut Klimaschutzplan 2050 eine Reduktion der Treibhausgasemissionen von 67 Prozent bis 2030 gegenüber 1990 vorgesehen. Dieses Ziel wollte ich mit meiner Arbeit für ein ländliches Bestandsquartier mit 22 Wohneinheiten in Recke erreichen.

Erneuerbare Energie für die Siedlung

Im Vorfeld meiner Arbeit wurden sehr genaue Simulationen bezüglich der Wärme- und Strombedarfe der Haushalte angefertigt. So waren mir die Verbräuche zu jedem Zeitpunkt im Jahr bekannt. Analog dazu habe ich das Photovoltaikpotenzial ausgearbeitet. So konnte ich herausfinden, zu welchem Zeitpunkt im Jahr welcher Energiebedarf regenerativ gedeckt werden kann. Dabei konnte ich ermitteln, dass die alleinige Installation von erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen nicht ausreicht, um die 67-prozentige Verringerung von Treibhausgasen – auch THG-Reduktion – zu gewährleisten. Also musste ich mir einfallen lassen, wie noch mehr konventionelle Energie eingespart werden kann.

Schwachstellen von PV-Anlagen

Dabei gab es einige Punkte zu beachten:

  • Photovoltaik-Anlagen speisen nur tagsüber ein. Nächtlicher Energiebedarf wird also nicht abgedeckt.
  • Ein Großteil der im Quartier verwendeten Energie wird zur Deckung des Wärmebedarfs benötigt. Die PV-Anlagen tragen nicht zur Deckung dieses Bedarfs bei.
  • Im Sommer wird mehr Strom produziert als verbraucht werden kann. Im Winter wird weniger Strom erzeugt als benötigt. Es fehlt also eine Lastverschiebung von den Sommer- in die Wintermonate.
  • Wie der Wärmesektor wird auch der Mobilitätssektor von den PV-Anlagen außen vorgelassen. Da die konventionell mit Diesel- und Benzin betrieben Fahrzeuge jedoch einen großen Beitrag zu den Treibhausgasen leisten, muss auch hierfür eine Lösung gefunden werden.

Stromspeicher als Lösung

Um diese vier Punkte unter einen Hut zu bekommen, habe ich weitere Technologien aus dem Bereich der Sektorenkopplung untersucht: Mittels Batteriespeicher gelingt die Lastverschiebung der PV-Anlagen von den Mittagsstunden in die nächtlichen Stunden eines Tages. Wärmepumpen dienen dazu den PV-Strom auch zur Beheizung der Gebäude zu nutzen. Mittels Wasserstoffelektrolyse können Stromüberschüsse im Sommer zu synthetischem Gas umgewandelt werden. Dieses Gas kann anschließend – möglicherweise sogar im vorhandenen Erdgasnetz – gespeichert und im Winter zur Gebäudebeheizung oder zur Rückverstromung dienen.

Regenerative Energieträger clever kombinieren

Ich erspare dir jetzt weitere Details, aber eine Kombination all dieser Technologien führt zu folgendem Ergebnis: Es können zwar ca. 60 Prozent der Treibhausgase vermieden werden. Doch der große Wermutstropfen: Das ganze Vorhaben ist jedoch derzeit noch zu kostspielig, um für eine flächendeckende Lösung zu sorgen. Mit anderen Worten lässt sich sagen: Das Ziel der THG-Reduktion von 67 Prozent bis 2030 ist zwar auch in Bestandsquartieren nicht unerreichbar, es bedarf aber noch einiges an Forschung und Entwicklung, um die neuen Technologien zu marktkonformen Preisen anbieten zu können.

Deshalb freue ich mich umso mehr, dass ich auch in Zukunft in der Unternehmensgruppe der Stadtwerke Tecklenburger Land an Lösungen für diese und ähnliche Problemstellungen mitarbeiten kann.

 

Lukas Püttmann


Projektingenieur bei der SWTE Netz
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Bildnachweis: Vera Konermann; ColiN00B-pixabay; ColinMcKay-pixabay

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