Hintergrund

Sektorenkopplung: Von der Strom- zur Energiewende

Eine der größten und zugleich dringlichsten Herausforderungen unserer Zeit ist die signifikante Reduzierung der bestehenden Treibhausgas-Emissionen. 87 Prozent der klimaschädlichen Treibhausgase stammen aus der Verbrennung fossiler Energien wie Kohle, Öl und Gas. Sie entstehen nicht nur bei der Erzeugung von Strom, sondern auch bei der Erzeugung von Wärme und Kraftstoffen, die für all unsere Lebens- und Arbeitsbereiche benötigt werden: in Privathaushalten und der Industrie, in Wohngebäuden und am Arbeitsplatz, im Personenverkehr und im Gütertransport.

Mit den Beschlüssen zum Klimaschutzprogramm 2030 hat die Bundesregierung die Eckpfeiler für das Erreichen der Klimaziele geschaffen und den deutschen Beitrag zur weltweiten Begrenzung der Treibhausgas-Emissionen festgelegt. Nun gilt es diese Ziele in konkrete Maßnahmen zu überführen.

Bislang hat die dominierende Rolle in der Energiewende die Dekarbonisierung der Stromerzeugung gespielt. Doch die Umstellung auf klimaneutrale Energieträger muss zukünftig auch auf den Wärme- und den Mobilitätssektor sowie auf die Industrie ausgeweitet werden, wenn die Klimaschutzziele erreicht und die Erderwärmung gebremst werden soll.

Deshalb spielt die so genannte Sektorenkopplung - die energietechnische und energiewirtschaftliche Verknüpfung von Strom, Wärme, Mobilität und industriellen Prozessen - eine entscheidende Rolle für den Weg in die Klimaneutralität.

Im Norddeutschen Reallabor werden neue Ansätze zur Sektorenkopplung erprobt und innovative Technologien integriert betrachtet, um die notwendige Transformation unseres Energiesystems ganzheitlich zu gestalten. Im Zentrum steht insbesondere die industrielle Transformation, aber auch an nachhaltigen Lösungen für die Wärmeversorgung in Wohnquartieren und den Transport- und Mobilitätssektor werden im NRL erarbeitet.

Wasserstoff als Energieträger

Die Elektrifizierung möglichst vieler Lebensbereiche ist für die Energiewende ein wesentlicher Baustein. Aber nicht in allen Bereichen ist die direkte Nutzung von erneuerbar erzeugtem Strom auf effiziente Weise möglich. Deshalb werden weitere CO2-freie Alternativen zu den derzeit eingesetzten fossilen Energieträgern benötigt. Gasförmige und flüssige Energieträger, die im Industrieland Deutschland bereits heute ein integraler Teil des Energiesystems sind, bieten erhebliche Chancen zur Defossilisierung. Der Einsatz von Wasserstoff wird hier zur wichtigen Schlüsseltechnologie: CO2-freiem Wasserstoff – also „grünem“ Wasserstoff aus Elektrolyseanlagen, die ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien verwenden – kommt für die Einsparung von klimaschädlichen Emissionen eine zentrale Rolle zu.

Sein Dekarbonisierungspotenzial liegt sowohl in der direkten Nutzung als alternativer Energieträger für chemische und industrielle Prozesse als auch in der indirekten Nutzung durch Umwandlung in synthetische Gase wie Methan oder in Brenn- und Kraftstoffe. Die Erzeugung von Wasserstoff kann auch bei der Stabilisierung des Stromsystems helfen und kurzfristig benötigte Flexibilitäten bereitstellen, um Schwankungen im Stromnetz auszugleichen – eine sinnvolle Ergänzung zu der Nutzung von Batteriespeichern und gezieltem Demand Side Management. Seine Langzeit-Speicherbarkeit im Gasnetz und in Gaskavernen ermöglicht zudem eine zeitversetzte Nutzung im Bedarfsfall.

Sektorkopplung und Wechselwirkungen

Neben Strom aus erneuerbaren Quellen wird Wasserstoff – erzeugt aus grünem Strom – folglich der zentrale Energieträger für die Vollendung der Energiewende sein.

 

Förderprogramm

In ihrem 7. Energieforschungsprogramm hat die Bundesregierung die Reallabore der Energiewende als neues Förderformat etabliert. Sie ermöglichen es, innovative Technologien in der praktischen Anwendung unter realen Bedingungen und im industriellen Maßstab zu testen.

Der ehemalige Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier hatte im Februar 2019 erstmals einen Ideenwettbewerb für die Reallabore der Energiewende ausgeschrieben. An dem Wettbewerb haben sich 90 Konsortien mit über 500 Partnern aus Industrie und Forschung beteiligt. Am 18. Juli 2019 wurden die Gewinner-Konsortien bekannt gegeben – darunter auch das Norddeutsche Reallabor (NRL).

Das NRL wird mit rund 52 Mio. Euro durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Weitere Fördermittel werden durch das BMDV bereitgestellt. Inklusive dieser Fördermittel beträgt das Investitionsvolumen der beteiligten Partner rund 300 Mio. Euro.