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Commit to Connect 2050

– Abschnitt 4 Projekt,

– Abschnitt 4 Projekt, Auftrag, Methodik – Commit to Connect 2050 Zielbild Energieinfrastrukturen für Ostdeutschland Einschränkung der Technologieoffenheit möglich, waren diese Vergleichsszenarien ebenfalls kostenoptimal zu ermitteln. • einem Vergleichsszenario mit Mischgasinfrastruktur (anstatt getrennter Infrastrukturen für Methan und Wasserstoff wie im Zielbild) und (eingeschränkte) Auswertung und Vergleich mit dem Zielbild auf Ebene verschiedener Strukturkennzahlen. 2. Bereitstellung eines umfangreichen Datensets zur Aufdatung von WALERIE für Ostdeutschland und Abstimmung in einer Serie von Workshops mit Experten der CtC 2050- Partnerunternehmen; Ergänzung der bereitgestellten Daten um Daten aus den Partnerunternehmen selbst, soweit keine geeigneten öffentlichen Quellen als Ausgangspunkt der Aufdatung zur Verfügung stehen. 3. Erhebung von Informationen zum Ist-Zustand des ostdeutschen Energiesystems mit einem definierten Zeitbudget und Vergleich der erhobenen Informationen mit dem Zielbild 2050 auf struktureller Ebene für die geographische Aggregationsebene Ostdeutschland. 4. Durchführung einer Sensitivitätsanalyse zum Zielbild betreffend die Kosten von batterieelektrischen Personenkraftwagen. PROJEKTMETHODIK – EINSATZ WALERIE VON WAGNER, ELBLING & COMPANY Überblick Das Projekt CtC 2050 lief von Sommer 2018 bis Herbst 2019. Es wurde über eine Serie von Workshops strukturiert, in denen mit den Experten der CtC-Partnerunternehmen die Rahmenbedingungen für die Berechnungen abgestimmt und die in die Berechnungen eingehenden Inputdaten validiert wurden. Alle im Projekt CtC 2050 durchzuführenden energieökonomischen Modellierungsaufgaben wurden mit WALERIE gelöst. WALERIE ist das fortgeschrittene energieökonomische Modellierungswerkzeug von Wagner, Elbling & Company. WALERIE deckt alle Energieträger und die gesamte Wertschöpfungskette der Energieindustrie – inklusive der Energienetze – sowie die standardisiert modellierbaren Endverbraucheranlagen aller energieverbrauchen Segmente in einem vollintegrierten optimierenden Modell ab. WALERIE bestimmt die optimale Struktur von versorgungssicheren Energiesystemen (optimale Kapazitäten aller Technologien entlang der Wertschöpfungskette und deren Nutzung) in einem regionalisierten Modell für den gewünschten Dekarbonisierungsgrad. WALERIE berechnet dazu simultan für jede Region des Modellierungsgebiets ein optimales Energiesystem unter jeweils optimalem Energieaustausch mit den jeweiligen Nachbarregionen über die dazu ebenfalls simultan optimal bestimmten Kapazitäten von Energietransportnetzen sowie in Form von Flüssigkraftstoffen. Dabei werden rund 100 Technologie-Dimensionierungsentscheidungen je Region gleichzeitig für alle Regionen getroffen. Rund die Hälfte dieser Technologieentscheidungen betreffen jeweils Endverbrauchseinrichtungen und die andere Hälfte Technologien für das Energiebereitstellungssystem. CtC 2050 - Endbericht_WECOM_lang_200420 30/182

– Abschnitt 4 Projekt, Auftrag, Methodik – Commit to Connect 2050 Zielbild Energieinfrastrukturen für Ostdeutschland Zur Sicherstellung der Versorgungssicherheit bestimmt WALERIE im Rahmen der Optimierung nicht nur die optimalen Kapazitäten der Anlagen und Netze, sondern auch die optimale Nutzung („Dispatch“) aller steuerbaren Anlagen (Kraftwerke, Speicher, Fernwärmeproduktionsanlagen …). Die folgende Grafik gibt einen Überblick über die Funktionsweise von WALERIE. Inputs (insb. Daten) Optimale Planung Optimales* (stark) dekarbonisiertes Energiesystem (quantifiziert, regionalisiert) (Nutz)Energiebedarfe** je Sektor und Region EE-Produktionspotenziale und -profile je Region Technologiedaten (Kosten, Wirkungsgrade) … Rahmenbedingungen für Modellierung (THG-Red. …) WALERIE Regionalisiertes, sektorgekoppeltes energieökonomisches Planungsmodell für Strom, Methan, Wasserstoff, Flüssigkraftstoffe … EE … erneuerbare Energien, THG-Red. … Treibhausgas-Reduktion * Minimale Kosten unter den gegebenen Rahmenbedingungen ** Den Energieverbrauchern zu Verfügung stehende Energie nach der finalen Umwandlung z.B. von Gas (Endenergie) in Raumwärme (Nutzenergie) Je Region: Kapazitäten je Technologie für … … Produktion … Umwandlung … Speicherung … Verbrauch z.B. • Raumwärme • Mobilität … Verteilnetze • Strom • Gase (Methan / H 2 ) • Fernwärme Zwischen Regionen: Kapazitäten von … … Transportnetzen • Strom • Gase (Methan / H 2 ) Bildquellen (licensed by Creative Commons BY 3.0): Created by Freepik , Dave Gandy, Iconnice, Pixel Perfect, DinosoftLabs - Flaticon.com Region 2 Region 1 CO 2 -neutraler Strom Region … CO 2 -neutrale Gase (verschiedene Typen) Abbildung 4.3-1: Überblick energieökonomisches Modellierungswerkzeug WALERIE Einsatz von WALERIE im Rahmen des Projekts CtC 2050 Im Folgenden werden weitere für die Berechnungen im Projekt CtC 2050 relevante Eigenschaften von WALERIE dargestellt, sowie Entscheidungen bei der Parametrierung von WA- LERIE im Projekt CtC 2050. Umfangreiches Set an Technologien. Im Rahmen von CtC 2050 stand WALERIE ein sehr umfangreiches Set an Technologien (und Rohstoffen) für die optimale Gestaltung des Energiesystems für Ostdeutschland zur Verfügung. Abbildung 4.3-2 gibt dazu einen Überblick. Jede der genannten Technologien wurde im Rahmen der Berechnungen für jede Region (bzw. im Fall von Transportnetzen zwischen Regionen) optimal dimensioniert. Dabei kann die optimale Kapazität für eine Technologie auch null betragen, wenn die betreffende Technologie nicht Teil des optimalen Energiesystems ist. Berechnung für vollständige (100%) Dekarbonisierung. WALERIE kann optimale Energiesysteme für einstellbare Dekarbonisierungsgrade berechnen. Im Projekt CtC 2050 wurden alle Berechnungen für den Fall der vollständigen (100%) Dekarbonisierung durchgeführt; das heißt für den Fall eines Energiesystems, das im Betrieb null CO 2 emittiert, welches nicht „zeitnahe“ zuvor (im Fall der Biomasse) aus der Umgebungsluft entnommen wurde. Zudem wurde in den Berechnungen auf den Einsatz von Technologien zur CO 2-Abscheidung und unterirdischen Verpressung im In- oder Ausland sowie von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung aus fossilen Energieträgern vollständig verzichtet. Das Zielbild 2050 (wie auch alle Vergleichsszenarien) nutzt daher keine fossilen Energieträger. CtC 2050 - Endbericht_WECOM_lang_200420 31/182

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