Projekt

Laut Paris-Abkommen von 2015 soll der globale Temperaturanstieg auf höchstens 2 °C beschränkt werden, vorzugsweise auf 1,5 °C. Dies bedeutet einen weltweiten Übergang des Energiesystems zu einer kohlenstoffarmen Energieversorgung und -nutzung.

Länder wie China und Deutschland haben bedeutende Schritte in Richtung Entkarbonisierung ihrer Volkswirtschaften gemacht. Deutschland hat zum Beispiel einen erneuerbaren Anteil von über 30 % des Strommixes erreicht, von knapp 5 % vor rund 15 Jahren. China hat auch einen Anteil an erneuerbaren Energien von rund 25 % erreicht, aber fluktuierende erneuerbare Energieträger wie Windkraft und Photovoltaik betragen immer nur noch 5 %, nehmen jedoch sehr schnell zu. Aufgrund des unzuverlässigeren Netzes auf regionaler Ebene und im Gegensatz zu Deutschland ungünstigeren Verbindungsleitungen mit Anrainerstaaten, ist China jetzt schon mit beträchtlichen Mengen abgeregelter erneuerbarer Energien konfrontiert, was die Erweiterung der Stromnetze und die Einführung von Optionen der Nachfragesteuerung und der Energieeffizienz zu einem noch wichtigeren Thema als in Deutschland machen.

In der Mitte dieses Jahrhunderts erreichen erneuerbare Energien möglicherweise Anteile von nahezu 100 % der Stromerzeugung. Dies stellt wesentliche Herausforderungen an die Integration von erneuerbaren Energien in das physische Stromsystem und den Strommarkt. In diesem Kontext zielt das Vorhaben darauf ab, analytische Instrumente und Analysen zu entwickeln, welche für die RES-Integration in die Strommärkte von China und Deutschland wichtig sind und diese Ergebnisse im Experten- und Politikdialog mit China zu verwerten.

Wichtiges wissenschaftliches und/oder technisches Arbeitsziel des Projekts ist es, hochentwickelte analytische Instrumente einsetzen zu können, um den politischen Entscheidungsträgern detaillierte (zeit- und ortsaufgelöste) Analysen des Stromsektors (und zur Sektorkopplung mit den Wärme- und Transportsektoren) bereitstellen und Lösungsansätze entwickeln zu können.

Ziel 1 des Projekts ist, analytische Fähigkeiten für das chinesische Stromsystem zu entwickeln (im nationalen/supra-nationalen Rahmen), basierend auf umfangreichen Erfahrung Fraunhofers im deutschen und EU-MENA-Umfeld.

Ziel 2 ist, die Rolle von Lastmanagement und Energieeffizienz als Bereitsteller von Flexibilität voranzutreiben (über Lernende Netzwerke für Energieeffizienz und Lastmanagement), da in China die RES-Anteile in den nächsten Jahren stark zunehmen werden.

Ziel 3 ist die Kommunikation der Ergebnisse mit einer breiteren Gruppe von Akteuren in China.

Analytische Instrumente und Energiesystemanalyse auf nationaler chinesischer Ebene

In diesem Block werden analytische Instrumente und Szenarien für China entwickelt:

1. Zunächst wird der Grundstein für ein analytisches Modell für den Stromsektor in China gelegt (zeit- und ortsaufgelöste Basis, regionale Aufteilung Chinas).
2. Anschließend sollen mittels Szenarienanalysen wichtige analytische Aspekte des Ausbaus der erneuerbaren Energiequellen bis 2050 und eine zeitaufgelöste jährliche Energieverteilung im Blickpunkt stehen.
3. Das Forschungsteam untersucht wichtige Optionen für Flexibilität, die die Grundlage für die Integration von erneuerbaren Energiequellen in das Stromnetz bilden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Nachfragesteuerung und Energieeffizienz als kurzfristig kostengünstigste Optionen sowie auf der Sektorkopplung mit dem Wärme- und Transportsektor als wichtige langfristige Optionen.
4. Die Strommärkte in China werden analysiert und mit den deutschen und europäischen Strommärkten verglichen. Ohne eine Reorganisation der Strommärkte werden erneuerbare Energiequellen nicht effizient in die Märkte vordringen. Für eine Integration von erneuerbaren Energiequellen in die Märkte ist eine Entwicklung von Marktelementen wichtig, die Anreize für Erzeuger und Verbraucher bieten.
5. Schließlich liegt der Fokus auf den politischen Auswirkungen der Analyse und auf einer marktbasierten politischen Unterstützung für erneuerbare Energiequellen.

Supranationale Integration von Stromversorgungssystemen Chinas und der Nachbarländer

Obwohl China flächenmäßig sehr groß ist, können das Land und seine Nachbarn wirtschaftlich, technisch und politisch von einer größeren Integration der Stromversorgungssysteme in ein asiatisches Supernetz profitieren, analog zur Integration der EU-MENA-Stromversorgungssysteme, die große wirtschaftliche Vorteile und eine politische Stabilisierung der MENA-Region mit sich bringen könnte.

Mit der Anpassung des EU-MENA Enertile Modells (www.enertile.eu) an die Perspektive eines asiatischen Supernetzes soll die analytische Grundlage für eine solche Analyse entwickelt werden, wobei neben China auch Nachbarländer wie Korea oder Japan mit einbezogen werden sollen.

In Anlehnung an die nationale chinesische Ebene wird eine Szenarienanalyse für die Integration von erneuerbaren Energiequellen auf supranationaler Ebene durchgeführt.

Kombinierte Lernende Netzwerke für Nachfragesteuerung und Energieeffizien

Für die Einführung von kombinierter Nachfragesteuerung und Energieeffizienz in China wird ein konkretes Konzept entwickelt, ausgehend von so genannten Lernenden Netzwerken (LEEN), die entwickelt wurden, um durch kleine Unternehmensnetzwerke (10-15 Unternehmen) die Erfahrungen mit Energieeffizienz weiterzugeben. Dadurch werden für die Unternehmen Lern- und Transaktionskosten gesenkt.

Diese Netzwerke sind gut an die Verbreitung der Nachfragesteuerung angepasst und ihr Konzept wird in diese Richtung weiterentwickelt.

In Deutschland sind die Netzwerke hinsichtlich der Verbreitung von Energieeffizienzoptionen in der Industrie und im Dienstleistungssektor sehr erfolgreich.

China hat Erfahrung mit den Netzwerken gesammelt und sieht sie im dreizehnten Fünf-Jahres-Plan vor.

Interaktion zwischen chinesischen und deutschen Partnern und den Stakeholdern

Das letzte Arbeitspaket konzentriert sich auf Interaktionen mit Experten und weiteren Akteuren in China und Deutschland. In Form von Workshops mit externer Beteiligung sollen die Verbindungen zwischen nationaler und supranationaler Analyse verstärkt werden.

Die Beihang University, CAS-ISD und dass Fraunhofer ISI haben gemeinsam ein Special Issue zum Thema »Modelling Long-term Greenhouse Gas Reduction Strategies towards Climate Neutrality« in der Fachzeitschrift »Computers & Industrial Engineering (CAIE)« herausgebracht, in dem Projektergebnisse sowie zahlreiche weitere Journalartikel veröffentlicht wurden.

von 01.07.2018 bis 30.06.2021

• DLR Projektträger e.V.
  

• Beihang University, School of Economics and Management (Beijing)
• LEEN GmbH Lernende Energieeffizienz Netzwerke
• Chinese Academy of Science - Institutes of Science and Development (Beijing)