Die schrittweise Etablierung der Sektorenkopplung im Zuge der Energiewende ist in der obigen Grafik dargestellt und lässt sich im Wesentlichen anhand von drei Phasen beschreiben. Auf die durch Pilotanlagen geprägte Einstiegsphase folgen die Ausbauphase der H2-Technologien und schließlich die flächendeckende Ausbreitung der Infrastruktur. Parallel zu den drei Phasen der Sektorenkopplung erfolgt der Ausbau der Erneuerbaren Energien.
Die Sektorenkopplung gilt als eine zentrale Strategie der Energiewende und der damit einhergehenden Transformation des Energiesystems. Wasserstoff kann dabei als Kopplungselement und potenziell regenerativer Energieträger fungieren (siehe auch: Frage des Monats Mai 2017, Wie dient Wasserstoff der Sektorkopplung?). Power-to-X-Technologien sind bereits in großer Anzahl vorhanden, sodass die Herausforderung primär in der optimalen Kombination der Kopplungstechnologien besteht (siehe auch: Frage des Monats Juni 2019, Welche Wasserstoffinfrastruktur braucht die Sektorenkopplung?).
Kurzfristig (bis ca. 2025) – Einstiegsphase der Sektorenkopplung
Heute entstehen erste Vernetzungen von einzelnen Anwendungen, die Wasserstoff und elektrischen Strom als Energieträger nutzen. Diese Anwendungen sollen in erster Linie die technische Machbarkeit demonstrieren und relativ kostengünstig sein. Die Primärenergie für diese Anwendungen kommt deshalb nicht in allen Fällen aus erneuerbaren Quellen.
Der initiale Aufbau von Elektrolyseuren und Anlagen zur Biomassevergasung sowie die Erschließung von Wasserstoff aus Nebenprodukten der Industrie wird forciert. Der Aufbau von H2-Erzeugungsanlagen und der H2-Infrastruktur ist als notwendige Investition in ein zukunftsfähiges Energiesystem zu bewerten.
Er ist zwingend mit einer Reform der Abgaben, Umlagen und Steuern im Energiesektor anzustoßen.
Mittelfristig (bis ca. 2035) – Aufbauphase der Sektorenkopplung
Der Aufbau neuer Strukturen ist in der zweiten Phase für die Umsetzung der Sektorenkopplung – neben der Weiterentwicklung bestehender Strukturen wie des Strom- und Gasnetzes oder der Wärmenetze – von essenzieller Bedeutung. Dazu zählt der Ausbau der H2-Infrastruktur, mit der die Verfügbarkeit von Wasserstoff erhöht und die Verbreitung von stationären Brennstoffzellen-KWK-Anlagen (Kraft-Wärme-Kopplung) zur Gebäude- und Quartiersenergieversorgung ermöglicht wird. Im Verkehrssektor findet Wasserstoff verstärkt Verwendung im ÖPNV und in der Logistik, in dieser Phase auch zunehmend bei PKW im Individualverkehr.
Das begrenzte Potenzial von Wasserstoff aus Nebenprodukten der Industrie wird vollständig erschlossen. Der kontinuierliche Ausbau anderer H2-Quellen wie der Wasserelektrolyse und der Biomassevergasung wird nötig und fortgesetzt.
Außerdem müssen die zentralen Finanzierungsfragen beantwortet sein, damit wirtschaftliche Geschäftsmodelle entstehen können.
Langfristig (nach 2035) – Flächendeckende Umsetzung der Sektorenkopplung
In der letzten Phase wird das nachhaltige Energiesystem sukzessive ausgeweitet und eine flächendeckende H2-Infrastruktur errichtet, die selbst saisonale Schwankungen des Energiebedarfs ausgleichen kann. Neben der heimischen Erzeugung wird der Import von regenerativen Kraftstoffen möglich, was stabile Strukturen zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit erfordert.
Der steigende Anteil fluktuierender Einspeisung von Erneuerbaren Energien macht ein verbessertes Lastmanagement des Stromsektors sowie Langzeitspeicheroptionen notwendig und ist damit neben den Klimaschutzzielen der wesentliche Treiber für die Intensivierung der Sektorenkopplung mit Wasserstoff als Kopplungselement.
Neue Produkte und wirtschaftliche Geschäftsmodelle sind in der Zwischenzeit entstanden und überall im Einsatz.
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