2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/15705The reduction of greenhouse gas emissions by 80 % until 2050 in comparison to 1990 is one goal postulated by the European Union. Thereby, the share of renewable energies contributing to the electricity mix needs to be increased further. Considering that the goal to reduce greenhouse gas emissions applies nationwide it is not enough to concentrate actions only on emissions from electricity generation. Therefore, this project focusses on interactions between the three main sectors (electricity, heat and mobility) regarding CO₂ emissions and the need for energy storage in the future. At present the share of renewables is quite low in the heat and mobility sector, compared to the electricity sector. To reach the goal of 80 % CO₂ reduction, an increased renewables share in these sectors is essential. Through interaction between the three sectors synergy benefits can arise. Solutions like heat pumps or e-mobility are examples of how CO₂ emissions can be reduced by combining electricity generation with other sectors. The present sub-project investigates the integration of fluctuating renewable energy into the decentralised heat sector. Different scenarios and development trends for the installed plants are evaluated in the route towards reaching the stipulated emission goals for 2050. Hereby the interaction with the other sectors electricity and mobility are key elements in the investigation. Besides storage, the electrification of the heat sector through heat pump and power-to-heat technologies plays an especially important role, offering an effective and cost-efficient method for the integration of renewable energy. Also cross-sectoral synergies with technologies like power-to-gas, which enables a long-term storage of excess electricity in the form of gas, are intensively researched.Das Ziel der Europäischen Union zur Reduzierung der CO₂-Emissionen bis 2050 um 80 % gegenüber 1990 erfordert unter anderem einen Ausbau der regenerativen Stromerzeugungskapazitäten. Hierbei ist zu beachten, dass das Ziel der Emissionsminderung sich nicht nur auf den Stromsektor bezieht, sondern auf die gesamten, nationalen CO₂-Emissionen. Dies hat zur Folge, dass auch in anderen CO₂-emittierenden Sektoren Maßnahmen unternommen werden müssen, um die Emissionen weit genug zu senken. Hierfür soll im Zuge dieses Projektes das Zusammenspiel der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität sowie die hierbei notwendige Speicherung überschüssiger Energie untersucht werden. Insbesondere eine zukünftige Versorgung mit einem steigenden regenerativen Anteil soll untersucht werden. In den Sektoren Wärme und Mobilität ist der Anteil der regenerativen Erzeuger im Vergleich zu dem Anteil im Stromsektor gering und eine Steigerung der regenerativen Anteile für das Erreichen der Zielvorgaben ist in diesen Sektoren unabdingbar. Ein Zusammenspiel der drei Sektoren kann bewirken, dass die regenerativen Anteile in diesen beiden Sektoren steigen. Insbesondere die Elektrifizierung dieser Bereiche, z. B. in Form von Wärmepumpen und E-Mobilität, kann ein Weg sein deren CO₂-Emissionen zu senken. Dieses Teilprojekt beschäftigt sich vorrangig mit der Integration von fluktuierenden regenerativen Energien in den dezentralen Wärmesektor. Es sollen Szenarien und Ausbaupfade bestimmt werden, die mit Hinblick auf die gesetzten Klimaschutzziele bis zum Jahr 2050 eine entsprechende Emissionssenkung ermöglichen. Dabei stehen die Auswirkungen und Beziehungen zu den anderen Sektoren Strom und Mobilität im Fokus der Untersuchung. Der Einsatz von Speichern sowie insbesondere die Elektrifizierung des Wärmesektors mittels Wärmepumpen und weiteren Power-to-Heat-Prozessen spielen hierbei eine kritische Rolle, da diese eine effektive und kostengünstige Möglichkeit zur Nutzung der Erneuerbaren Energien bietet. Ebenso sektorenübergreifende Synergieeffekte über die Power-to-Gas Technologie, die eine langzeitige Speicherung von überschüssigem Strom als Gas ermöglicht, werden intensiv untersucht.