Industrietransformation
Die Transformation der energieintensiven Industrie vom Referenzjahr hin zur CO2-Neutralität kann mithilfe von Energiesystemoptimierungen untersucht werden. Neben der detaillierten Modellierung von Industriestandorten vor Ort werden zukünftige regionale Anforderungen durch die Implementierung von Quartiersmodellen berücksichtigt. Zusätzlich werden europäische, sektorengekoppelte Modelle genutzt, um Strommarktmodelle in die Optimierung zu integrieren.
Zur Identifikation ökonomisch effizienter und technisch machbarer Transformationspfade wird eine Langzeitstrukturoptimierung durchgeführt. Hierbei wird auf Grundlage des Referenzjahrs eine Ausbauplanung über mehrere Investitionsperioden hinweg modelliert. Jede Investitionsperiode umfasst ein Jahr und ist stündlich aufgelöst. Neben den energetischen Bedarfen Strom und Dampf auf verschiedenen Temperaturniveaus werden des Weiteren stoffliche Bedarfe wie Basischemikalien und Raffinerieprodukte sowie die dabei resultierenden CO2 Emissionen berücksichtigt. Im Quartiersmodell werden außerdem Kopplungen zu anderen Sektoren sowie die Integration erneuerbarer Energien implementiert. Die betrachteten Strom- und Dampfbereitstellungsanlagen, Speicher sowie Syntheserouten zur Deckung der Bedarfe werden auf Grundlage ihrer techno-ökonomische Parametern charakterisiert und in die Ausbauplanung integriert. Zusätzlich werden Potenziale für erneuerbare Energien und nachhaltige Einsatzstoffe berücksichtigt.
Die Langzeitstrukturoptimierung erlaubt Aussagen zu zukünftigen Investitionsentscheidungen und bildet dabei sowohl standortspezifische als auch übergeordnete Infrastruktur ab, wie Strom- oder Wasserstoffverteilnetze. Kernergebnisse umfassen anzustrebende Ausbaukapazitäten pro Investitionsperiode sowie die zugehörige Einsatzplanung. Zusätzlich lassen sich durch limitierte Potenziale bestimmter Energieträger auch zukünftige Nutzungskonflikte diskutieren.
Mithilfe von Szenarien lassen sich die Auswirkungen bestimmter Einflussparameter auf die lokal zu treffenden Investitionsentscheidungen ableiten. Hierdurch können systemkritische Parameter identifiziert und Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.