Energiesystemanalyse – Bayern klimaneutral

Motivation

Am 13. Dezember 2022 hat der bayerische Landtag im Rahmen des bayerischen Klimaschutzgesetzes (BayKlimaG) beschlossen, dass Bayern „spätestens bis zum Jahr 2040“ klimaneutral sein soll. Damit dies gelingt, ist es erforderlich, die Zusammenhänge im gesamten Energiesystem zu kennen, um die notwendigen Voraussetzungen und wichtigsten Handlungsschritte für Bayern zu identifizieren.

Als Folge dessen wurden die FfE und consentec vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie damit beauftragt, eine umfassende Analyse des bayerischen Energiesystems durchzuführen.

Zielsetzung

Durch die Betrachtung verschiedener Szenarien („Bayernpfade“) wird aufgezeigt, wie die Transformation hin zum klimaneutralen Energiesystem in 2040 auf verschiedenen Pfaden erreicht werden kann. Der Fokus liegt dabei auf den Chancen und Herausforderungen über alle Endenergiesektoren, Energiebereitstellungsformen und die Infrastruktur im Kontext eines europäischen Energiesystems.

Methodik

Aufbauend auf dem Wissen bereits bestehender Projekte (Extremos, Bayernplan Energie 2040) wurde auf Basis aktueller klimapolitischer Vorgaben und wirtschaftlicher Entwicklungen ein Szenariorahmen erarbeitet. Dieser richtet sich nach den politischen Zielsetzungen, in Bayern bis 2040 und in Deutschland bis 2045 Klimaneutralität zu erreichen. Anschließend wurden die Narrative der einzelnen Szenarien herausgearbeitet mit dem Ziel, deren Auswirkungen auf die Ausgestaltung des Energiesystems der Zukunft zu analysieren. Insgesamt gingen daraus 6 verschiedene Bayernpfade hervor:

• Mix: Der Mix-Pfad zeigt eine ausgeglichene und ambitionierte Zukunftsentwicklung in den Endenergiesektoren Gebäude, Industrie und Verkehr zusammen mit einer plausiblen Entwicklung des Energieträgermixes.
• H₂import und H₂balance: Der Einsatz von Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle und der im Osterpaket enthaltene Spielraum für den Einsatz von wasserstoffbasierten Technologien wird ausgereizt. Im H₂balance-Pfad wird zusätzlich eingeschränkt, dass die jährlichen Importe von Strom und Wasserstoff die Exporte nicht übersteigen, um den Fokus auf die lokale Bereitstellung zu legen.
• ELimport und ELbalance: Die strombasierten Technologien überwiegen in allen Endenergiesektoren aufgrund ihrer höheren systemischen Effizienz. Im ELbalance-Pfad sind analog zu H₂balance die jährlichen Nettoimporte auf 0 begrenzt.
• Business-As-Usual (BAU): Um die Ergebnisse aus den bisher vorgestellten Pfaden einordnen zu können, zeigt der BAU-Pfad die Weiterentwicklung des Systems basierend auf den aktuellen Transformationsanstrengungen auf. Klimaneutralität kann in diesem Pfad nur durch den Import von teuren, synthetischen Brennstoffen erreicht werden.

Für diese Szenarien wird zunächst in den FfE-Modellen die zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Nachfrage der Endenergiesektoren nach den verschiedenen Energieträgern für ganz Europa berechnet. Weiterhin werden nach Anlagentyp differenzierte Erzeugungspotenziale für Wind und Photovoltaik berechnet. Diese Daten gehen anschließend in das Energiesystemmodell ISAaR ein, in welchem die Energieträgerbereitstellung in Europa in 5-Jahres-Schritten von 2025 bis 2050 modelliert wird.

Ergebnisse

Für die Umsetzung der Bayernpfade sind große Anstrengungen und Veränderungen im bayerischen Energiesystem notwendig, wofür Gesellschaft, Wirtschaft und Politik gemeinsam die Voraussetzung für eine schnelle Transformation unseres Systems schaffen müssen. Insgesamt lassen sich aus den Ergebnissen der Studie zentrale Kernaussagen für das bayerische Energiesystem ableiten:

Der Ausbau Erneuerbarer Energien ist dabei pfadübergreifend ein zentraler Baustein zur Erreichung der Klimaneutralität. Zusätzlich steigt durch die Volatilität der Erneuerbaren Energien der Bedarf an Flexibilitäten wie Großbatteriespeichern an. Konkret lässt sich der im Mix-Pfad beobachtete Zubau an installierten Leistungen in den zur Zielerreichung wöchentlich notwendigen Zubau an einzelnen Anlagen übersetzen. Dies ist in Abbildung 2 für die wichtigsten Technologien in Bayern dargestellt.

Projektpartner

Weitere Informationen

• Veröffentlichung auf der Seite des bayerischen Wirtschaftsministeriums