Motivation

Europa profitiert von etablierten Planungsprozessen für die Strom‑ und Erdgasinfrastruktur, insbesondere durch die gemeinsamen TYNDP‑Szenarien von ENTSOG und ENTSO‑E, die eine einheitliche Referenz für die paneuropäische Infrastrukturentwicklung sowie für Bewertungen der Versorgungssicherheit bieten. Im Gegensatz dazu befinden sich koordinierte Planungsrahmen für die Wasserstoffinfrastruktur noch im Aufbau, während die Wasserstoffwirtschaft an Bedeutung gewinnt. Entsprechend sind sie bislang weniger ausgereift hinsichtlich grenzüberschreitender Koordination, Szenarienkonsistenz und Stresstests. Vor diesem Hintergrund beauftragte Gas Infrastructure Europe (GIE) FfE, ConGas und Consentec mit der Durchführung einer umfassenden Analyse zur strategischen Rolle der Wasserstoffinfrastruktur im Rahmen der Sektorkopplung.

Ziele

Vor diesem Hintergrund konzentriert sich die Studie auf umsetzungsrelevante Fragestellungen, anstatt das Ambitionsniveau der europäischen Klimapolitik erneut zu diskutieren. Analysiert wird, wie sich unterschiedliche Grade der Sektorkopplung – insbesondere zwischen Strom, Erdgas und Wasserstoff – auf den Systembetrieb, die Robustheit sowie den Infrastrukturbedarf eines zukünftigen europäischen Energiesystems auswirken. Auf Grundlage von Szenarioannahmen, die mit dem gemeinsamen TYNDP‑Rahmen abgestimmt sind, kombiniert die Analyse eine hochaufgelöste Optimierung des Energiesystems mit physikalisch detaillierten Netzsimulationen für Strom‑, Erdgas‑ und Wasserstoffnetze.

Modelkette

Zur Bewertung der Bedeutung der Sektorkopplung im zukünftigen Energiesystem wird in dieser Studie eine integrierte Modellkette eingesetzt, die das gesamte Energiesystem abdeckt – von der Endenergienachfrage bis hin zu physikalisch detaillierten Strömungsberechnungen in Wasserstoffpipelines und Stromübertragungsnetzen. Das besondere Merkmal dieses Ansatzes liegt in seiner Fähigkeit, sowohl sektorale Nachfrage als auch strömungsdynamische Prozesse in der Gasinfrastruktur sowie elektrische Lastflüsse in Übertragungsnetzen konsistent abzubilden.

Durch die explizite Integration von Wasserstoff in das sektorgekoppelte Energiesystem und die Modellierung des Infrastrukturbetriebs unter zukünftigen Systembedingungen ergänzt die Studie bestehende europäische Planungsprozesse. Sie liefert entscheidungsrelevante Erkenntnisse zur praktischen Umsetzbarkeit des Infrastrukturausbaus und zeigt auf, wo Sektorkopplung Systemnutzen schafft und wo Infrastrukturengpässe für Investitions‑ und Umsetzungsentscheidungen kritisch werden.

Szenariodesign

Szenarien beschreiben in sich konsistente Annahmensets für mögliche zukünftige Entwicklungen des Energiesystems. Sie sind keine Prognosen, sondern analytische Werkzeuge zur Untersuchung des Systemverhaltens unter klar definierten Restriktionen und politischen Rahmenbedingungen. In dieser Studie werden zwei Szenarien verwendet, um zu analysieren, wie unterschiedliche Grade der Wasserstoffverfügbarkeit und der Sektorkopplung die Robustheit, den Infrastrukturbedarf und die Umsetzbarkeit eines klimaneutralen europäischen Energiesystems beeinflussen.

Kernerkenntnisse

Insgesamt übersetzt die Analyse den sich weiterentwickelnden politischen Rahmen Europas in entscheidungsrelevante Systemerkenntnisse. Die folgenden neun Kernaussagen fassen die Ergebnisse zusammen:

1. Klimaneutralität in Europa bis 2050 kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden – entscheidend bleibt jedoch die Abstimmung von politischen Zielen, sektoralen Zielsetzungen, Infrastrukturplanung und Investitionssicherheit, um die Lücke zwischen Ambition und Umsetzung zu schließen.
2. Versorgungssicherheit und Klimaneutralität erfordern einen Technologiemix, in dem Sektorkopplungstechnologien eine zentrale Rolle spielen – Moleküle und Strom sind eng miteinander verknüpfte Säulen des zukünftigen Energiesystems.
3. Das Wasserstoffsystem ist eine zentrale Flexibilitäts‑ und Versorgungssicherheitslösung für das Energiesystem – die europäische Wasserstofftransportinfrastruktur kann diese Rolle in Kombination mit Wasserstoffspeichern erfüllen.
4. Wasserstoffspeicher sind ein zeitkritisches Element – ihre Dimensionierung und Rolle werden in aktuellen politischen Planungen noch unterschätzt.
5. Eine erhöhte europäische Wasserstoffambition kann die Auslastung grenzüberschreitender Übertragungskapazitäten im Stromsystem reduzieren – gleichzeitig ist das Stromnetz eine wesentliche Voraussetzung für eine wirtschaftliche Wasserstoffproduktion.
6. Infrastrukturkosten, insbesondere für die Wasserstofftransportinfrastruktur, machen nur einen Bruchteil der gesamten Energiesystemkosten aus – dennoch spielen die vergleichsweise moderaten Investitionen in das europäische Wasserstoffnetz eine entscheidende Rolle für die Resilienz Europas.
7. Wasserstofftransportinfrastruktur und ‑speicher müssen auf eine volatile Wasserstoffproduktion und ‑nachfrage ausgelegt sein – hierfür ist ein technologisch deutlich flexiblerer Betrieb erforderlich als im Erdgasbereich.
8. Ein erheblicher Teil der Wasserstoffnachfrage kann innerhalb Europas kosteneffizient gedeckt werden – die Kombination aus heimischer Produktion und Importen stärkt die Resilienz des Energiesystems und erhöht die Versorgungssicherheit.
9. Verlässliche Planung erfordert integrierte Modelle und robuste Daten mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung – ein koordinierter europäischer Planungsprozess ist hierfür eine grundlegende Voraussetzung.