Verfahren zur mehrstufigen Energiesystemplanung unter Berücksichtigung von Flexibilitätsoptionen

Die im Pariser Klimaabkommen definierten Ziele zur Begrenzung der Erderwärmung führen zur Notwendigkeit, das Energiesystem zu transformieren und zu dekarbonisieren. In Deutschland wandelt sich das Energiesystem bereits seit Beginn des Jahrtausends durch einen steigenden Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung. Zur Erreichung der Klimaziele ist nicht nur ein weiterer Ausbau regenerativer Stromerzeuger notwendig, sondern ebenfalls die Dekarbonisierung der anderen Sektoren wie Wärme und Verkehr. Die Elektrifizierung dieser Sektoren durch Power-to-Heat, Power-to-Gas und die Elektromobilität führen zu einem steigenden Strombedarf, der durch regenerative Stromerzeuger gedeckt werden muss. Gleichzeitig unterliegt die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien aufgrund der Dargebotsabhängigkeit und einer hohen Volatilität anderen Gesetzmäßigkeiten gegenüber der Stromerzeugung aus fossilen Kraftwerken. Den steigenden Strombedarf mit der dargebotsabhängigen und volatilen Erzeugung aus erneuerbaren Energien bei gleichbleibender Versorgungssicherheit zu decken stellt eine zentrale Herausforderung für die Transformation des Energiesystems dar. Für eine effiziente Integration erneuerbarer Energien ist es darüber hinaus notwendig, die Transportnetzinfrastruktur geeignet auszubauen. Neben einem nationalen Ausbau zur Integration der Windenergie aus Norddeutschland umfasst dies auch die internationale Transportnetzinfrastruktur, um die Potentiale innerhalb Europas bestmöglich nutzen zu können.
Die Adressierung dieser Problemstellung im Rahmen der Energiesystemplanung erfordert ein Verfahren, das die Eigenschaften und Komponenten des zukünftigen Energiesystems adäquat abbilden kann. Dies umfasst neben der Abbildung der räumlichen Ausbaupotentiale aufgrund der Volatilität der Einspeisung eine hochaufgelöste zeitliche Betrachtung für erneuerbare Energien. Gleichzeitig erfordert eine ganzheitliche Energiesystemplanung die Kopplung zu anderen Sektoren wie dem Wärmesektor. Die sich wandelnde Struktur der Stromerzeugungslandschaft erfordert außerdem die gleichzeitige Betrachtung der Transportinfrastruktur zur kosteneffizienten Versorgung der Verbraucher. Nicht zuletzt ist aufgrund des langfristigen Betrachtungshorizontes eine Optimierung einzelner Zeitpunkte nicht ausreichend für die Planung eines Transformationsprozesses zu einem auf regenerativen Energien basierenden Energiesystem.