Brennstoffzellen und Virtuelle Kraftwerke: Energie-, umwelt- by Bert Droste-Franke, Holger Berg, Annette Kötter, Jörg

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Die nachhaltige Nutzung verfügbarer Energieressourcen, deren Möglichkeiten derzeit viel diskutiert werden, beinhaltet auch eine zukunftsfähige Hausenergieversorgung. Eine alternative dafür stellen Brennstoffzellen in Minikraftwerken als Heizungsersatz dar, mit denen bei einer koordinierten Kopplung und Steuerung in sogenannten Virtuellen Kraftwerken durch bedarfsgerechte Fahrweise neben einer Grundversorgung auch Nachfragespitzen abgedeckt werden können.

Die vorliegende Studie zeigt Wege für einen zukunftsfähigen Einsatz der Technologien ‚Brennstoffzelle’ und ‚Virtuelles Kraftwerk’ in der Hausenergieversorgung auf. Dazu werden zunächst Konkurrenztechnologien miteinander verglichen, Wettbewerbsverzerrungen aufgedeckt und Rahmenbedingungen analysiert. Darauf aufbauend werden Strategien zur Beseitigung von Innovationsbarrieren erarbeitet und Handlungsempfehlungen für den (umwelt-, energie- und technologie-) politischen Umgang mit den neuen Technologien gegeben. Die Autorengruppe stellt u.a. Herausforderungen heraus, die sich bei der Gestaltung der Technologieförderung, der Erwirtschaftung möglicher zusätzlicher Erlöse, der Vermeidung des Missbrauchs von Marktmacht und der Gestaltung der gesetzlichen Rahmenbedingungen für den Einsatz dieser Technologien ergeben.

Die interdisziplinäre Forschungsarbeit verknüpft Aspekte aus Energietechnik, Technikfolgenanalyse, Politikwissenschaft, Ökonomie und Rechtswissenschaft miteinander und richtet sich an Wissenschaft, Politik, Akteure in der Energiewirtschaft sowie an die interessierte Öffentlichkeit.

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A. mit dem Prioritätsgrundsatz für den Einsatz der Anlagen und der Höhe der Einspeisevergütung, allerdings verschiedene Komponenten, die dazu führen, dass MikroKWK-Anlagen primär als Einzelanlagen betrieben werden und damit als Hemmnis für die Umsetzung Virtueller Kraftwerke wirken. Weitere auf sinnvolle Änderungen zu überprüfende Aspekte stellen die derzeitigen Regelungen zum Netzzugang und zu den Netzzugangsentgelten dar. Zusätzliche Rechtsfragen ergeben sich bei einer weiter voran schreitenden Dezentralisierung der Energieversorgung.

Externe Kosten in den Bereichen Menschliche Gesundheit und Ökosysteme Externe Kosten: bei Brennstoffzellen-Heizgeräten auf Erdgasbasis deutlich niedriger als bei anderen MikroKWK, Steinkohle-Kraftwerken, Braunkohle-Kraftwerken und Photovoltaik; ähnlich bei Erdgas-GuD-Kraftwerken; noch niedriger bei Laufwasser, Wind Versorgungssicherheit – gerechter und preiswerter Zugang Ist nach der Markteinführung durch Verträge gestaltbar, Rahmenbedingungen sollten freien Netzanschluss und -zugang und wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen ermöglichen Versorgungssicherheit – Ausfälle und Qualität Überarbeitung von Schutzkonzepten auf dezentrale Einspeisung erforderlich, gegenüber Photovoltaik und Wind sind durch Mikro-KWK-Anlagen wesentliche Beiträge zur Gewährleistung der Spannungshaltung und Spannungsqualität möglich (Blindleistung, Kurzschlussleistung, Regel- und Ausgleichsenergie) Versorgungssicherheit – Diversität Hängt lediglich von der Gestaltung der Systeme und Rahmenbedingungen ab; die Diversität des derzeitig vorwiegend zentral ausgerichteten Energiesystems erhöht sich Versorgungsicherheit – Mitbestimmung Jeder hat prinzipiell die Möglichkeit, das System mitzugestalten und damit mitzubestimmen Risikovermeidung – technische Risiken Es entstehen, auch bei Wasserstoffeinsatz, voraussichtlich keine erhöhten technischen Risiken Risikovermeidung – Umweltrisiken Emissionen im lokalen Bereich wirkender Schadstoffe sind vergleichsweise gering und geringer als bei derzeitig eingesetzten Brennwertkesseln Risikovermeidung – Kritische Belastungen Richtig implementiert können die Technologien einen Beitrag zur Einhaltung kritischer Grenzen im Klimaschutz und Belastungsgrenzen für Konzentrationen und den Eintrag versauernder und eutrophierender Substanzen zum Schutze von Ökosystemen leisten Optionsoffenheit Das System zentral gesteuerter Einzelanlagen besitzt die größtmögliche Modularität und Flexibilität, MikroKWK und insbesondere Brennstoffzellen stellen dabei eine Option dar Materialien in Aufzählungen sind nach abnehmender Wichtigkeit sortiert XXXVI Zusammenfassung Im Bereich der Ressourcennutzung sind zwei Einflüsse der Nutzung von Brennstoffzellen zu unterscheiden.

Additionally, in two workshops – one carried out at the beginning of the study and one midway through the project – the working programme and the interim results were discussed and peer-reviewed by practitioners and scientists from the relevant fields. Furthermore, interviews with fuel cell producers were carried out. In the first part of the study, normative foundations for the evaluation of technologies and measurements are developed. In the second part, technologies are described and appraised.

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