MethSys: Wirkung von erneuerbarem Methan im Verkehrs- und Energiesystem ermitteln.

Der Verbund MethSys schaut aufs große Ganze: Hier untersuchen die Partner auf gesamtwirtschaftlicher Ebene, welche Auswirkungen die großflächige Einführung von alternativen Kraftstoffen haben würde. Dazu werden auch Ergebnisse aus den anderen Verbünden verwendet, sodass MethSys einen umklammernden Charakter für das Leitprojekt hat. Entscheidend für die Arbeiten in MethSys ist, dass bislang getrennte Modelle, die jeweils nur Teilbereiche des Energiesystems wie Strom- oder Gasnetze abgebildet haben, weiterentwickelt und verknüpft werden. Die Partner erarbeiten so einen gegenüber dem bisherigen Stand weitaus umfangreicheren Modellverbund, der in der Lage ist, mögliche Entwicklungen von EE-Methan im Energiesystem auch kostenseitig quantitativ umfassend abzubilden. Neben der Anwendung von EE-Methan für den Verkehrssektor wird die Versorgung weiterer Anwendungsfelder in Industrie, Wohngebäuden und Wärmenetzen berücksichtigt, um Wechselwirkungen abzubilden.

Die Arbeiten schließen unter anderem eine Markthochlaufsimulation von alternativen Kraftstoffen sowie eine Abschätzung des Erzeugungspotenzials von EE-Methan ein. Dazu analysieren die Partner auch den regionalen Ausbaubedarf der Strom- und Gasnetze, um eine realistische Aussage über die gesamtwirtschaftlichen Kosten der Einführung von EE-Methan treffen zu können. Auch die engmaschige regionale Modellierung der Infrastruktur mit Hilfe von GIS-Modellen sowie deren Rückkopplung mit einer zeitlich hochauflösenden Gesamtenergiesystemmodellierung, erweitert um detaillierte Gasverteilnetze und Gastransportnetze, ist ein zentrales Ziel des Vorhabens.

Durch die interdisziplinären Arbeiten in MethQuest, die enge Vernetzung der sechs Verbünde und die Vielzahl an beteiligten Industriepartnern und Forschungsinstituten, die sich mit der Entwicklung von Technologien beschäftigen, können die Modelle auf einer bisher einzigartigen Datenbasis aufbauen, welche eine umfassende Analyse dieses komplexen Systems und der Wirkungsmechanismen erlaubt.

Bild 1: Der Verbund MethSys untersucht verschiedene gesamtwirtschaftliche Aspekte von EE-Methan durch die Erweiterung und Verknüpfung bestehender Modelle (© Fraunhofer ISI)

Energiewirtschaftliche Systemanalyse

In der energiewirtschaftlichen Systemanalyse simulieren die Partner die Marktdurchdringung von EE-Methan und bestimmen dessen Gesamtnachfrage im Verkehrssektor. Außerdem analysieren die Partner, welche Entwicklungspotenziale EE-Methan durch optimierten Ausbau der Erzeugungskapazitäten hat. Daraus ergeben sich auch Optionen zur Sektorenkopplung. Aus der Analyse heraus können die Partner detailliert Größen benennen, die für die Erzeugung der synthetischen Kraftstoffe entscheidend sind. Dazu gehören EE-Potentiale, Konkurrenzen durch andere Flexibilitätsoptionen und Synergien durch Nutzung der gemeinsamen Infrastruktur. Auch eine Analyse der Markt- und gesellschaftlichen Akzeptanz für EE-Methan, bezogen auf Anwendungen und Infrastruktur für Schifffahrt und Güterverkehr auf der Straße, ist Bestandteil der Arbeiten. Das Vorhaben stellt einen der ersten Ansätze überhaupt dar, die Akzeptanz für EE-Methan systematisch und unter Einsatz aktueller sozialwissenschaftlicher Methoden und Theorien zu ermitteln.

Infrastrukturbedarf und Logistik für EE-Methan in Deutschland

Entscheidend für den Einsatz von EE-Methan ist auch, den Bedarf an Infrastruktur und Logistik zu kennen. Daher simuliert MethSys eine für Deutschland flächendeckende Versorgung mit EE-Methan und bildet dabei die gesamte Logistikkette ab, von der Erzeugung über den Transport und die Lagerung bis hin zur Endanwendung. Die Partner beleuchten außerdem umfassend, wie der Betrieb von PtG-Anlagen netzdienlich für das Gesamtenergiesystem gesteuert werden kann.

Ökobilanz von EE-Methan

Für das Erreichen der Klimaschutzziele sind nicht einzelne Kennzahlen, wie die Effizienz einer PtG-Anlage, entscheidend, sondern die Ökobilanz des gesamten Energiesystems unter Einbeziehung der gesamten Wertschöpfungskette von EE-Methan. Daher analysiert MethSys die Ökobilanz (Life-Cycle-Analysis) sowohl von der EE-Methanerzeugung (MethFuel), als auch von den Anwendungen z.B. von Motoren in Straßenfahrzeugen (MethCar), von Blockheizkraftwerken (MethPower) und von Schiffsmotoren (MethMare). Außerdem quantifizieren die Partner das CO2-Einsparpotenzial von EE-Methan gegenüber fossilem Erdgas.

Bild 2: „Life-Cycle-Analysis“ am Beispiel eines Autos

Begleitforschung

Neben den Arbeiten in MethQuest selbst arbeiten die MethSys-Partner eng mit der Begleitforschung der Förderbekanntmachung „Energiewende im Verkehr“ sowie anderen Projekten innerhalb der Förderinitiative zusammen.

Die Projektpartner

DBI - Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg (DBI)DBI - Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg (DBI)
DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
Energy Systems Analysis Associates – ESA² GmbHEnergy Systems Analysis Associates – ESA² GmbH
Institutsteil Angewandte Systemtechnik (AST) des Fraunhofer IOSB (Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung)Institutsteil Angewandte Systemtechnik (AST) des Fraunhofer IOSB (Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung)
Fraunhofer Institut für Bauphysik, Abteilung Ganzheitliche BilanzierungFraunhofer Institut für Bauphysik, Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung
Fraunhofer-Institut für System- und InnovationsforschungFraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung