KomMod4FFM – Frankfurt/Main 2050: Szenarien für 100% erneuerbare Energien

Frankfurt am Main verfolgt das Ziel, sich bis zum Jahr 2050 zu 100 % mit erneuerbaren Energien aus der Region zu versorgen. Im vom Bundesumweltministerium geförderten Projekt »Masterplan 100 % Klimaschutz« hat das Fraunhofer IBP ein Generalkonzept erarbeitet, das zeigt, wie dies durch die Reduktion des Energiebedarfs um 50 % und Deckung des Restbedarfs durch erneuerbare Energien möglich ist. Um auch die Versorgungssicherheit zu gewährleisten wurde das Fraunhofer ISE beauftragt, die Struktur des Energiesytems für das Generalkonzept mit einer zeitlich hochaufgelösten Computermodellierung zu optimieren. Mit dem Energiesystemmodell KomMod wurde das Ziel-Energiesystem identifiziert, das eine sichere Energieversorgung zu jeder Stunde im Jahr zu den geringsten Kosten gewährleistet. Dabei wurden die Bedarfssektoren Strom, Wärme und lokaler Verkehr abgedeckt.

Die Rechenergebnisse belegen, dass sich Frankfurt allein mit den erneuerbaren Energien aus dem Stadtgebiet und der Region FrankfurtRheinMain versorgen kann, dies allerdings nur bei Installation einer großen Stromspeicherkapazität, die zu hohen Stromgestehungskosten führt. Empfohlen wird deshalb eine Variante, bei der 2 GWh Stromspeicher installiert und noch 10 % des Strombedarfs importiert werden. Die Stromgestehungskosten betragen damit 12 ct/kWh. Berechnet wurde auch der optimale Mix aus erneuerbaren Energiequellen aus dem Stadtgebiet, der Region FrankfurtRheinMain und Hessen.

Für die Modellierung des Frankfurter Energiesystems wurden die aktuellen Stundenlastkurven für Strom, Wärme und Mobilität ermittelt und für das Zieljahr 2050 hochgerechnet unter Annahmen zu Bevölkerungs- und Wirtschaftsentwicklung, Sanierungs- und Effizienzfortschritten, verändertem Mobilitätsverhalten etc.

Auf Basis der Erhebungen zu den erneuerbaren Energienpotenzialen in der Stadt Frankfurt, in der Region FrankfurtRheinMain und in Hessen sowie den vorliegenden Annahmen für Investitions- und Betriebskostenentwicklungen und Effizienzfortschritten aller technischen Anlagen des Energiesystems wurden mit dem Computermodell KomMod verschiedene Varianten für das jeweils kostengünstigste Energieversorgungssystem berechnet.

Zuerst wurde gezeigt, dass die Zielsetzung einer Vollversorgung der Stadt Frankfurt mit erneuerbaren Energien aus dem Stadtgebiet und der Region FrankfurtRheinMain erreicht werden kann, d. h. Stromimporte vollständig vermieden werden können. Allerdings müssten hierzu 9 GWh Stromspeicher installiert werden, was zu Stromgestehungskosten von 20 €ct/kWh führen würde. Für eine Optimierung mit Importanteil gibt es Unsicherheiten bezüglich des zu erwartenden Stromimportpreises, dieser wurde so hoch wie die durchschnittlichen Stromgestehungskosten in Frankfurt angesetzt. Als Kompromiss mit noch hohem Eigenerzeugungsanteil wurde die Installation von 2 GWh Stromspeicher empfohlen, die zu 10 % Stromimport und Stromgestehungskosten von 12 €ct/kWh führen. Der Energiemix für dieses Szenario ist den Grafiken zu entnehmen.