Frankfurt 2050 zu 100% erneuerbar

Berechnung zeitlich hochaufgelöster Energieszenarien Frankfurt am Main bis 2050

Frankfurt am Main hat sich das ambitionierte Ziel gesetzt, seinen Energiebedarf in den Sektoren Strom, Wärme und lokaler Verkehr im Jahr 2050 vollständig mit Erneuerbarer Energie aus dem Stadtgebiet und der Region Frankfurt-Rhein-Main zu decken. Die Neugestaltung und Optimierung urbaner Energiesysteme auf Basis hoher Anteile erneuerbarer Energien erfordert eine mathematische Simulation, die alle Energiesektoren abbildet und deren Interdependenzen berücksichtigt. Die Stadt hat daher das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) mit der Berechnung der optimalen Struktur für ihr Energiesystem im Jahr 2050 durch zeitlich hochaufgelöste, multisektorielle Simulationsrechnungen beauftragt.

Das Simulationswerkzeug “KomMod” (Kommunales Energiesystemmodell) ergänzt die jahresbilanziellen Berechnungen des Generalkonzeptes und nutzt die dort ermittelten Rahmendaten und erarbeiteten Annahmen. Die Simulationen sollen die ökonomisch günstigste Energiesystemstruktur für die Stadt Frankfurt am Main bezüglich aller Energieerzeuger und Speicher berechnen, die den vorgegebenen Energiebedarf für Strom, Wärme und lokalem Verkehr in der Stadt zu jeder Stunde im Jahr mit den zur Verfügung stehenden erneuerbaren Energien deckt.

“KomMod” berechnet die Energiesysteme, die für jede Stunde im Jahr den Bedarf an Strom und Wärme abdecken können und innerhalb dieser Möglichkeiten die kostengünstigste Variante. Somit werden nur Lösungen ermittelt, die eine Versorgungssicherheit über das ganze Jahr gewährleisten. Das ist wichtig, weil beispielsweise die Solarenergie nur tagsüber und hauptsächlich im Sommerhalbjahr zur Verfügung steht, privater Strombedarf jedoch vor allem in den Abendstunden und der größte Wärmebedarf im Winterhalbjahr besteht. Durch die Stundenauflösung kann auch die Speicherkapazität ermittelt werden, die für eine bestimmte Lösung erforderlich ist.

“KomMod” berücksichtigt bei der Optimierung des Gesamtenergiesystems alle gegenseitigen Abhängigkeiten der Sektoren Strom, Wärme und lokaler Verkehr, was notwendig ist, da aufgrund von Kraft-Wärme-Kopplung, Wärmepumpen und Elektromobilität die Sektoren zunehmend verknüpft sind. Unter den möglichen Lösungen für eine Variante von Randbedingungen wird stets die kostengünstigste Lösung identifiziert.

Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass sich das Ziel einer vollständigen und sicheren Versorgung der Stadt Frankfurt am Main mit erneuerbaren Energien erreichen lässt, wenn das Potenzial an erneuerbaren Energien aus der Stadt Frankfurt und zur Hälfte aus der Region Frankfurt-Rhein-Main sowie in Bezug auf Windkraft und Biomasse auch teilweise aus dem Bundesland Hessen genutzt wird. Doch da auch in dieser Variante die Installation einer hohen Kapazität an elektrischen Speichern notwendig ist, wird allerdings empfohlen, eine 95%-Selbstversorgung in Bezug auf den Gesamtenergiebedarf anzustreben, die einen guten Kompromiss zwischen weitgehender Selbstversorgung und akzeptablen Energiekosten darstellt.

Folgt: Wesentliche Erkenntnisse aus den Simulationsrechnungen