Das Potential der erneuerbaren Energien und integrierter Energiesysteme im Verband der Europäischen Übertragungsnetzbetreiber - ENTSO-E : eine techno-ökonomische Potentialanalyse im Rahmen einer energiebilanziellen Bewertung

Autor: Kuprat, Mark Sebastian
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
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DOI: 10.26127/btuopen-6139
Popis: This analysis aims at the investigation of the techno-economic RES potentials and to minimize GHG emissions in the ENTSO-E. The ENTSO-E represents one of the world’s largest economic regions with a GDP of 19,835 billion US dollar (23%) and a primary energy consumption of 29,705 TWh (18%). ENTSO-E is coined with high degrees of fossil energy dependencies (49.9%) from third-party countries and contributes 3,517 Mt CO2eq (9%) to global GHG emissions. The Primary Sources onshore wind, offshore wind, utility-scale PV, and CSP techno-economic potentials are assessed via GIS-based georeferenced spatial analysis. Solar rooftop potentials are calculated based on a per capita approach. The Secondary Sources bioenergy, hydropower, geothermal, and hydrokinetic energy potentials are approximated based on meta-analysis. Primary and Secondary Sources potentials are input into the IES linear optimization model to simulate an energy system with high shares of RES and PTX. It is found that RES-based primary energy production potentials account for 13,492 TWh and energy dependency could be reduced by 6,482 TWh to 20.5%. Compared to the base year 1990, the direct GHG emission reduction amounts to 3,246 Mt CO2eq (70.7%). This reduction does not correspond with the EU reduction target of 80–95%. Hence, RES-based fuel imports, such as synthetic fuels and hydrogen, from third-party countries become necessary, to substitute fossil fuels and reduce domestic emissions. Additional GHG reduction potentials are suspected in the indirect emission sectors agriculture and waste management. In reference to the Sankey methodology, the analysis entails comprehensive energy flow balances for the ENTSO-E 2016 and 2050 energy systems. The ENTSO-E member countries exhibit heterogeneous properties regarding RES potentials, GHG emissions, and energy dependencies, and, hence, must be assessed individually. Integrated energy systems with high shares of RES and PTX represent a promising means to decrease direct energy use and non-energy use emissions as well as energy dependencies significantly.
Die vorliegende Arbeit zielt auf die Untersuchung der techno-ökonomischen Potentiale der erneuerbaren Energien und die Minimierung der Treibhausgasemissionen im Verband der Europäischen Übertragungsnetzbetreiber (ENTSO-E) ab. Mit einem BIP von 19.835 Milliarden US-Dollar (23%) und einem Primärenergieverbrauch von 29.705 TWh (18%) repräsentiert ENTSO-E eine der größten Wirtschaftsregionen der Welt. ENTSO-E ist dabei durch eine hohe Energieimportabhängigkeit von fossilen Energieträgern (49,9%) aus Drittländern geprägt und trägt 3.517 Mt CO2eq (9%) zu den globalen Treibhausgasemissionen bei. Die techno-ökonomischen Potentiale der Primärquellen Onshore-Wind, Offshore-Wind, PV und CSP wurden mittels GIS-basierter und georeferenzierter Analyse ermittelt. Die Potentiale von Solardächern wurden auf der Grundlage eines Pro-Kopf-Ansatzes berechnet. Die Potentiale der Sekundärquellen Bioenergie, Wasserkraft, Geothermie und Hydrokinetik wurden auf der Grundlage einer Meta-Analyse ermittelt. Die Potentiale der Primärquellen und Sekundärquellen wurden anschließend als Input für das lineare IES-Optimierungsmodell genutzt, um ein Energiesystem mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien und PTX zu simulieren. Es wurde festgestellt, dass sich das Potential der Primärquellen auf 13.492 TWh beläuft und die Energieimportabhängigkeit um 6.482 TWh auf 20,5% reduziert werden konnte. Im Vergleich zum Basisjahr 1990 umfasst die Reduzierung der Treibhausgasemissionen 3.246 Mt CO2eq (70,7%). Diese Verringerung entspricht nicht dem EU-Reduktionsziel von 80-95%. Daher werden auf erneuerbaren Energieträgern basierende Kraftstoffimporte, wie bspw. synthetische Kraftstoffe und Wasserstoff, aus Drittländern erforderlich, um die fossilen Kraftstoffimporte zu ersetzen und die inländischen Emissionen zu verringern. Zusätzliche Treibhausgasminderungspotentiale werden in den indirekten Emissionssektoren Landwirtschaft und Abfallwirtschaft vermutet. In Anlehnung an die Sankey-Methodik beinhaltet die Arbeit umfassende Energieflussbilanzen für die ENTSO-E Energiesysteme 2016 und 2050. Die ENTSO-E Mitgliedsländer weisen dabei heterogene Eigenschaften in Bezug auf die spezifischen EE-Potentiale, THG-Emissionen und Energieimportabhängigkeiten auf und müssen daher individuell bewertet werden. Als Ergebnis stellen integrierte Energiesysteme mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien und PTX ein vielversprechendes Mittel dar, um die energetischen und nichtenergetischen Emissionen sowie die Energieimportabhängigkeiten signifikant zu verringern.
Databáze: OpenAIRE
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