Mit koordinierter Netzplanung könnte Europa bis 2050 ca. 560 Mrd. Euro sparen

Durch die Einführung eines integrierten Ansatzes für die Modellierung des Energiesystems können europäische Staaten Kosten senken, den Ausbau erneuerbarer Energien beschleunigen und die Grundlage für Klimaneutralität stärken. Dies ist das Ergebnis einer Energiesystemanalyse des Fraunhofer IEG in Zusammenarbeit mit Fraunhofer ISI und d-fine im Auftrag der Denkfabrik Agora Energiewende.

Europäische Länder können die Kosten des Energiesystems zwischen 2030 und 2050 um über 560 Mrd. Euro senken, indem sie Infrastrukturplanungen integrieren und somit Investitionen optimieren. Berücksichtigt man die Einsparungen durch vermiedene Reservekraftwerke, steigt die Zahl auf 750 Mrd. Euro. Diese Einsparungen ergeben sich aus einem integrierten Ansatz für die Energieinfrastrukturplanung, der Effizienzgewinne erschließt, Investitionen dorthin lenkt, wo sie den höchsten Nutzen verursachen, und die Vorteile eines flexiblen Energiesystems maximiert.

„Wenn wir die Akteure in den Sektoren Gebäudewärme, Industrieprozesswärme und Verkehr erfolgreich mit elektrischer Energie und die Grundstoffindustrie mit stofflichen Energieträgern versorgen, hätten wir die Weichen gestellt, um unsere Wirtschaft und unser Energiesystem resilient, effizient, CO₂-frei und zukunftsfest aufzustellen“, erläutert Prof. Mario Ragwitz, Leiter des Fraunhofer IEG und Mitautor der Studie. „Dazu wollen wir mit Infrastrukturmodellen beitragen, die eine sektorübergreifende und europaweite Perspektive haben. Mit integrierten Modellen lassen sich die wirksamsten Hebel für Investitionen und politische Entscheidungen finden, etwa im europäischen Netzausbau.“

Die aktuelle Analyse basiert auf umfassender Energiesystemmodellierung durch Fraunhofer IEG, Fraunhofer ISI und d-fine und gibt Empfehlungen für eine robustere Infrastrukturplanung auf dem Weg zur Klimaneutralität – im Vorfeld der Veröffentlichung des „Grids Package“ der Europäischen Kommission. Auftraggeber war die Denkfabrik Agora Energiewende in Zusammenarbeit mit den weiteren Partnern, Forum Energii, IDDRI, ECCO und der Energy Policy Group (EPG).

„Infrastruktur ist das Rückgrat des sich wandelnden europäischen Energiesystems, und die Governance-Strukturen müssen mit der rasanten Transformation Schritt halten“, sagte Frauke Thies, Co-Direktorin Europa bei Agora Energiewende. „Gut koordinierte Planung ist entscheidend, um sicherzustellen, dass Investitionen dort fließen, wo sie den Einsatz sauberer Technologien wie Solar- und Windenergie und Batterien am besten unterstützen – und damit sichere und bezahlbare Energie liefern.“

Ein ganzheitlicher Modellierungsansatz

Das Fraunhofer-Modell verfolgt einen neuartigen Ansatz. Es integriert mehrere Energieträger und geografische Ebenen in einer ganzheitlichen Optimierung und zeigt sektorübergreifende Synergien und Effizienzen, die in den heute üblichen, fragmentierten Planungsmethoden oft übersehen werden. Die Modellierung untersucht vier Szenarien entlang zweier Dimensionen: sektorübergreifend vs. sektoral sowie europäische Optimierung vs. stärkerer nationale Ausrichtung. Paula Hartnagel, Mitautorin und Modellierungsexpertin von d-fine, unterstreicht: „Die Kombination dieser Dimensionen ermöglicht eine Bewertung der System- und Kosteneffekte durch Integration der Energieinfrastrukturen. Anders als Modelle, die Geografien oder Sektoren nebeneinander betrachten, optimiert das Modell Energieversorgung, Speicher und Übertragungsnetze über diese Dimensionen hinweg, um Lösungen zu identifizieren, die sonst unentdeckt blieben.“

Die Ergebnisse zeigen, dass die installierten Kapazitäten der Energieversorgung und von Sektorkopplungstechnologien reduziert werden können. Ein integriertes Szenario würde 505 GW weniger Reservekapazität, 15 Prozent weniger Onshore-Windkapazität und 9 Prozent weniger Wasserstoffelektrolysekapazität erfordern als ein stärker national ausgerichteter, sektoraler Ansatz. Alle Szenarien zeigen eine Beschleunigung des Ausbaus erneuerbarer Energien, die zunehmend den Einsatz fossiler Brennstoffe ersetzen.

Die Studie geht bei der Höhe der künftigen Energienachfrage von konservativen Annahmen, aus um belastbare Aussagen zum Infrastrukturbedarf zu ermöglichen. Das Modell identifiziert Lösungen für Strom-, Wasserstoff-, Gas- und CO₂-Infrastrukturen auf Übertragungsebene innerhalb der Szenariooptimierungen. Die Ergebnisse zeigen, dass Investitionen in das Stromnetz in allen Szenarien durchgängig Priorität haben.

Dies unterstreicht die Rolle der Elektrifizierung bei der Dekarbonisierung der europäischen Wirtschaft und spiegelt die Bedeutung von Effizienz und Elektrifizierung wider, wie sie beispielsweise in der EU-Strategie zur Integration des Energiesystems, dem „Fit for 55“-Paket und dem Aktionsplan für bezahlbare Energie zum Ausdruck kommt. Der Bedarf an fossilen Gasleitungen wird schnell sinken, während gezielte neue, und optimierte Infrastruktur für Wasserstoff und Kohlendioxid erforderlich ist.

Die rasche Elektrifizierung von Endverbrauchssektoren wie Verkehr, Gebäudewärme und Niedertemperatur-Prozesswärme in der Industrie ist zentral für eine erfolgreiche Transformation. Eine europaweit und sektoral integrierte Energieinfrastrukturmodellierung kann helfen, vorrangige Investitionen – etwa ins Netz – zu identifizieren und sollte daher eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung des europäischen Weges zu einem resilienten, effizienten und klimaneutralen Energiesystem spielen.

Stärkung der europäischen Infrastrukturplanung

„Um die Vorteile eines integrierten Ansatzes für die Infrastrukturplanung zu erschließen, braucht es eine integriert, transparente Modellierung auf europäischer Ebene über Energieträger und Sektoren hinweg“, so Mario Ragwitz.

„Ein integrierter Ansatz würde den europäischen Ländern eine klare Vision des Energiesystems vermitteln und die Bottom-up-Infrastrukturplanung der Netzentwicklungspläne leiten und informieren,“ unterstreicht Prof. Wolfgang Eichhammer, Mitautor von Fraunhofer ISI. „Diese gesamtheitliche Perspektive würde sicherstellen, dass Investitionen mit den Prioritäten der europaweiten Energiewende übereinstimmen.“

Darüber hinaus würde ein Top-down-Ansatz für die Szenarienentwicklung helfen, Bereiche zu identifizieren, in denen Investitionen erforderlich sind. So wäre eine stärkere europäische Marktintegration möglich und sichergestellt, dass die Mitgliedstaaten und Anrainer wie Norwegen und Großbritannien die kollektiven Vorteile eines integrierten Energiesystems nutzen können. Ein transparenter, offener und iterativer Modellierungsprozess auf EU-Ebene würde den nationalen Regierungen und Regulierungsbehörden detailliertere Informationen über Systemkosten und -nutzen liefern. Diese verbesserte Sichtbarkeit könnte eine stärkere Koordination zwischen Regionen und in der gesamten EU ermöglichen und letztlich die Energiewende effektiver und kostengünstiger voranbringen.

Die 134-seitige Energiesystemanalyse mit dem Titel Integrated Infrastructure Planning and 2050 Climate Neutrality: Deriving Future-Proof European Energy Infrastructures analysiert die Rolle der integrierten Infrastrukturplanung bei der Transformation des europäischen Energiesystems auf dem Weg zur Klimaneutralität bis 2050. Es wurde von Fraunhofer IEG, Fraunhofer ISI und d-fine im Auftrag der europäischen Energie-Denkfabrik Agora Energiewende erstellt. Der darauf aufbauend 27-seitige Impuls mit dem Titel Designing energy infrastructure for a climate-neutral Europe: Solutions for cost-effective infrastructure development wurde von Agora Energiewende in Zusammenarbeit mit vier europäischen Energie-Thinktanks – Forum Energii, IDDRI, ECCO und der Energy Policy Group (EPG) – verfasst.