Department für Geographie
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Sustainable Gas Szenarien für den Ausbau Erneuerbarer Gase im Wärme- und Strommarkt - Teilvorhaben Geo


Fachgebiet: Allgemeine Geographie, Bodengeographie, Geo-Informationssysteme, Hydrologie, Hydrologische Modellierung, Klimatologie, Landschaftsökologie, Modellierung
Gefördert durch: Projekträger Jülich, BMWI

Projektleitung: Ludwig, R., Marzahn, P. , Prof. Dr. Jürgen Karl, FAU
Projektwissenschaftler: Schultz, L., Vrzel, J.

Laufzeit: 06/2016 - 12/2017
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Die Wärmeversorgung der Bundesrepublik Deutschland basiert derzeit zu etwa 50% auf der
Nutzung fossilen Erdgases. Um den Anteil Erneuerbare Energien insgesamt signifikant zu steigern gilt es also, Erneuerbare Energien auch im Gasmarkt zu etablieren. Aktuelle Entwicklungen fokussieren deshalb auf die Erzeugung von nicht-fossilen Erdgas-Substituten aus erneuerbaren Energien, wie der Erzeugung von
• Biomethan aus der fermentativen Umsetzung von Energiepflanzen
• Substitute Natural Gas aus der thermochemischen Konversion holzartiger Biomassen
• Substitute Natural Gas und Wasserstoff aus der fluktuierenden Einspeisung von Wind und Photovoltaik („Power-to-Gas“).
Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist eine umfassende Evaluierung der derzeit
publizierten Prozessketten hinsichtlich verfügbarer Potentiale und Wirkungsgrade, um Strategien für eine umweltverträgliche Nutzung Erneuerbarer Energien im Gasnetz zu erarbeiten.
Der stetig wachsende Anteil der erneuerbaren Energien an der Strom- und Wärmeversorgung führt zu Veränderungen und teilweisen Beeinträchtigungen ökosystemarer Stoffkreisläufe. Ein steigender Bedarf und die verstärkte Nutzung von Energiepflanzen und holzartiger Biomasse führt einerseits den Flächenbedarf Das Teilvorhaben GEO untersucht in diesem Zusammenhang die Interaktionen und Wechselwirkungen zwischen der Erzeugung nicht-fossiler Erdgas Substitute aus erneuerbaren Energien mit den Stoff- und Energieflüssen der natürlichen Umwelt, unter spezieller Berücksichtigung sich dynamisch verändernder klimatischer Randbedingungen.

Gerade die Nutzung erneuerbarer Energien (z.B. Biomasseanbau, Errichtung von Photovoltaikanlagen und Windparks), wird zunehmend in Konflikt mit den klassisch agrarischen Flächennutzungen kommen. Gleichzeitig gehen Flächen durch Verkehr und Bebauung verloren. Zur Sicherung zentraler Serviceleistungen der Ökosysteme („ecosystem services“) sind gezielte auch konkurrierenden Landnutzungssystemen zu untersuchen. Flächennutzung und veränderte Stoffflüsse zwischen Hydrosphäre, Boden, Pflanze und Atmosphäre sollen mathematisch  abgebildet und für definierte Energiesysteme quantifiziert werden. Modelliert werden insbesondere die Auswirkung der veränderten Landnutzung auf regionale Ressourcen (Wasser, Böden, Ökosystem-Dienstleistungen und –diversität), Methanschlupf und Emissionen aus der veränderten Landnutzung für die und die damit verbundenen Treibhausgasemissionen für aufgrund der bereits hohen Dichte an Erneuerbaren Energien die Modellregion Main-Franken. Die hierbei erzielten Detailergebnisse werden schließlich auf den Bilanzkreis Deutschland unter der Annahme des Ausbaus nur in Deutschland und Ausbau auch im europäischen Ausland extrapoliert.


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