Bauen bis 2050: Saubere Energieinfrastruktur zur Versorgung von Neuenglands Gemeinden 

Dieser Beitrag wurde gemeinsam von Jamie Dickerson (Acadia Center) und Ben Butterworth (Acadia Center) verfasst. 

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Ein neuer Bericht von Clean Air Task Force (CATF) und dem Acadia Center untersucht die entscheidende Rolle, die das Engagement der Gemeinden beim Aufbau neuer, sauberer Stromerzeugungs- und -übertragungsanlagen spielen wird, um die Dekarbonisierungsziele von Neuengland für 2050 zu erreichen. Dieser Blog ist der erste Teil einer zweiteiligen Serie, die sich mit den Anforderungen an eine saubere Energieinfrastruktur für das künftige Netz in Neuengland befasst. Der zweite Blog wird sich mit der Frage befassen, wie ein unterstützendes, gemeinschaftsorientiertes Umfeld für die Energiewende in der Region geschaffen werden kann. Wenn Sie mehr erfahren möchten, lesen Sie den vollständigen Bericht oder nehmen Sie an unserem Webinar teil.   

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Neuengland hat sich als eine Region profiliert, die sich für den Klimaschutz einsetzt. Heute spiegelt sich dieses Engagement für die Entwicklung sauberer Energien und die Bekämpfung des Klimawandels in den Gesetzen und Strategien der meisten Neuengland-Staaten wider, die im Allgemeinen eine 80- bis 100-prozentige Emissionsreduzierung gegenüber dem Stand von 1990 bis 2050 anstreben, und zwar für die gesamte Wirtschaft.  

Um die Treibhausgasemissionen drastisch zu reduzieren und diese Klimaziele zu erreichen, treten die Energiesysteme der Region nun in eine entscheidende Phase der Transformation ein. Die Umstellung von einer veralteten, umweltschädlichen Infrastruktur für fossile Brennstoffe auf eine sauberere, effizientere und elektrifizierte Zukunft ist im Gange und gewinnt an Dynamik, die die Energielandschaft der Region umgestalten wird. Damit dieser Fortschritt gelingen kann, müssen politische Entscheidungsträger, Entwickler und Gemeinden eng zusammenarbeiten, um einen schnellen, verantwortungsvollen und umfassenden Übergang zu gewährleisten. Um die steigende Stromnachfrage zu befriedigen und gleichzeitig die Dekarbonisierungsziele zu erreichen, ist ein umfangreicher Ausbau der sauberen Infrastruktur erforderlich, der die Prioritäten und Anregungen der Gemeinden bei jedem Schritt berücksichtigt - auch um Lösungen zu fördern, die dazu beitragen, den Umfang des Ausbaus überschaubar zu halten, wie Energieeffizienz und netzverbessernde Technologien. 

A sauberes Netz ist von zentraler Bedeutung für New Englands Dekarbonizierung  

Ein zunehmend dekarbonisiertes Stromnetz - das Netz, das die Stromerzeugung, die Übertragungsleitungen und die Leitungen der lokalen Energieversorger mit den Haushalten und Unternehmen verbindet - steht im Mittelpunkt der Bemühungen Neuenglands, den Klimawandel zu bekämpfen, und wird das wichtigste Mittel sein, mit dem die Region ihre Emissionen reduziert. Der Bericht enthält einen umfassenden Überblick über fünf Schlüsselstudien, die kosteneffiziente, auf Elektrifizierung ausgerichtete Wege zur Dekarbonisierung des Netzes und der Energiesysteme Neuenglands skizzieren. Die analysierten Szenarien zeigen, dass die Stromnachfrage in der Region rapide ansteigt, wobei sich die Nachfragespitzen bis 2030 vom Sommer in den Winter verlagern. Bis 2050 wird sich die Spitzennachfrage in Neuengland im Durchschnitt von etwa 27 Gigawatt (GW) auf 55 GW verdoppeln, was vor allem auf die Elektrifizierung von Fahrzeugen und die Verbreitung von Wärmepumpen zurückzuführen ist.

Als Reaktion darauf müssen die Neuengland-Staaten in den nächsten 25 Jahren die Stromerzeugungskapazität in der Region wahrscheinlich mehr als verdreifachen, indem sie über 100 GW an sauberen Energiequellen hinzufügen und gleichzeitig das Netz um 18 GW an neuen interregionalen Übertragungskapazitäten erweitern.

Zusätzliche Belastungen erschweren den Übergang, darunter die Zunahme von Konflikten im Zusammenhang mit geplanten Projekten für erneuerbare Energien, unzureichendes Engagement der Gemeinden und die begrenzte Verfügbarkeit von Grundstücken, um nur einige Beispiele zu nennen. Neuengland muss sich mit diesen Hindernissen auseinandersetzen und in den nächsten zwei Jahrzehnten erhebliche Investitionen tätigen, um das Netz richtig zu dimensionieren, es weniger kohlenstoffintensiv zu machen und es zuverlässiger und widerstandsfähiger zu gestalten. 

Diese Investitionen in saubere Energieressourcen sind für die Deckung des rasch steigenden Strombedarfs in der Region unerlässlich. In unserem neu veröffentlichten Bericht, The Energy Is About to Shiftbeschreiben und analysieren das Acadia Center und CATF die vielen Komponenten dieses sich anbahnenden Wandels für Neuengland, um die Auswirkungen des Wandels auf die Standortwahl für die Infrastruktur und das Engagement der Gemeinden besser zu verstehen. Dazu gehört eine quantitative Literaturanalyse von fünf prominenten aktuellen Studien, die sich mit kosteneffizienten Dekarbonisierungspfaden für das Jahr 2050 befassen, die auf Elektrifizierung ausgerichtet sind.

Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die Region den Einsatz sauberer Energien bis 2050 um eine Größenordnung steigern muss, um mit der wachsenden Spitzennachfrage und der jährlichen Last Schritt zu halten, die durch die Elektrifizierung von Heizung und Verkehr verursacht wird (siehe Tabelle 1). 

Denkanstöße und Lehren 

Ein Überblick über die Elektrifizierungsszenarien in den fünf Studien zeigt, dass für die Dekarbonisierung des Stromnetzes in Neuengland erhebliche Steigerungen bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, der Stromübertragung und der Energiespeicherung erforderlich sind.  

• Erhebliche zusätzliche saubere Kapazitäten werden benötigt: Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, gehen mehrere Studien zur tiefgreifenden Dekarbonisierung davon aus, dass bis 2050 ein erheblicher Anstieg der Kapazitäten für die Erzeugung sauberer Energie erforderlich ist, um eine stark elektrifizierte Zukunft zu unterstützen. Es wird erwartet, dass die installierte Gesamtkapazität in der Region zwischen heute und 2050 um fast das 3,4-fache auf 145 GW ansteigen wird.  

Tabelle 1: Zusammenfassung der wichtigsten Veränderungen des Energiesystems in Neuengland im Vergleich zu 2020 und 2050, basierend auf einer Literaturstudie mit 5 Studien zum Dekarbonisierungspfad mit Schwerpunkt Elektrifizierung

Merkmal des Energiesystems	"Heute": Neuenglands Stromnetz im Jahr 2020 (Zahlen aus der realen Welt)	"Morgen": Neuenglands Stromnetz im Jahr 2050 (5-Studien-Durchschnitt)
Installierte Stromerzeugungskapazität	43 GW	145 GW (+237%, oder >3x)
Anteil der erneuerbaren Energieerzeugung	7,1% der TWh	84% der TWh (+75%)
Jährliche elektrische Last für den Endverbraucher	117 TWh	241 TWh (+106%, oder >2x)
Elektrischer Spitzenbedarf	27,3 GW	55 GW (+101%, oder >2x)
Interregionale Übertragungskapazität	5,13 GW	23,74 GW (+360%, oder >4,5x)
Jährliche Nettostromeinfuhren aus den Nachbarländern	15,1 TWh (2023*)	22,1 TWh (+46%, oder ~1,5x)

• Offshore-Wind und Solarenergie werden für den Ressourcenmix entscheidend sein: Solar- und Offshore-Windkraft dominieren die Erzeugungskapazität im Jahr 2050 und machen im Durchschnitt 39 % bzw. 28 % der modellierten Kapazität aus. Es wird erwartet, dass die Solarenergie die höchste installierte Kapazität aller Ressourcen haben wird (51 GW), und der größte Teil davon (71 %) wird nach den Modellen im Maßstab der Energieversorger sein (obwohl in der Realität eine stärkere Tendenz zur dezentralen Nutzung der Solarenergie zu beobachten sein könnte). Zu diesem Zeitpunkt werden 36 GW Offshore-Windkapazität aufgrund ihres hohen Kapazitätsfaktors voraussichtlich den Löwenanteil (49 %) der jährlichen Stromerzeugung ausmachen. 

• Ein erheblicher inter- und intraregionaler Ausbau der Übertragungskapazitäten ist von entscheidender Bedeutung: Ein proaktiv geplanter und optimierter Ausbau der Übertragungskapazitäten ist der Schlüssel zur Minimierung der Kosten und Maximierung der Widerstandsfähigkeit, zur Integration von mehr sauberer Energie und zum Ausgleich von variabler und sauberer disponierbarer Erzeugung in einer größeren Region. In allen fünf Studien wird davon ausgegangen, dass der Ausbau der Übertragungskapazitäten zwischen Neuengland und Kanada bis 2050 im Durchschnitt um 3,5 GW oder 110 % zunehmen wird. In einer der untersuchten prominenten Studien wird sogar ein noch stärkerer Ausbau der Übertragungskapazitäten sowohl innerhalb Neuenglands (12,0 GW auf 35,3 GW) als auch zwischen Neuengland und New York (2,0 GW auf 12,2 GW) bis 2050 modelliert.  

• Die Region kann mehr aus dem Bestehenden machen: Angesichts der Größenordnung des potenziellen Ausbaus kann und sollte sich die Region zunächst auf die Modernisierung der bestehenden Infrastruktur konzentrieren, wo immer dies möglich ist, z. B. durch den Wiederaufbau und die Modernisierung von Übertragungs- und Verteilungsleitungen in den bestehenden Wegerechten, die Übertragung von Offshore-Windkraftanlagen an Land an den Anschlusspunkten stillgelegter fossiler Kraftwerke und durch den Einsatz von Technologien wie Hochleistungsleitern und anderen netzverbessernden Technologien (GETs).  

• Ein vielfältiges Portfolio an sauberen Energieressourcen - Angebot und Nachfrage - ist der Schlüssel: Neuengland muss ein vielfältiges Portfolio an sauberen Energieressourcen einsetzen, das sowohl angebots- als auch nachfrageseitige Lösungen umfasst, um die Angemessenheit der Ressourcen, die Erschwinglichkeit, die Netzflexibilität, die Stabilität und die Widerstandsfähigkeit zu unterstützen. Dieses Portfolio sollte Solarenergie, Offshore- und Onshore-Windkraft, Batteriespeicher, bestehende Kernkraftkapazitäten, den Ausbau von Übertragungskapazitäten, fortschrittliche Übertragungstechnologien und neu entstehende saubere, feste und disponible Erzeugungstechnologien umfassen. Auf der Nachfrageseite werden Energieeffizienz, Nachfragereaktion und gebündelte Ressourcen als wettbewerbsfähige Netzressourcen, die eingesetzt werden können, um die gesamte Nachfragekurve nach unten zu verschieben und die Nachfrage während der Spitzenzeiten zu steuern, zunehmend an Bedeutung gewinnen, auch durch die Bündelung von Elektrofahrzeugen oder elektrischen Warmwasserbereitern. Ein vielfältiger Energiemix wird dazu beitragen, die Auswirkungen der Flächennutzung abzumildern, und es der Region ermöglichen, sich zu verschiedenen Jahreszeiten auf unterschiedliche Ressourcen zu stützen (z. B. Offshore-Wind im Winter, Solarenergie im Sommer), um einen Überbau zu vermeiden.  

• Einige Verbrennungsressourcen werden im System verbleiben: Alle Studien ergaben, dass im Jahr 2050 eine gewisse Abhängigkeit von der Verbrennung von Brennstoffen (z. B. Erdgas, grüner Wasserstoff, Biomethan) bestehen bleibt, um die Zuverlässigkeit des Netzes und die Angemessenheit der Ressourcen zu gewährleisten und gleichzeitig die Systemkosten zu minimieren. Der anhaltende Bedarf an festen und abschaltbaren Ressourcen zeigt, dass es eine Chance ist, saubere feste Technologien zu planen und zu integrieren, die die fossile Verbrennung ersetzen und der Region helfen können, ihre Emissionen im Stromsektor vollständig zu reduzieren.  

Das Tempo anziehen  

Die Region hat etwa zwei Jahrzehnte Zeit, um die bis 2050 benötigte zusätzliche saubere Energieinfrastruktur zu beschaffen und aufzubauen. Dies ist ein gewaltiger physischer Übergang für das Energiesystem der Region, das rasch von fossilen Brennstoffen auf saubere, zuverlässige Energie umgestellt werden muss. Um den jährlichen Ausbaubedarf zu decken, müssen in den nächsten zwanzig Jahren jedes Jahr bis zu 5 GW an neuen sauberen Kapazitäten verlegt, genehmigt, miteinander verbunden und in Betrieb genommen werden, und gleichzeitig muss die interregionale Übertragungskapazität um das Vierfache steigen. 

Der Aufbau dieser Infrastruktur wird einen Wandel bewirken, insbesondere für die wachsende Zahl von Gemeinden in der Region, die saubere Energieprojekte durchführen. Im nächsten Blog dieser Reihe wird erörtert, wie wir über die Infrastruktur hinaus ein unterstützendes, gemeinschaftsorientiertes Umfeld für die Energiewende in der Region schaffen können.  

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Um mehr über Neuenglands saubere Energieinfrastruktur der Zukunft zu erfahren, laden wir Sie zu unserem ersten von zwei Webinaren ein, hier anmelden.  

Lesen Sie unseren vollständigen Bericht "The Energy is About to Shift: Wege zu einem gemeinschaftsorientierten, widerstandsfähigen und dekarbonisierten Stromnetz". laden Sie hier eine Kopie herunter. 

Weitere Informationen zu den für diesen Bericht untersuchten Studien finden Sie hier: 

Tabelle 4: Überblick über fünf wirtschaftsweite Dekarbonisierungsstudien und ausgewählte Szenarien, die im Mittelpunkt der Literaturübersicht stehen

Studie	Jahr	Szenario	Szenario Beschreibung
Princeton University Net-Zero America ("Princeton NZAP")	2021	E+	"Geht von einer aggressiven Elektrifizierung des Endverbrauchs aus, aber die Energieversorgungsoptionen sind relativ uneingeschränkt, um die Gesamtenergiesystemkosten zu minimieren und das Ziel von Netto-Null-Emissionen im Jahr 2050 zu erreichen".
Massachusetts Clean Energy and Climate Plan (CECP) für 2050 ("2050 CECP")	2022	Hohe Elektrifizierung	"Schnelle Einführung von Wärmepumpen für das ganze Haus. Gewisse Nutzung sauberer Brennstoffe im Jahr 2050. Am ehesten vergleichbar mit dem "Alle Optionen"-Pfad aus der 2050 Roadmap-Studie". "Die wichtigste Strategie zur Dekarbonisierung von Verkehr und Gebäuden ist die Elektrifizierung.
EFI/E3: Net-Zero New England: Sicherstellung der elektrischen Zuverlässigkeit in einer kohlenstoffarmen Zukunft ("Net-Zero New England")	2020	Hohe Elektrifizierung	"Dieses Szenario sieht die Elektrifizierung der meisten Raum- und Wassererwärmungsgeräte in Gebäuden sowie der meisten leichten Nutzfahrzeuge vor... Die Modellierung umfasst auch die verstärkte Einführung von Elektro- und Wasserstofffahrzeugen in mittelschweren und schweren Nutzfahrzeugen... sowie elektrische Raumheizungs- und Wassererwärmungsgeräte in Gebäuden und die Elektrifizierung machbarer industrieller Prozesse."
Brattle: Erreichen von 80 % Treibhausgasreduzierung in Neuengland bis 2050 ("Achieving 80%")	2022	Elektrifizierung im Fokus/Großressourcen	Das Szenario "Elektrifizierung im Fokus" legt den Schwerpunkt auf die Elektrifizierung von Gebäuden und Verkehrsmitteln mit einem "moderaten" Maß an Energieeffizienz in Gebäuden. Das Portfolio "Großtechnische Ressourcen" stützt sich in erster Linie auf die Beschaffung großtechnischer erneuerbarer Energien, die Beibehaltung der bestehenden Kernenergie und die Beschaffung von 42 GW zusätzlicher Wasserkraft.
E3/Scott Madden: Massachusetts D.P.U. 20-80 Unabhängiger Beraterbericht Technische Analyse der Dekarbonisierungspfade ("D.P.U. 20-80")	2022	Hohe Elektrifizierung	Inspiriert vom Massachusetts 2050 Decarbonization Roadmap "All Options"-Szenario. "Der Gebäudesektor elektrifiziert >90% der Gebäude, vor allem durch die Einführung von Luftwärmepumpen, und 97% der leichten Nutzfahrzeuge werden elektrifiziert."