Der vorliegende Bericht stellt die Ergebnisse der Studie „Verkehrsträgerübergreifender Austausch von erneuerbaren Energien“ vor. Die Studie umfasst Lösungen für die verstärkte Erzeugung und Nutzung erneuerbarer Energien entlang von Straßen-, Schienen- und Wasserstraßeninfrastruktur mit Schwerpunkt auf der Straße und ist in fünf Arbeitspakete untergliedert. Ausgehend von der Bewertung bestehender und erfolgversprechender Technologiefelder und der Auswahl von Best-Practice-Beispielen werden spezifische Technologien in Kombination mit Verkehrsinfrastruktur aus technischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Perspektive weiter untersucht. Unter Berücksichtigung von Flächenpotenzial, Technologiereife und Wirtschaftlichkeit sind Photovoltaik auf Lärmschutzeinrichtungen, Überdachungen, Dach- und Freiflächen von diversen Verkehrseinrichtungen sowie Solarthermie besonders vielversprechend. Strenge Auflagen und unklare Zuständigkeiten hemmen zurzeit die Umsetzung am stärksten. Für die Umsetzung sind PV-Anlagen auf/an Lärmschutzwänden in Verbindung mit benachbarten großen Verbrauchern zur Direktbelieferung zu empfehlen, ebenso PV-Freiflächenanlagen auf Randflächen insbesondere in der Nähe von größeren Eigenverbrauchern (z. B. Lüftungsanlagen/Beleuchtung von Tunneln) oder energieintensiven externen Verbrauchern (z. B. Ladeeinrichtungen). Geeignete Geschäftsmodelle umfassen die Eigenversorgung von Bundesimmobilien mit erneuerbaren Energien, Direktlieferverträge mit Verbrauchern in direkter räumlicher Nähe, regionale Direktvermarktung sowie die Verpachtung von Flächen. Darüber hinaus wird ein Managementkonzept vorgestellt, das diese verschiedenen Optionen unter einem Dach vereint: Die Führung eines Bilanzkreises für die bundeseigenen Erzeuger und Verbraucher. Abschließend werden die rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen für die Erzeugung, Nutzung und Vermarktung von Energie aus erneuerbaren Quellen entlang von Straßen betrachtet. Entsprechende vertragliche Regelungen für jedes Geschäftsmodell sowie vergaberechtliche Fragen werden behandelt. Die Handlungsempfehlungen an die Politik sind: Es stehen sowohl die Technologien als auch die Geschäftsmodelle mit dem entsprechenden rechtlichen Rahmen zur Verfügung, um Erneuerbare Energien an Verkehrsträgern wirtschaftlich zu nutzen und den dringend notwendigen Beitrag zu den europäischen und deutschen Klimazielen zu leisten. Hindernisse können überwunden werden, indem Erfahrungen aus Pilotprojekten zügig auf den weiteren Zubau übertragen werden. Der Zubau sollte jetzt starten. Schnell umsetzbare Lösungen wie die Ausstattung von Eigenbetrieben mit PV-Dach- oder Freiflächenanlagen sollten unmittelbar begonnen werden. Für die mittel- und langfristige Dynamik beim Ausbau empfehlen wir eine Roadmap, die stufenweise zum Ziel eines emissionsfreien Betriebs der Verkehrsträger bis spätestens 2045, aber möglichst früher führt.

Das vorliegende Forschungsprojekt untersucht das techno-ökonomische Potenzial erneuerbarer Energien für eine regionale und übergreifende Versorgung der Infrastruktur der Verkehrsträger Straße, Autobahn, Schiene und Wasserstraße. Dafür werden zunächst drei regional begrenzte Untersuchungsgebiete identifiziert, die durch eine Kombination aus relevanten Verbrauchern der Verkehrsträger sowie attraktiven Potenzialen für die Stromerzeugung durch Photovoltaik (PV)- oder Kleinwindenergieanlagen gekennzeichnet sind. Modellbasiert wird das regionale Versorgungspotenzial erneuerbarer Energien im techno-ökonomischen Optimum analysiert. Für eine techno-ökonomisch optimale verkehrsträgerübergreifende Versorgung müssen neben vorhandenen Aufdach-PV-Potenzialen auch größere PV-Freiflächenpotenziale erschlossen werden. Durch den Ausbau von PV und Batteriespeichern kann gebietsübergreifend mehr als die Hälfte der stündlichen Stromverbräuche der Verkehrsträger in den Untersuchungsgebieten gedeckt werden. Das hohe Versorgungspotenzial erneuerbarer Energien resultiert zum einen aus Synergieeffekten durch die zeitliche Korrelation des Verbrauchs von Straßentunneln, Bahnunterwerken sowie Ladevorgängen von Elektrofahrzeugen mit der Solarstromerzeugung und zum anderen aus Skaleneffekten, die durch die verkehrsträgerübergreifende Potenzialerschließung verschiedener Verbraucher gehoben werden. Die regionale Versorgung mit erneuerbarer Energie führt im Analysezeitraum fast zu einer Halbierung der CO2-Emissionen der Stromversorgung sowie zu einer signifikanten Ersparnis von Stromversorgungkosten. Das wirtschaftliche Potenzial wird dabei maßgeblich von der Anbindung der Erzeugungsanlagen zum jeweiligen Verbrauchsstandort beeinflusst. Ist die Erzeugungsanlage direkt an den Verbrauchsstandort angeschlossen, können Netzentgelte, Steuern und Umlagen eingespart werden. Wird hingegen das öffentliche Stromnetz genutzt, reduziert dies die Ersparnis deutlich. Im Optimum sind Erzeugungsanlagen so dimensioniert, dass phasenweise deutlich mehr Strom erzeugt als selbst verbraucht wird. Für die Vermarktung dieser Überschusserzeugung bietet sich eine staatliche (EEG-) Förderung mittels fester Einspeisevergütung oder im Marktprämienmodell an. Das Vermarktungspotenzial außerhalb der staatlichen Förderung ist aufgrund der unattraktiven Einspeiseprofile der Reststrommengen begrenzt. Dennoch gibt es sinnvolle Anwendungsfälle für einen verkehrsträgerübergreifenden Stromaustausch mittels langfristiger Stromlieferverträge, wenn eine Synergie zwischen Stromverbrauch der Abnehmer und Solarstromerzeugung besteht, wie zum Beispiel durch die adaptive Beleuchtung von Straßentunneln. Kann der Stromverbraucher direkt an die Erzeugungsanlage angeschlossen werden, ist eine Abnahme der Überschusserzeugung durch die Einsparung von netzseitigen Kosten auch wirtschaftlich sinnvoll.