Ganzheitliche Betrachtung
Während viele Einzeltechnologien der Energiewende heute schon weitgehend technisch verfügbar sind, werden jetzt erst langsam die großen Herausforderungen bei ihrer Integration in ein zunehmend sektorübergreifendes Gesamtenergiesystem deutlich. Strategien für die nächsten Phasen der Energiewende müssen zunehmend eine ganzheitliche Betrachtung des Energiesystems mit Verknüpfungen der Wärme-, Strom- und Mobilitätssektoren in den Blick fassen. Sie betreffen die Versorgung eines einzelnen Gebäudes über Quartiere bis hin zu Regionen.
Dafür braucht es Instrumente zur Bewertung der Rolle von Einzeltechnologien im Gesamtenergiesystem Strom-Wärme-Mobilität, wobei technologische, energetische, ökologische und ökonomische Aspekte zu berücksichtigen sind.
Bisher zeigen jedoch viele Ansätze zur Kombination und Systemintegration sowohl ökonomisch als auch energetisch eher niedrige Gesamteffizienzen. Dies ist vor allem auf nicht optimal abgestimmte Systemkomponenten und verbesserungsbedürftige Regelsysteme zurückzuführen. Um die sich aus der Kombination der verschiedenen erneuerbaren Energieträger ergebenden Vorteile auszuschöpfen, müssen zum einen die Systemkomponenten für die Teilanwendungen optimiert und leicht verschaltbar gestaltet werden.
Zusammenspiel der Netze
Bedingt durch die Notwendigkeit von Energiespeicherfunktionen sowie Last- und Erzeugungsmanagement rückt ein Zusammenspiel der Stromnetze mit thermischen Energienetzen und Netzen bzw. Speichern chemischer Energieträger (Gas, Wasserstoff etc.) in den Fokus, auf das die Systemtechnik von Erzeugern und Verbrauchern eingerichtet sein muss.
Pluspunkte für Systemintegration und Sektorenkopplung
Minderung von CO2-Emissionen
Verringerung der Gesamtinvestitionen in erneuerbare Energieerzeuger und Netze
Gewährleistung einer hohen Versorgungssicherheit, da die zunehmende Dynamik in den Energienetzen durch Kompensationsmöglichkeiten gedämpft wird
Forschungs- und Entwicklungsbedarf für Systemintegration und Sektorenkopplung
Es besteht ein umfassender F&E-Bedarf zur Untersuchung systemtechnischer Fragestellungen der Sektorkopplung:
Potenziale und Systemansätze für die sinnvolle Kopplung der Sektoren Strom, Wärme, chemische Energieträger und Mobilität
praxisnahe Methoden für die technische Planung der Systemintegration/Sektorkopplung (u.a. Beschreibung und Darstellung der komplexen Systeme, Systemoptimierung, Variantenbewertung)
Steuer- und Regelstrategien für intelligente Komponenten der Sektorkopplung
Entwicklung und Standardisierung intelligenter und flexibler Verbundsystemregler und Netzbetriebsmittel (sowohl Hardware als auch Konzepte)
Verknüpfung der Energienetze (Strom, Wärme, Gas)
Power-to-X Anwendungen und Konzepte (vgl. Kap. Energiespeicher und Energiewandler)
Konvergenzmöglichkeiten von Strom- und Gasnetzen zur Erschließung von Power-to-Gas-Potenzialen
im Strom-Wärme-Mobilitäts-System praktische Erprobung von Technologien und Betreibermodellen für Sektorkopplung in „Living Labs“
Weiterer F&E-Bedarf besteht für:
EE-Einspeisezeitreihen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung für die Netz- und Systemmodellierung
Entwicklung von Open-Source-Stromnetzmodellen und Simulation großer Netzwerke
Geoinformationssystem-basierte Modelle zur Optimierung von städtischen Energieinfrastrukturen
Bewertung des Systemverhaltens in Abhängigkeit der räumlichen Verteilung von Erneuerbaren und Flexibilitätsoptionen sowie der Netzstruktur
Aktuelle Materialien
Hier sehen Sie einzelne Artikel zum Thema „Systemintegration und Sektorenkopplung“. Eine komplette Übersicht über alle Publikationen finden Sie im Publikationsbereich.
Article from "Forschungspolitische Papiere des FVEE"
Handlungsempfehlungen für die nächste Phase der Energiewende – Integration des Energiesystems vorantreiben
Um die Treibhausgasminderungsziele zu erreichen und die Abhängigkeit von fossilen Energieimporten zu reduzieren, müssen die erneuerbaren Energien sehr viel stärker…
Article from "Themenhefte"
Themen 2023 – Forschung für ein resilientes Energiesystem in Zeiten globaler Krisen
Diese Broschüre informiert über die Forschungsthemen im FVEE zu: Energiebereitstellung Systemkomponenten Energienutzung Energiesystemgestaltung Außerdem finden Sie hier die Ziele des…
Article from "Vortragsfolien"
Leistungselektronik – Forschung und Entwicklung für die Energiewende (Strauß – IEE)
Energiewende ermöglichen durch Niederspannungsbetriebsführung (Schön – IEE)
Energiesystem-Resilienz in Szenarien und Transformationspfaden (Gils – DLR)
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Expert*innen
CAE
Dr. Bastian Büttner
Integration in Quartierskonzepte
CAE Center for Applied Energy Research e.V. Magdalene-Schoch-Str. 3, 97074 Würzburg