Systemintegration und Sektorenkopplung

Systemintegration und Sektorenkopplung

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.

Materialien zum Thema Systemintegration und Sektorenkopplung

Unsere Expert*innen für Systemintegration und Sektorenkopplung

Grafik zur Kopplung der Energiesektoren Strom, Wärme und Verkehr

AEE Sektorenkopplung

Sektorenkopplung ©AEE

Gesamteffizienz steigern

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.

Artikel aus "Forschungspolitische Papiere des FVEE"

Handlungsempfehlungen für die nächste Phase der Energiewende – Integration des Energiesystems vorantreiben

Systemintegration und Sektorenkopplung

Um die Treibhausgasminderungsziele zu erreichen und die Abhängigkeit von fossilen Energieimporten zu reduzieren, müssen die erneuerbaren Energien sehr viel stärker…

Artikel aus "Themenhefte"

Wasserstoff als zentraler Baustein der Sektorenkopplung

Systemintegration und Sektorenkopplung

Eine zentrale Herausforderung für das zukünftige CO2-neutrale Energiesystem ist, wie mit regenerativer Energie bei möglichst geringen Gesamtsystemkosten ein zu allen…

Resiliente und kosteneffiziente Stromnetze für die europäische Energieversorgung

Systemintegration und Sektorenkopplung

Themen 2020: Forschung für den European Green Deal

Systemintegration und Sektorenkopplung
Kostenfrei bestellen

Mit dem Green Deal will Europa bis 2050 der erste klimaneutrale Kontinent werden. Der FVEE zeigte auf seiner Jahrestagung 2020…

Wasserstoff als Fundament der Energiewende für den Brückenschlag zwischen den Sektoren

Systemintegration und Sektorenkopplung

Auf dem Weg zur klimaneutralen Industrie – Herausforderungen und Strategien

Systemintegration und Sektorenkopplung

Artikel aus "Programmbroschüren"

Energienetze: Stromnetze, Wärmenetze, Systemintegration und Sektorkopplung

Systemintegration und Sektorenkopplung

     

Forschungsziele 2019

Systemintegration und Sektorenkopplung
Kostenfrei bestellen

Diese Broschüre informiert über die Forschungsthemen im FVEE zu: Energiebereitstellung Systemkomponenten Energienutzung Energiesystemgestaltung Außerdem finden Sie hier die Ziele des…

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Expert*innen

DBFZ

Kerstin Wurdinger

DBFZ
Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH
Torgauer Str. 116, 04347 Leipzig
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DLR

Prof. Dr. Carsten Agert

DLR
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Linder Höhe, 51147 Köln
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Fraunhofer IEE

Dr. Reinhard Mackensen

Energiewirtschaft und Netzbetrieb; Sektorkopplung, Integration EE in Regionen
Reinhard Mackensen Fraunhofer IWES
Fraunhofer IEE
Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik
Joseph-Beuys-Straße 8, 34117 Kassel
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Fraunhofer IEE

Dr. Dietrich Schmidt

Gesamtsystembetrachtung, Wärmenutzung; Quartierslösungen, Niedertemperaturfernwärmesysteme; Gebäude- und Quartierskonzepte; Energiemanagement, gebäudeintegrierte PV
Fraunhofer IEE
Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik
Joseph-Beuys-Straße 8, 34117 Kassel
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Fraunhofer ISE

Prof. Dr. Christoph Wittwer

Systemintegration und Netze für Strom, Wärme, Gas
Fraunhofer ISE
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)
Heidenhofstr. 2, 79110 Freiburg
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ISFH

Peter Pärisch

ISFH
Institut für Solarenergieforschung GmbH
Am Ohrberg 1, 31860 Emmerthal
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ISFH

Dr. Raphael Niepelt

ISFH
Institut für Solarenergieforschung GmbH
Am Ohrberg 1, 31860 Emmerthal
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IZES

Dr. Bodo Groß

IZES
Institut für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsysteme gGmbH
Altenkesseler Straße 17, Geb. A1, 66115 Saarbrücken
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IZES

Juri Horst

IZES
Institut für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsysteme gGmbH
Altenkesseler Straße 17, Geb. A1, 66115 Saarbrücken
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Jülich

Felix Kullmann

Jülich
Forschungszentrum Jülich GmbH
Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich
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Jülich

Prof. Dr.-Ing. Jochen Linßen

Jülich
Forschungszentrum Jülich GmbH
Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich
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Jülich

Prof. Dr. Andrea Benigni

Jülich
Forschungszentrum Jülich GmbH
Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich
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Jülich

Prof. Dr.-Ing. Detlef Stolten

Jülich
Forschungszentrum Jülich GmbH
Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich
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KIT

Dr.-Ing. Frank Graf

Gasinfrastruktur, Erzeugung EE-Gase, Sektorkopplung
KIT
Karlsruher Institut für Technologie
Kaiserstraße 12, 76131 Karlsruhe
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KIT

Prof. Dr. Veit Hagenmeyer

KIT
Karlsruher Institut für Technologie
Kaiserstraße 12, 76131 Karlsruhe
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KIT

Prof. Dr.-Ing. Dieter Stapf

Biogene Energieträger
KIT
Karlsruher Institut für Technologie
Kaiserstraße 12, 76131 Karlsruhe
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Wuppertal Institut

Frank Merten

Systemanalyse
Wuppertal Institut
Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH
Döppersberg 19, 42103 Wuppertal
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ZAE Bayern

Dr. Andreas Hauer

ZAE Bayern
Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V.
Magdalene-Schoch-Straße 3, 97074 Würzburg
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ZSW

Maike Schmidt

ZSW
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg
Meitnerstraße 1, 70563 Stuttgart
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