Systemintegration und Sektorenkopplung

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.

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