IEA ES Task 35: Flexible Sektorkopplung durch Implementierung von Energiespeicher

Das Erreichen höherer Anteile fluktuierender erneuerbarer Energien (VRE) im Stromnetz kann eine Reihe von Problemen verursachen. Eine Option zur Bewältigung dieser Herausforderungen ist die Verteilung von Strom aus erneuerbaren Energien auf die Sektoren Heizung/Kühlung und Mobilität, die für etwa 75 % des Endenergiebedarfs verantwortlich sind.

Task 35 des IEA Energy Storage TCP bearbeitete Flexible Sektorkopplung (FSC) durch Implementierung von Energiespeichern und untersuchte die Rolle von Energiespeichern im Zusammenhang mit dem Konzept der Sektorkopplung.

Die Energiespeicherung erhöht die Flexibilität des gesamten Energiesystems. Mögliche Energiespeichertechnologien sind thermische, chemische und elektrische Energiespeicher.

Nach der Task 35 FSC-Definition sind fünf Pfade möglich, die von erneuerbarem Strom über die drei Arten von Energiespeichern zu den beiden Verbrauchssektoren Wärme und Mobilität führen. Die Pfade umfassen bekannte Konzepte wie Power-to-Heat, Power-to-Gas, Power-to-Fuel und E-Mobilität, siehe die nächste Abbildung.

In Task 35 entwickelte eine Gruppe internationaler Experten für Energiespeicher und Energiesysteme das Konzept für FSC, sammelte FSC-Anwendungsbeispiele, untersuchte die Vorteile von FSC für multi-Energiesysteme auf lokaler Ebene und führte eine nationale Energiesystemanalyse zum Einfluss von FSC für Deutschland im Jahr 2050 als Referenzfall durch.

Empfehlungen für politische Entscheidungsträger sind: 

• eine stabile und integrierte Politik, um die Kopplung des Energiesektors zu unterstützen;
• Abschaffung von Mehrfach-Energiesteuern über die FSC-Wertschöpfungsketten; 
• Anreize für die Minimierung der Kürzung von VRE.

In 15 Beispielen für FSC wird die Bandbreite von Energiespeichertechnologien herausgestrichen – Batterien, Heißwasserspeicher, unterirdische thermische Energiespeicherung, fortschrittliche Konzepte der Wärme- und Kältespeicherung, Wasserstoffspeicherung und synthetischen Kraftstoffen. Verbleibende Hindernisse für die Marktintegration sind Herausforderungen bei der Systemintegration, einschließlich der Integration der Steuerung und der Schnittstellennormung, regulatorische Hindernisse, nicht flexible Stromtarife und Fragen der Hochskalierung/Technik.

Durchgeführte Studien zu lokalen Energiesystemen zeigen im Detail, wie wichtig FSC, hauptsächlich der Power-to-Heat- oder Power-to-Cold-Pfad, für die Integration von erneuerbarem Strom ist.

Um ein dekarbonisiertes deutsches Energiesystem im Jahr 2050 zu modellieren, wurde ein Referenz-Energiesystem basierend auf dem Projekt Heat Roadmap Europe in der Software EnergyPLAN implementiert. Der Einfluss der installierten Energiespeicherkapazität in fünf verschiedenen Anwendungen (Fernwärme, Fernkälte, individuelle Heizung, Wasserstoff und Elektrofahrzeuge) auf das nationale Energiesystem wurde untersucht. In vielen Fällen würde eine Verdoppelung der Energiespeicherkapazität im Vergleich zum Referenzsystem sowohl zu einer Reduzierung des Primärenergieverbrauchs als auch zu einer Senkung der Gesamtsystemkosten führen. Weitere anwendungsspezifische Vorteile verdeutlichen den Wert von FSC für das Energiesystem.

Dänemark, Deutschland (Leitung), Frankreich, Italien, Japan, Kanada, Korea, Niederlande, Österreich, Schweden, Schweiz, Türkei, Großbritannien

Projektleitung

Wim van Helden
AEE INTEC
Feldgasse 19, 8200 Gleisdorf
E-Mail: w.vanhelden@aee.at

Projektpartner

Gerhard Totschnigg
AIT
E-Mail: gerhard.totschnig@ait.ac.at

Fabian Ochs
UIBK
E-Mail: fabian.ochs@uibk.ac.at