Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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Study on Energy Storage

2023 , Hoogland, Onne , Fluri, Verena , Kost, Christoph , Klobasa, Marian , Kühnbach, Matthias , Khanra, Manish , Antretter, Michelle , Koornneef, Joris , Weijde, Harry van der , Satish, Aravind , Battistutta, Elisa , Veum, Karina , Gorenstein Dedecca, João , Doorman, Anniek , Nuffel, Luc van , Cerny, Ondrej , Breitschopf, Barbara , Herbst, Andrea

Flexibility of energy supply and demand becomes increasingly important with increasing shares of intermittent renewable electricity generation. Energy storage is one of the candidates to provide the required flexibility to the electricity system. Against this background, the Energy Transition Ex-pertise Centre was asked to deliver a study on energy storage to improve the understanding of energy storage technologies, their business case, and best practices for enabling the development of energy storage capacities.

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Einsatz von Wasserstofftechnologien im Energiesystem

2022 , Bard, Jochen , Gerhardt, Norman , Plaisir, Marie , Schröer, Ramona , Held, Anne , Henning, Hans-Martin , Kost, Christoph , Ragwitz, Mario , Pfluger, Benjamin , Reuter, Andreas

Das Kapitel vergleicht die Rolle von Wasserstoff und synthetischen Energieträgern im Energiesystem und diskutiert ausgewählte Aspekte. Hierfür wurden Systemstudien herangezogen, die bestehendeWechselwirkungen zwischen Nachfrage, Erzeugung, räumlicher Verortung der Anlagen und den Aufbau und die Nutzung von Strom-, Gas- und Wärmenetzinfrastruktur berücksichtigen.

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Sektorkopplung - was ist darunter zu verstehen?

2019 , Wietschel, Martin , Plötz, Patrick , Klobasa, Marian , Müller-Kirchenbauer, Joachim , Kochems, Johannes , Hermann, Lisa , Grosse, Benjamin , Nacken, Lukas , Küster, Michael , Naumann, David , Kost, Christoph , Fahl, Ulrich , Timmermann, Daniel , Albert, Denise

Sektorkopplung ist in den letzten Jahren in der Energie- und Klimapolitik als neue Begrifflichkeit aufgetaucht und hat aktuell einen sehr hohen Stellenwert in der energiepolitischen Diskussion als eine der zentralen Maßnahmen zur Minderung der Treibhausgase. Eine Auswertung der Literatur zeigt allerdings, dass für den Begriff Sektorkopplung bislang kein einheitliches Begriffsverständnis existiert. Ausgehend von der Analyse, welche Sektoren überhaupt miteinander gekoppelt werden, welche Technologien unter der Sektorkopplung üblicherweise gefasst werden und welche unterschiedlichen Zielsetzungen mit der Sektorkopplung verfolgt werden, wird in dem Artikel eine breiter gefasste Definition erarbeitet. Diese bezieht sowohl die direkte erneuerbare Stromnutzung wie die Umwandlung von Strom in gas- oder flüssige Brenn- und Kraftstoffe ein. Weiterhin wird gezeigt, dass auch eine Beschränkung auf erneuerbaren Strom nicht zielführend sein muss, sondern auch die Nutzung von konventionellem Strom oder anderer erneuerbaren Energiequellen durchaus einen wertvollen Beitrag für eine Sektorkopplung liefern kann. Neben der Kopplung der Umwandlungs- und Nachfragesektoren kann auch die Verknüpfung von nachfrageseitigen Sektoren untereinander über Infrastrukturen zur Sektorkopplung gezählt werden. Um eine Sektorkopplung zu einem Erfolg zu führen, sind der regulatorische Rahmen anzupassen sowie juristische Aspekte, die mit dem Begriffsverständnis verbunden sind, zu klären.

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Szenarien für ein klimaneutrales Deutschland

2023 , Ragwitz, Mario , Weidlich, Anke , Biermann, Dirk , Brandes, Julian , Brown, Tom , Burghardt, Célia , Dütschke, Elisabeth , Erlach, Berit , Fuss, Sabine , Geden, Oliver , Gierds, Jörn , Jochem, Patrick , Herrmann, Ulrike , Fischedick, Manfred , Kost, Christoph , Luderer, Gunnar , Schäfer, Mirko , Wiese, Frauke , Neuhoff, Karsten , Wagemann, Kurt , Winkler, Jenny , Zachmann, Bastian , Zheng, Lin

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Gesamtsystemtransformation und Emissionspfade zur Klimaneutralität

2021 , Luderer, Gunnar , Günther, Claudia , Sörgel, Dominika , Kost, Christoph , Blesl, Markus , Haun, Matthias , Kattelmann, Felix , Pietzcker, Robert , Rottoli, Marianna , Schreyer, Felix , Sehn, Vera , Sievers, Luisa

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Opportunities and challenges of high renewable energy deployment and electricity exchange for North Africa and Europe - scenarios for power sector and transmission infrastructure in 2030 and 2050

2016 , Boie, Inga , Kost, Christoph , Bohn, Sven , Agsten, Michael , Bretschneider, Peter , Snigovyi, Oleksandr , Pudlik, Martin , Ragwitz, Mario , Schlegl, Thomas , Westermann, Dirk

Climate change and limited availability of fossil fuel reserves stress both the importance of deploying renewable energy sources (RES) for electricity generation and the need for a stronger integration of regional electricity markets. This analysis focuses on North African (NA) countries, which possess vast resources of renewable energy but whose electricity supply is still largely dependent on fossil fuels. An analysis of cost-optimized deployment scenarios for RES is conducted in five NA countries in 2030 and 2050. Three electricity models are combined to derive results covering trans-regional to sub-national level, including a detailed analysis of grid capacities and future transmission challenges. Further, opportunities for integration of European and NA electricity markets are evaluated. Results confirm that, by 2050, high RES shares - close to 100% - are possible in NA. Wind energy is the dominant technology. Concentrated Solar Power (CSP) plants also play an important role with rising RES shares due to the possibility to store thermal energy. Electricity exports to Europe gain particular importance in the period after 2030. Substantial transmission grid reinforcements on AC-level and the construction of a high voltage DC overlay grid are prerequisites for the forecasted scenarios.

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Hydrogen technologies in energy systems

2022 , Bard, Jochen , Gerhardt, Norman , Plaisir, Marie , Schröer, Ramona , Held, Anne , Henning, Hans-Martin , Kost, Christoph , Pfluger, Benjamin , Ragwitz, Mario , Reuter, Andreas

This chapter compares the role of hydrogen and synthetic energy carriers in energy systems and discusses certain aspects of them. To this end, we have examined systemic studies that consider the existing interactions between demand, production, facility locations and the construction and use of power, gas and heating networks.

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Deutschland auf dem Weg zur Klimaneutralität 2045. Ariadne-Report. Zusammenfassung

2021 , Luderer, Gunnar , Günther, Claudia , Sörgel, Dominika , Kost, Christoph , Benke, Falk , Auer, Cornelia , Koller, Florian , Herbst, Andrea , Reder, Klara , Böttger, Diana , Ueckerdt, Falko , Pfluger, Benjamin , Wrede, Daniel , Strefler, Jessica , Merfort, Anne , Rauner, Sebastian , Siala, Kais , Schlichenmaier, Simon

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"SuperGrid" - Das europäisch-nordafrikanische HGÜ-Overlay-Netz der Zukunft

2013 , Bohn, Sven , Boie, Inga , Kost, Christoph , Agsten, Michael , Westermann, Dirk

Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien (EE) wie Sonne, Wind und Wasser ist ein weltweit wachsender Zukunftsmarkt. Sie dient dem Klimaschutz und kann dem Schwinden fossiler Ressourcen entgegenwirken. Dem gegenüber stellt die zunehmende Einspeisung EE jedoch hohe Anforderungen an den Transport und die Verteilung des Stromes durch die Volatilität der EE. Einspeisung, Transport und Verteilung des Stromes gewinnen somit immer mehr an Bedeutung und erfordern einen Ausbau der Stromnetze. Darüber hinaus kommt künftig den Regionen mit einer hohen Verfügbarkeit an EE eine große Rolle zu. Im Rahmen verschiedener Projekte wird evaluiert inwiefern erzeugter Strom aus EE aus z. B. den Regionen Nordafrikas (NA) in die Wirtschaftszentren Süd- und Mitteleuropas transportiert werden kann. In der vorliegenden Veröffentlichung werden die Ergebnisse einer Studie zur Entwicklung des nordafrikanisch-europäischen Stromaustauschs dargestellt. Dabei werden mögliche Entwicklungen für die Stromerzeugung in NA und dem -export nach Europa ermittelt, gegenwärtige Gegebenheiten der Übertragungsnetze analysiert und die Notwendigkeit, Struktur und Art eines überlagernden Netzes bewertet. Angesichts der großen zu übertragenden Leistungen und zu überwindenden Distanzen, sowie anderer technischer Rahmenbedingungen, kommt nach heutigem Stand der Technik lediglich eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) in Betracht. Auf Grund der erzielten Ergebnisse zum Elektrizitätstransport wird das dafür benötigte HGÜ-Netz vorgestellt und die Ausprägung der Stromerzeugung und Netzinfrastruktur in NA detailliert.

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