Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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Interaction of energy storage technologies and synthetic fuels in long-term decarbonization scenarios

2021 , Böttger, Diana , Kost, Christoph , Wrede, Daniel , Lux, Benjamin , Fleiter, Tobias , Pfluger, Benjamin , Heilig, Judith , Gerhardt, Norman , Haendel, Michael

With the 2015 Paris Climate Agreement, the international community has reaffirmed its commitment to tackle anthropogenic climate change with the goal of limiting the global average temperature increase below 1.5 °C, but to a maximum of 2 °C above pre-industrial levels. Against this background, we examine scenarios for a complete decarbonisation of the European energy supply. Since such scenarios are based on a high expansion of weather-dependent renewable energy sources, the question arises, which flexible technologies are necessary to balance supply and demand in such energy systems. In this paper, a scenario analysis shows which capacity or volume of energy storage, power interconnectors and synthetic fuels are needed in decarbonization scenarios. To address this research question three different energy system models are applied. These models cover Europe and Germany, respectively, and are able to explain different results of the single models based of the corresponding model characteristics. The paper concludes that the power sector is able to cover a considerable share of the energy demand in the heat and transport sector with the help of flexible sector coupling technologies such as heat pumps and electric mobility. All considered models manage to find solutions for a deep decarbonization if flexibility and storage option are available.

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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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