Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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  • Publication
    Metastudie Wasserstoff. Was lässt sich aus Energiesystemstudien schlussfolgern?
    ( 2022)
    Wietschel, Martin
    ;
    Hebling, Christopher
    Im Auftrag des Nationalen Wasserstoffrats haben die drei Fraunhofer-Institute ISI, ISE und IEG in einer Metastudie die potentielle Nachfrage nach Wasserstoff sowie Wasserstoffderivaten bis 2050 analysiert. Hierzu wurden aktuelle Systemstudien für die EU und für Deutschland mit Szenarien für einen ambitionierten Klimaschutz analysiert. Die ausgewerteten Studien haben eine (stark techno-ökonomische) Systemsicht aus einer Energieperspektive heraus. Nicht alle Aspekte eines Transformationspfades (z. B. heimische Arbeitsplätze und Wertschöpfung, bestehende Regulierung, beschlossene Fördermaßnahmen etc.) werden dabei berücksichtigt. Diese Studien arbeiten mit Szenarien, die keine Vorhersagen darstellen, sondern die möglichen Entwicklungen und techno-ökonomische Pfade unter verschiedenen Annahmen abbilden.
  • Publication
    Sektorkopplung - was ist darunter zu verstehen?
    ( 2019)
    Wietschel, Martin
    ;
    Plötz, Patrick orcid-logo
    ;
    Klobasa, Marian orcid-logo
    ;
    Müller-Kirchenbauer, Joachim
    ;
    Kochems, Johannes
    ;
    Hermann, Lisa
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    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.
  • Publication
    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.
  • Publication
    Smart grid agent: Plug-in electric vehicle
    ( 2014)
    Dallinger, David
    ;
    Link, Jochen
    ;
    Büttner, Markus
    This study describes a method for programming a plug-in electric vehicle (PEV) agent that can be used in power system models and in embedded systems implemented in real PEVs. Implementing the software in real-life applications and in simulation tools enables research with a high degree of detail and practical relevance. Agent-based programming, therefore, is an important tool for investigating the future power system. To demonstrate the PEV agent behavior, an optimization algorithm is presented and two battery aging methods, as well as their effect on vehicle-to-grid operation, are analyzed. Aging costs based on the depth-of-discharge result in shallow cycles and a strong dependency on driving behavior, because the state-of-charge affects the discharging process. In contrast, aging costs based on energy throughput calculations result in deeper cycles and V2G operation, which is less dependent on driving behavior.