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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Erneuerbare Energie, Netze und Speicher

Übertragungsnetz in DeutschlandCopyright: IEK-3, Forschungszentrum Jülich

Zur Erfüllung der EU-Emissions-minderungsziele wird ein hoher Anteil erneuerbarer Energien (EE) an der Stromerzeugung benötigt. Jedoch stellt ein solches zukünftiges Energiesystem mit einem zeitlich stark schwankenden EE-Stromangebot Herausforderungen, die gelöst werden müssen. Zu den Herausforderungen gehören insbesondere die zeitliche und räumliche Diskrepanz zwischen Stromnachfrage und EE-Stromangebot. Im Stromsektor können Speicher für elektrische Energie und verstärkte Stromnetze zur Verringerung der Diskrepanz genutzt werden.

Das Problem der zeitlichen und räumlichen Diskrepanz zwischen Stromnachfrage und schwankendem EE-Stromangebot kann ebenfalls durch eine Verbindung der Sektoren - Strom, Verkehr, Wärme – wesentlich verringert werden. So können z.B. zukünftig nicht anderweitig nutzbare Stromüberschüsse durch verschiedene Technologien für die Erzeugung von Wasserstoff, Wärme, Brennstoffe, Chemikalien und Gas (Power-to-X) umgewandelt werden. Insbesondere die Umwandlung zu Wasserstoff als Energiespeicher- und trägermedium ist vielversprechend, indem es unterschiedliche Sektoren miteinander koppelt und somit Synergieeffekte, zeitliche und räumliche Flexibilität erzielt.

Um Aussagen zu den Synergieeffekten, einer optimalen Verteilung von Erzeugungskapazitäten sowie dafür notwendigen Infrastrukturen machen zu können, bedarf es einer hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung der Energiesystem-Simulationen, wie z.B.

  • der optimal verteilten EE-Kapazitäten
  • den detaillierten EE-Produktionsprofilen unter Berücksichtigung von Klimaszenarien
  • den sektorspezifischen Energienachfrageprofilen
  • den realistischen Stromnetzflüssen im Stromnetz

Die im Institut entwickelten Simulationen sind Python basiert und nutzen eine Vielzahl von Open Source Werkzeugen. Dabei dient QGIS als GIS Visualisierungs- und Modifikationswerkzeug. Außerdem werden physikalische Simulationen von EE-Systemen und unterschiedlichste Python Module zur Modellierung des Stromnetzes eingesetzt. Zur Bewältigung des großen Rechen- und Datenaufwandes der Analysen wird ergänzend das In-House Computer Cluster genutzt.


Zusatzinformationen

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Martin Robinius
Telefon: +49 2461 61-3077
E-Mail: m.robinius@fz-juelich.de

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