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Flexibilitätsoptionen und Power-to-X

Für das Energiesystem der Zukunft sind flexible Verbraucher wichtig, um mehr volatile, erneuerbare Erzeuger zu integrieren und zu speichern.

Flexibilisierungsoptionen und Power-to-X; © iStock; Bubaone

Flexibilitätsoptionen und Power-to-X
Darstellung unterschiedlicher Umwandlungs- und Nutzungspfade (Virtuelles Institut - Strom zu Gas und Wärme) © GWI

Flexibilität durch Technologie

Immer mehr Strom wird aus Erneuerbaren Energien gewonnen. Bereits heute gibt es mehr als 1,9 Mio. dezentrale Erzeugungsanlagen in Deutschland, die grünen Strom aus Wind, Photovoltaik und Biomasse ins Stromnetz einspeisen. Diese Stromeinspeisung ist in hohem Maße volatil, sodass Bedarf und Angebot durch intelligente Lösungen aufeinander abgestimmt werden müssen. Dies bedarf einer zunehmenden Flexibilisierung der beteiligten Akteure im gesamten Energiesystem. Diese Flexibilität kann durch unterschiedliche Technologien direkt bei den Erzeugern und Verbrauchern, als auch teilweise in den Netzen und Speichern umgesetzt werden.

Um diese Flexibilisierung erreichen zu können sind verschiedene technisch-systemische Lösungsansätze notwendig. Flexibilität kann durch verschiedene Technologien wie z. B. Power-to-X erreicht werden. Dabei werden ungenutzte Stromerzeugungsmengen in thermischen oder chemischen Zwischenprodukten gespeichert um diese zeitlich und regional entkoppelt wieder zu nutzen. Eine zunehmende Bedeutung haben dabei Speicher- und weitere Flexibilitätsoptionen, wie zum Beispiel Demand-Side-Management (DSM), Power-to-Heat (PtH), Power-to-Gas (PtG) oder auch die Erzeugung von chemischen Produkten (PtC) oder Kraftstoffen (PtF).

Eine intelligente Kopplung der verschiedenen Sektoren und Energieträger rückt dabei immer weiter in den Fokus der Forschung und Umsetzung. So werden unter anderem unterschiedliche Flexibilitätsoptionen an einer Experimentierplattform am GWI in der Praxis demonstriert und untersucht.

Um strategische Entscheidung hinsichtlich der Technologie- oder Infrastrukturauswahl zu treffen ist es wichtig, viele unterschiedliche Aspekte zu betrachten und zu bewerten. Aus diesem Grund beschäftigt sich das GWI mit sektoren- und regionenübergreifenden Systemanalysen, um Handlungsempfehlungen und Entscheidungen zu unterstützen.

Power-to-X

PtX-Technologien werden nach thermischer (PtH – Power-to-Heat) und chemischer Speicherung (PtG – Power-to-Gas, PtC – Power-to-Chemicals, PtF – Power-to-Fuels) unterschieden. Diese Technologien dienen der zeitlichen aber auch räumlichen Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch von Elektrizität durch Umwandlung in einen anderen Energieträger bzw. ein chemisches Produkt. Der sektorenübergreifende Charakter von PtX kann eine effiziente Treibhausgasreduktion der Gesamtwirtschaft unter Nutzung vielfältiger Potenziale und Synergien unterstützen. Man spricht in diesem Kontext von Sektorenkopplung und dem Aufbau eines gekoppelten Energiesystems.