Virtuelles Institut: Strom zu Gas und Wärme - Intelligente Flexibilisierung des Energiesystems in NRW

  • Projekt-Nr.150331
  • Laufzeit 12/2014 - 12/2017

Die Transformation der deutschen Energieversorgung im Rahmen der Energiewende stellt eine enorme Herausforderung für die folgenden Jahrzehnte dar. Durch den weiteren Ausbau von erneuerbaren, fluktuierenden Erzeugungsanlagen entstehen zunehmend zeitliche und örtliche Differenzen zwischen der Stromerzeugung und der Stromnachfrage. Dies macht im Zeitverlauf verschiedene Flexibilitätsmaßnahmen erforderlich, um Erzeugung und Nachfrage möglichst effizient und kostengünstig in Einklang zu bringen und dabei die notwendige Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Aufgrund der Verzögerungen beim Netzausbau für den räumlichen Ausgleich gewinnen Maßnahmen für den zeitlichen Ausgleich zunehmend an Bedeutung. Dazu gehören insbesondere Demand-Side-Management (DSM) sowie die Umwandlung von erneuerbarem (Überschuss-)Strom zu Wärme (Power-to-Heat, PtH), zu Gasen (Power-to-Gas, PtG) oder auch zu chemischen Produkten (Power-to-Chemicals, PtC) und Kraftstoffen (Power-to-Fuel, PtF). Die zuletzt genannte, vielseitige Technologiefamilie wird häufig zu Power-to-X zusammengefasst. Dadurch rückt zudem eine verstärkte Kopplung der verschiedenen Sektoren, wie z. B. Strom, Gas und Wärme, Industrie oder Mobilität, immer weiter in den Fokus der Forschung.

Im "Virtuellen Institut - Strom zu Gas und Wärme" arbeiten acht Institute aus NRW im Auftrag der Landesregierung zusammen an einer Weiterentwicklung der Technologien sowie an der Entwicklung von Ausbau- und Einsatzstrategien für das deutsche Energiesystem. Die Koordination erfolgt durch das Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. und das Energiewirtschaftliche Institut an der Universität zu Köln. Weitere Partner sind das Forschungszentrum Jülich mit den Arbeitsgruppen IEK-3 und IEK-STE, das Wuppertal Institut, das Zentrum für Brennstoffzellentechnik, Fraunhofer UMSICHT und der Lehrstuhl "Technische Chemie" der Ruhr-Universität Bochum.

Das Wuppertal Institut untersucht als Teil der Gruppe "Systemanalyse" den Einsatz der Technologien im Zusammenspiel mit anderen Komponenten des Energiesystems im Rahmen der Energiesystemmodellierung. Neben der Entwicklung und Analyse von Zukunftsszenarien befasst sich das Wuppertal Institut zudem mit einer multikriteriellen Standortbewertung für künftige PtG-Kapazitäten sowie mit Technologien, Potenzialen und Perspektiven von PtH in der Industrie.