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  • Flexibilitätsoptionen im integrierten Strom-, Gas- und Wärmesystem


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  • Systembetrachtungen

    Welche Rolle die unterschiedlichen Flexibilitätsoptionen im Energiesystem einnehmen, hängt im Wesentlichen davon ab, inwieweit die einzelnen Technologien in Konkurrenz zueinander stehen oder sich sinnvoll ergänzen.

    Im Rahmen des Virtuellen Instituts Strom zu Gas und Wärme werden sowohl die relevanten Einzeltechnologien als auch die Systempfade im Spannungsfeld des Gesamtenergiesystems technologisch, ökonomisch und ökologisch untersucht. Neben der Betrachtung unterschiedlicher Power-to-X (PtX)-Szenarien wird eine Systemmodellierung zur Identifikation von innovativen und zukunftsfähigen Anwendungen zur Transformation des Industriesektors in NRW durchgeführt. Zusätzlich werden einzelne Flexibilitätstechnologien und Technologiepfade durch Life Cycle Assessment und Kritikalitätsanalysen beurteilt. Als neuer Schwerpunkt wird zusätzlich der Verkehrssektor in NRW betrachtet. Hier werden u.a. eine Roadmap und Handlungsempfehlungen für den Einsatz alternativer Kraftstoffe entwickelt.


    Das Virtuelle Institut liefert  wichtige Beiträge, um Systemzusammenhänge zu verdeutlichen und das Energiesystem für unterschiedliche Zukunftsszenarien zu modellieren.

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  • Demonstration und Technologieoptionen

    Die Sektorenkopplung zwischen Strom-, Gas- und Wärmesystem sowie Mobilität oder Industrie, die Flexibilisierung beim Anlagenbetrieb und eine Weiterentwicklung der Speichersysteme sind notwendige Bausteine für eine erfolgreiche Energiewende. Die neuen Anforderungen setzen eine gute Systemintegration aller Anlagenkomponenten voraus. 


    Innerhalb des Virtuellen Instituts Strom zu Gas und Wärme wurde bereits die Infrastruktur für eine Plattform zur Untersuchung von Flexibilitätstechnologien geschaffen, in die die Anlagen mehrerer Partner integriert wurden. Geplant sind die Optimierung bestehender Anlagen sowie eine Leistungssteigerung. So erfolgt eine Skalierung des Elektrolyse-Stacks für einen Einsatz im MW-Bereich und die verfahrenstechnische Auslegung einer Methanisierungsanlage mit 100 kW Leistung unter Berücksichtigung einer optionalen, modularen Erweiterung bis in den MW-Bereich. Dabei werden Optimierungsansätze zur Steigerung der Flexibilität von Elektrolyse und Methanisierung erarbeitet. Hierfür wird u.a. ein dynamisches Modell der Demonstrationsanlage entwickelt und validiert.

    Als Ergänzung wird eine Power-to-Heat (PtH)-Anlage in die Demonstrationsanlage eingebunden. Außerhalb der Demonstrationshalle werden außerdem Hybridsysteme zum flexibilitätssteigernden Einsatz in Wohngebäuden getestet. Neben den genannten PtH- und Power-to-Gas (PtG)-Technologien wird die experimentelle Betrachtung durch die Entwicklung eines PtX-Verfahrens zur Herstellung von Butadien ergänzt.

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