Wege zur regenerativen Stromversorgung

Ausgehend vom heutigen Status Quo mit gut 30 % regenerativem Energieanteil (RE) im deutschen Stromsektor sind grundsätzlich zwei Strategien denkbar, um in einigen Jahrzehnten zu einer beinahe vollständig regenerativen Versorgung zu gelangen. Die erste Strategie setzt vorrangig auf den Ausbau variabler Erzeugung mit Windkraft und Photovoltaik und deren Ergänzung durch innovative Speichertechnologien, verstärkten Ausbau der Stromnetze und weiterer Flexibilisierungsmaßnahmen sowie konventionelle Backup-Kraftwerke auf der Basis von Erdgas und Kohle. Deutlich seltener wird die Strategie eines gleichmäßigen, abgestimmten Ausbaus sowohl variabler regenerativer Quellen als auch Dargebots unabhängiger regenerativer Quellen wie Wasserkraft, Biomasse, Geothermie und thermische Solarkraftwerke untersucht. Mit ihr gehen deutliche Vorteile einher, wie eine Modellanalyse zeigt

Wärmespeicherkraftwerke – Ist ein erneuerbarer Stromanteil von 90 % bis 2040 machbar und bezahlbar?

Das Phänomen der zunehmend fluktuierenden Residuallast im Stromsektor führt zu einer stetigen Verringerung der Auslastung und Wirtschaftlichkeit thermischer Kraftwerke, deren sicher abrufbare Leistung während längerer Dunkelflauten jedoch weiterhin noch gebraucht wird. Dabei besteht der Anspruch, auch die Residuallast langfristig mit erneuerbarer Energie zu decken. Ein Lösungsansatz für dieses Problem wurde in einem früheren Beitrag über Wärmespeicherkraftwerke vorgestellt („et“ 11/2020). Im vorliegenden Artikel wird diskutiert, wie der Weg dorthin aussehen könnte und welche Herausforderungen dabei gemeistert werden müssen

DESERTEC: Europe - Middle East - North Africa cooperation for sustainable energy

The DESERTEC concept for energy, water, and climate security was published by the Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC) a decade ago in late 2007 in form of a whitebook presented at the European Parliament. Being as fascinating as resilient, it created big expectations and a considerable hype that was tangible in many international public and political discussions. Nevertheless, the original concept was lost on the way, when a multitude of experts and consultants started to speculate about a futuristic infrastructure called supergrid instead of concentrating on a concrete first point-to-point power line interconnecting a flexible solar power plant in the desert (provider) with a demand center in Europe (offtaker). The article at hand explains the original concept, diversions that lead to failure, and options to restart a concrete business case for a solar energy partnership in the EUMENA region

Potential of Concentrating Solar Power Plants for the Combined Production of Water and Electricity in MENA Countries

The widening gap between consumption and availability of water poses a serious threat to a sustainable socioeconomic development of the Middle East and North Africa (MENA) countries and calls for an even larger augmentation of water supply using seawater desalination. However, these plants are affected by high specific energy consumption, while the uncertainty about fossil fuel prices in the future represents a severe problem. Within this study long-term scenarios for water and electricity demand based on potential assessment of renewable energies have been developed. The results provide baseline information for decision makers for the establishment of a favourable framework for the deployment of concentrated solar power and desalination plants. Finally, this paper points out the importance to start a paradigm change in water and electricity supply as soon as possible, in order to meet the requirements for low cost water and electricity and to avoid conflicts related to water scarcity

Wärmespeicherkraftwerke – Ein Pfad zu einhundert Prozent erneuerbarer Stromversorgung

Die stark intermittierende Residuallast ist nach wie vor eine schwierige Hürde auf dem Weg der Transformation zu einer erneuerbaren und sicheren Energieversorgung. Ein Lösungsansatz zur Deckung der Residuallast mit Wärmespeicherkraftwerken wurde in früheren Beiträgen in den Energiewirtschaftlichen Tagesfragen Heft 11/2020 und Heft 5/2021 vorgestellt. Im vorliegenden Beitrag wird diskutiert, wie der Weg zu 100% erneuerbarer Versorgung im deutschen Stromsektor aussehen könnte

Storage plants - a solution to the residual load challenge of the power sector?

The concept of a multi-functional energy system, called storage plant, as a possible solution to cover the variable residual load that appears in most countries after introducing renewables in the power sector. A storage plant consists of a photovoltaic power plant, a heat storage system with electric heater to transform solar power, a steam power cycle to convert stored heat to dispatchable power, a backup heating unit for the storage based on the combustion of biomass or other renewable hydrocarbons, and a gas turbine with waste heat recovery for peak loads. After explaining the storage plant concept, the paper describes a simulation model of the German power sector and its transformation from the year 2020 with roughly 40% renewable electricity share to 2040 with a hypothetic 90% renewable electricity share

Brennstoffverbrauch verschiedener Lösungen zur Deckung der Residuallast im Vergleich

Die zuverlässige, flexible und langfristig auch erneuerbare Deckung der Residuallast im Stromsektor stellt eine Schlüsselherausforderung der Energiewende dar. Zur Überbrückung unregelmäßiger und teils langer Dunkelflauten werden letztendlich thermische Kraftwerke in Kombination mit gut speicherbaren Brennstoffen gebraucht, die jederzeit sicher abgerufen werden können. Der vorliegende Beitrag vergleicht verschiedene Optionen zur Deckung der Residuallast im Hinblick auf ihren Brennstoffverbrauch. Erneuerbarer Brennstoff ist ein äußerst knappes Gut, weshalb er mit höchstmöglichem Wirkungsgrad in Strom umgewandelt werden muss. Biomasse ist eine der wenigen verfügbaren Optionen, deren Nutzung durch moderne Verfahren in Zukunft noch weiter verbessert werden kann und muss, um die sichere Deckung der Residuallast zu gewährleisten