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Driven by decreasing prices for photovoltaic (PV) systems and incentive programs of different governments, almost 100 GW of PV and over 100 GW of wind turbines (WT) have been integrated in the European power system by 2014. In some areas, the electricity generation already exceeds the demand, curtailing generation or pushing the existing power transmission infrastructure to its limits in certain hours. In order to reach the European Commission's targets for 2050, the integration of renewable energies will require flexibility sources, independent of conventional generation, in order to provide standard security of supply. Together different flexibility sources will ensure the match between demand and supply at any given time. Energy storage systems can provide this flexibility by shifting the load temporally while transmission grids provide the shift of load spatially. Up to a certain extent, transmission capacity and storage capacity can replace each other, i.e. storage can reduce the load on transmission infrastructure by mitigating local peaks in load and/or generation. For the transition to a fully renewable energy system by 2050, major changes have to be achieved in the structure of the power system. The planning tool GENESYS is a holistic approach that optimises the allocation and size of different generation technologies, storage systems and transnational transmission corridors of a European power system. The source code for the mentioned tool is available free of charge under LGPL license. It can be freely parameterized by the user which allows the study of different power systems under individual assumptions with regard to load, generation potential and cost of the different system components. This publication will give an introduction to the planning methodology, the system model and the optimisation approach. Optimisation results obtained with GENESYS for a fully renewable electricity system for Europe and a cost structure expected for 2050 will be presented together with sensitivity analyses ...

Viele alltägliche Produkte enthalten Kohlenstoff - etwa Kunststoffe, Waschmittel und Kosmetika. Heute werden sie größtenteils aus Erdöl und Erdgas hergestellt. Am Ende der Lebensdauer der Produkte gelangt der Kohlenstoff meist in Form von Kohlenstoffdioxid (CO2) in die Atmosphäre und trägt so zum Klimawandel bei. Zukünftig braucht es für solche Produkte klimaneutrale Kohlenstoffquellen oder geschlossene Kohlenstoffkreisläufe. Allerdings werden Biomasse und Recycling als Kohlenstoffquelle voraussichtlich nicht ausreichen. Daher ist die Bereitstellung von Kohlenstoff aus CO2 relevant. Dies bezeichnet man als Carbon Capture and Utilization (CCU): CO2 wird an Industrieanlagen oder aus der Atmosphäre abgeschieden und dann für die Herstellung von Produkten genutzt. Der Impuls der Initiative "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) liefert einen Überblick, inwieweit der Einsatz von CCU möglich, nötig und sinnvoll ist. Zudem werden unter anderem folgende Fragen beleuchtet: Wie wichtig wird CCU im Vergleich zu anderen Kohlenstoffquellen sein? In welchem Umfang kann CCU in Deutschland umgesetzt werden? Wie ist die Klimabilanz von CCU? Welche Rahmenbedingungen sind für den Einsatz von CCU notwendig? Warum ist es für Firmen aktuell wenig attraktiv, CCU-Wertschöpfungsketten zu entwickeln? Die ESYS-Fachleute weisen in der Publikation darauf hin, dass keine überhöhten Erwartungen an CCU gerichtet werden sollten: Die Klimawirkung von CCU ist komplex und aufgrund des hohen Energiebedarfs ist CCU auch langfristig eine teure Klimaschutzoption. Den Kohlenstoffbedarf zu reduzieren, sollte daher unbedingt Vorrang haben, etwa durch mehr Recycling. Gleichwohl benennen die ESYS-Expertinnen und -Experten CCU als einen wichtigen Baustein, um Klimaneutralität zu erreichen. Der regulatorische Rahmen für die CCU-Nutzung sollte bereits in den nächsten Jahren gesetzt werden - am besten mit einer globalen Perspektive. Der ESYS-Impuls basiert auf einem Workshop und Interviews mit Fachleuten aus Wissenschaft, Industrie und Umweltverbänden. Zudem hat ESYS eine Studie in Auftrag gegeben, die die heutigen Kohlenstoffströme und deren Entwicklungstrends analysiert und einen Überblick über den Stand relevanter CCU-Technologien gibt. Die Studie wird von DECHEMA durchgeführt.

Die Energieversorgung in Deutschland und Europa steht vor einer Zeitenwende. Der russische Angriffskrieg gegen die Ukraine hat gezeigt, wie gefährlich Abhängigkeiten von einzelnen Importländern für die Versorgungssicherheit sind. Ein Wegfall der russischen Energieimporte würde Deutschland und die EU vor sehr große Herausforderungen stellen. In dem Impulspapier "Welche Auswirkungen hat der Ukrainekrieg auf die Energiepreise und Versorgungssicherheit in Europa?" untersuchen die Expert*innen des Akademienprojekts "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) die Folgen eines vollständigen oder teilweisen Wegfalls russischer Energielieferungen nach Europa. Entfallen die russischen Erdgasimporte in den nächsten Monaten, könnten zu Hochlastzeiten im Winter in Europa etwa 25 % des Erdgasbedarfs, bezogen auf 2021, nicht gedeckt werden. Das Defizit ist durch fehlende Transportinfrastrukturen wie Leitungskapazitäten und LNG-Terminals bedingt. Diese Versorgungslücke kann bis 2025 geschlossen werden, wenn der Erdgasverbrauch europaweit um 20 % sinkt und gleichzeitig die Infrastrukturen ausgebaut werden. Die Energiepreise in Europa werden voraussichtlich auch mittel- und langfristig hoch bleiben. Dies wird eine sozial ausgewogene Gestaltung der Energieversorgung und Maßnahmen zum Schutz der industriellen Wettbewerbsfähigkeit erfordern. Das Aufrechterhalten der Versorgungssicherheit in Europa erfordert eine gesamteuropäische Strategie zum Ausbau und Betrieb der Gasinfrastrukturen, die durch eine gemeinsame europäische Einkaufspolitik für Erdgas ergänzt werden sollte. Neben einer Erhöhung der Energieeffizienz sollte der beschleunigte Ausbau der erneuerbaren Energien mit hoher Priorität angegangen werden. Beides wirkt sich auch dämpfend auf die Entwicklung der Energiepreise aus.

Gegenwärtig erfährt die Kernfusion wieder mehr Aufmerksamkeit. Das liegt auch daran, dass sie künftig zu einer klimaneutralen Energiegewinnung beitragen könnte. Bei der Kernfusion verschmelzen leichte Atomkerne miteinander, sodass sich neue Elemente bilden und Energie in Form von Wärme frei wird, die zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Treibhausgase entstehen dabei jedoch nicht. Allerdings gehen die Meinungen der Fachleute auseinander, wie die technische Umsetzung gelingen kann, wann ein erstes Kernfusionskraftwerk einsatzbereit sein könnte und wo die Kraftwerke am besten gebaut werden. Die Publikation des Akademienprojekts "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) liefert einen Überblick zur Kernfusion: Sie veranschaulicht deren Chancen und Herausforderungen und beleuchtet außerdem folgende Fragen: - Was ist der aktuelle Stand der Kernfusionsforschung? - Welche Herausforderungen stehen einem Kraftwerksbetrieb bisher entgegen? - Wie kann die Kernfusion in das deutsche Energiesystem integriert werden? - Die Publikation zeigt: Der wirtschaftliche Einsatz der Kernfusion ist nicht garantiert. Mit ersten Kraftwerken ist laut Fachleuten frühestens in 20 bis 25 Jahren zu rechnen. Damit würde die Kernfusion nicht entscheidend dazu beitragen, um die deutschen Klimaziele bis 2045 zu erreichen. Das heißt auch, dass die Technologie den Ausbau erneuerbarer Energien und klimafreundlicher Lösungen mittelfristig nicht ersetzen kann. Langfristig könnte die Kernfusion aber zur klimaneutralen Energiegewinnung beitragen.

Auf der Straße, in den Medien und auf politischen Podien: Es wird diskutiert, ob die aktuelle Gasknappheit Blackouts in Deutschland verursachen kann. Wie begründet sind diese Sorgen? Die Wissenschaftsakademien acatech, Leopoldina und Akademienunion geben mit einem Impulspapier des gemeinsamen Projektes "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) einen Überblick: Was unterscheidet einen Blackout von anderen Stromausfällen? Wie ändern sich Blackout-Risiken mit dem Voranschreiten der Energiewende? Und wie kann man ihnen begegnen?