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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 ...

Wasserstoff ist ein Schlüsselelement, um Klimaneutralität zu erreichen. Besonders für die Dekarbonisierung der Industrie und bestimmter Verkehrssektoren stellt er eine wichtige Ergänzung zur direkten Elektrifizierung dar. Um die künftig hohen Bedarfe zu decken, werden Importe nötig sein. Es gilt, aus der Vergangenheit zu lernen und Abhängigkeiten zu minimieren. Die ESYS-Fachleute zeigen in einer Analyse Transportoptionen und ihre Vor- und Nachteile auf und beschreiben Hemmnisse und Herausforderungen für den Aufbau von Transportketten und Wasserstoffkooperationen.

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.

Klimaneutral produzierter Wasserstoff ist von großer Bedeutung für das Energiesystem der Zukunft: In Wasserstoff und dessen Folgeprodukten, etwa Methan, Ammoniak oder Methanol, lässt sich Energie speichern, über lange Strecken transportieren und vielseitig einsetzen. Insbesondere in Bereichen, in denen eine direkte Elektrifizierung nicht möglich ist, kann "grüner Wasserstoff" somit dazu beitragen, den Ausstoß von Treibhausgasen zu verhindern. Das gilt zum Beispiel für die Stahlerzeugung, Teile der Chemieindustrie oder die Seeschifffahrt. In diesem "Kurz erklärt" erläutert das Akademienprojekt "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) die Grundlagen dieses Hoffnungsträgers für eine klimaneutrale Lebens- und Wirtschaftsweise und geht auf zukünftige Einsatzperspektiven ein. Die Publikation zeigt: Auch wenn Wasserstoff bereits heute in der Industrie verwendet wird, wird der Bedarf in den nächsten Jahrzehnten deutlich steigen. Klimaneutraler Wasserstoff wird eine Schlüsselrolle bei der Energiewende einnehmen. Damit das gelingt, sind jedoch noch Hürden zu nehmen und gezielt Entscheidungen zu treffen. Die Weichen für eine Wasserstoffwirtschaft werden schon heute gestellt und erfordern eine enge Abstimmung innerhalb Europas. - Zentrale Fragen sind unter anderem: Welche Herstellungsverfahren für Wasserstoff gibt es und wie unterscheiden sich diese in Bezug auf ihre CO2-Emission, den Wasserbedarf und die Kosten? Wo könnte Wasserstoff in Zukunft eingesetzt werden, um fossile Energieträger zu ersetzen und in welchen Bereichen gibt es effizientere Alternativen? Welche Rolle wird der Import von Wasserstoff spielen? Welche Infrastrukturen gilt es aufzubauen? Welche Transportmethoden sind möglich?