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Was versteht man unter der Sektorkopplung?

Sektorkopplung meint die Übertragungsmöglichkeit der Energiebereitstellung von einem Sektor in einen anderen Sektor. Insbesondere die Übertragung von erneuerbarem Strom in den Wärme- oder Mobilitätssektor spielt für die energie- und klimapolitischen Ziele eine herausragende Rolle. Eine Sektorkopplung bringt erneuerbare Energien zu hohen Anteilen in die verschiedenen Energiesektoren, verringert deutlich die Treibhausgasemissionen, entlastet lokal die Verteilnetze und ermöglicht den direkten Einsatz von erneuerbarer Energie dort, wo sie am (kosten-)effizientesten genutzt werden können.

Kernziele der Energie- und Klimapolitik sind die Erhöhung der Energieeffizienz, die Reduzierung von CO2-Emissionen und die Erhöhung des Anteils von erneuerbaren Energien am Energiemix. Der weitere Ausbau von erneuerbaren Energien wird hauptsächlich auf fluktuierenden erneuerbaren Energien wie Wind- oder Sonnenenergie basieren. Gleichzeitig muss in den Energiesektoren (Strom, Wärme/Kälte und Mobilität) der Anteil an fossilen, CO2-intensiven Energiequellen reduziert werden. Über die Kopplung der Energiesektoren (in verschiedenen Verbrauchsbereichen und Energieformen) können diese Kernziele nachhaltig realisiert werden.

Die Sektorkopplung bzw. Sektorenkopplung birgt großes Potential, um die Erneuerbaren besser in das Energieversorgungssystem zu integrieren und zu seiner Flexibilisierung beizutragen. Dabei ist Sektorkopplung mehr als die Elektrifizierung der Bereiche Wärme und Verkehr. Sie ist die energietechnische und energiewirtschaftliche Verknüpfung von Strom, Wärme, Mobilität und industriellen Prozessen sowie deren Infrastrukturen.

Hier sehen Sie eine schematische Darstellung der Energieflüsse zwischen verschiedenen Sektoren
Eine Sektorkopplung - Die Übertragung von erneuerbarer Energie vom Stromsektor in die Sektoren Wärme und Mobilität - ermöglicht hohe Anteile von erneuerbaren Energien an der Energieversorgung und zugleich mehr Energieeffizienz und reduzierte CO2-Emissionen. (Grafik: BVES – Bundesverband Energiespeicher e.V.)

Eine Kopplung zwischen Strom- und Wärmeversorgung erzielt man zum einen durch die gemeinsame Erzeugung von Strom und nutzbarer Wärme in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), und zum anderen durch den Einsatz von Strom in Wärmepumpen und direktelektrischer Wärmeerzeugung. Die Kopplung zwischen Strom- und Verkehrssektor umfasst batterieelektrische Fahrzeuge, die elektrolytische Gewinnung von Wasserstoff zur Nutzung in Brennstoffzellenfahrzeugen, sowie die Erzeugung synthetischer flüssiger Kohlenwasserstoffe zur Nutzung in konventionellen Verbrennungsmotoren.

Power to Heat-Anlagen wie Wärmepumpen (hier: Split-Luft-Wassser-Wärmepumpen) sind eine der Schlüsseltechnologien für die Sektorkopplung. (Grafik: german contract - gc Wärmedienste GmbH)
Power to Heat-Anlagen wie Wärmepumpen (hier: Split-Luft-Wassser-Wärmepumpen) sind eine der Schlüsseltechnologien für die Sektorkopplung. (Grafik: german contract - gc Wärmedienste GmbH)

Die Sektorenkopplung kann auch neue Möglichkeiten für die Speicherung von Strom schaffen. So können Akkumulatoren von Elektrofahrzeugen Strom speichern, wenn es ein Überangebot aus Wind- und Solarenergie gibt. Auch die stoffliche Wandlung temporärer Stromüberschüsse in Wasserstoff, Methan oder andere Kraftstoffe („Power-to-X“) kann zur Sektorenkopplung beitragen. Diese können in der Industrie, im Verkehr oder als Langzeitenergiespeicher eingesetzt werden. Die stofflichen Wandlung erneuerbarer Energien kann jedoch mit energetischen Verlusten einhergehen. Nicht zuletzt kann auch eine digitale Vernetzung eine Sektorenkopplung durch zum Beispiel Smart Grids unterstützen.

Tabelle 1: Überblick über die wichtigsten Kopplungselemente von Energie-Sektoren bzw. Technologien zur Speicherung bzw. anderweitigen Nutzung von Stromüberschüssen („Power-to-X“)
Technologien Beschreibung
Power-to-Chemicals Einsatz von Überschussstrom in der Industrie zur gezielten Erzeugung von Grundchemikalien für chemische Produkte
Power-to-Gas Erzeugung von Energiegasen aus erneuerbarem Überschussstrom durch die Elektrolyse (Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff) und ggf. anschließender Methanisierung (Herstellung von erneuerbarem Erdgas durch die Anlage von Wasserstoff- an Kohlenstoffatome) als zentrales Kopplungselement zwischen Strom- und Gasinfrastruktur mit dem Ziel, zusätzliche Flexibilitäten zu schaffen.
Power-to-Heat Einsatz von überschüssigen Strommengen im Wärmemarkt durch die Verwendung von regelbaren Heizelementen in lokalen Wärmespeichern, in Fernwärmesystemen oder die Zuschaltung von Wärmepumpen.
Power-to-Liquids Verfahren zur Herstellung von Treibstoffen aus Überschussstrom über den Weg der Elektrolyse/Wasserstoffherstellung zu verwertbaren Grundchemikalien (Methanol) oder Treibstoffen aus synthetischen Kohlenwasserstoffen (Dimethylester, Kerosin etc.)
Power-to-Mobility Einsatz von Überschussstrom zum Laden von Elektrofahrzeugen, das theoretisch auch ein Rückspeisen des Batterieinhalts ins Netz ermöglichen würde. Alternative Nutzung von aus Power-to-Gas-Prozessen erzeugtem Methan für CNG und LNG-Mobilität bzw. von Wasserstoff für die Brennstoffzellenmobilität

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"Sektorkopplung: Techniken & Funktionsweise" wurde am 03.09.2018 das letzte Mal aktualisiert.