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Electrical energy storage in highly renewable European energy systems: Capacity requirements, spatial distribution, and storage dispatch

Cebulla, Felix und Naegler, Tobias und Pohl, Markus (2017) Electrical energy storage in highly renewable European energy systems: Capacity requirements, spatial distribution, and storage dispatch. Journal of Energy Storage, 14, Seiten 211-223. Elsevier. doi: 10.1016/j.est.2017.10.004. ISSN 2352-152X.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X17302815

Kurzfassung

One of the major challenges of renewable energy systems is the inherently limited dispatchability of power generators that rely on variable renewable energy (VRE) sources. To overcome this insufficient system flexibility, electrical energy storage (EES) is a promising option. The first contribution of our work is to address the role of EES in highly renewable energy systems in Europe. For this purpose, we apply the energy system model REMix which endogenously determines both capacity expansion and dispatch of all electricity generation as well as storage technologies. We derive an EES capacity of 206 GW and 30 TWh for a system with a renewable share of 89%, relative to the annual gross power generation. An extensive sensitivity analysis shows that EES requirements range from 126 GW and 16 TWh (endogenous grid expansion) to 272 GW and 54 TWh (low EES investment costs). As our second contribution, we show how the spatial distribution of EES capacity depends on the residual load, which–in turn–is influenced by regionally predominant VRE technologies and their temporal characteristics in terms of power generation. In this sense, frequent periods of high VRE excess require short-term EES, which naturally feature low power-related investment costs. In contrast, long-term EES with low energy-related costs are characteristic for regions where high amounts of surplus energy occur. This relationship furthermore underlines how EES capacity distribution is implicitly influenced by technical potentials for VRE expansion.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/115241/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Electrical energy storage in highly renewable European energy systems: Capacity requirements, spatial distribution, and storage dispatch
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Cebulla, FelixFelix.Cebulla (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8819-3780NICHT SPEZIFIZIERT
Naegler, TobiasdlrNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pohl, MarkusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2017
Erschienen in:Journal of Energy Storage
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.1016/j.est.2017.10.004
Seitenbereich:Seiten 211-223
Verlag:Elsevier
ISSN:2352-152X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Electrical energy storage; Storage requirements; Renewable energy; Energy systems modeling; Linear optimization
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:TIG Technologie, Innovation und Gesellschaft
HGF - Programmthema:Erneuerbare Energie- und Materialressourcen für eine nachhaltige Zukunft
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemanalyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Systemanalyse und Technikbewertung (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Systemanalyse und Technikbewertung
Hinterlegt von: Cebulla, Felix
Hinterlegt am:24 Nov 2017 15:17
Letzte Änderung:02 Nov 2023 12:10

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