@misc{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Gas aus einer Gesamtenergieversorgungsperspektive - Warum wir Power-to-X f{\"u}r die Klimaneutralit{\"a}t brauchen}, series = {Kopernikus-Konferenz Projekt "Ensure" (Deutsche Umwelthilfe), 15. April 2021}, journal = {Kopernikus-Konferenz Projekt "Ensure" (Deutsche Umwelthilfe), 15. April 2021}, language = {de} } @misc{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Vom Klimaschutz zum Wasserstoff in Verkehr und Industrie - jetzt regional handeln}, series = {Kick-Off Workshop: HyExpert Wasserstoffmodellregion Fichtelgebirge, Wunsiedel, 22.09.2020}, journal = {Kick-Off Workshop: HyExpert Wasserstoffmodellregion Fichtelgebirge, Wunsiedel, 22.09.2020}, language = {de} } @misc{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Wasserstoff als zentraler Baustein der Energiewende in S{\"u}ddeutschland: Powerto- Gas und der rechtliche Rahmen}, series = {1. Wasserstofftag S{\"u}ddeutschland, Um 29.10.2020}, journal = {1. Wasserstofftag S{\"u}ddeutschland, Um 29.10.2020}, language = {de} } @misc{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Warum wir Power-to-X f{\"u}r die Klimaneutralit{\"a}t und Mobilit{\"a}tswende brauchen}, series = {DECHEMA Fachforum Diesel: Mobilit{\"a}tswende durch alternative Antriebe und Kraftstoffe:, Frankfurt 02.12.2020}, journal = {DECHEMA Fachforum Diesel: Mobilit{\"a}tswende durch alternative Antriebe und Kraftstoffe:, Frankfurt 02.12.2020}, language = {de} } @misc{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Gr{\"u}ner Wasserstoff - wo wir ihn brauchen f{\"u}r die Klimaneutralit{\"a}t}, series = {Energiewendeforum Wasserstoff (Gr{\"u}ner Strom Label e. V.), Bonn, 21. September 2021}, journal = {Energiewendeforum Wasserstoff (Gr{\"u}ner Strom Label e. V.), Bonn, 21. September 2021}, language = {de} } @misc{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Die Grenzen des Wasserstoff-Hypes}, series = {1. Mitteldeutscher Wasserstoffkongress, 2. November 2021, Leuna CCE Kulturhaus}, journal = {1. Mitteldeutscher Wasserstoffkongress, 2. November 2021, Leuna CCE Kulturhaus}, language = {de} } @misc{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Wasserstoff - Energietr{\"a}ger der Zukunft}, series = {BBA Forum, Passau 24.11.2020}, journal = {BBA Forum, Passau 24.11.2020}, language = {de} } @incollection{StadlerSterner, author = {Stadler, Ingo and Sterner, Michael}, title = {Urban Energy Storage and Sector Coupling}, series = {Urban Energy Transition}, booktitle = {Urban Energy Transition}, editor = {Droege, Peter}, edition = {2. ed.}, publisher = {Elsevier}, isbn = {978-0-08-102074-6}, doi = {10.1016/B978-0-08-102074-6.00026-7}, pages = {225 -- 244}, abstract = {Global warming, greenhouse gas emissions, and the general transition toward renewable energy resources are mentioned many times within this book, and will not be repeated again here. Countries that are transitioning to use of more renewable energy sources are mainly using wind and solar power—except for a few countries that, due to their prerequisites, will mainly use hydro power and/or bioenergy. The transmission process in terms of energy generation so far is mainly happening in rural areas—not in urban centers. Most technologies do not really play an important role in urban areas, and are mainly focused on the application of solar energy. Solar energy is widely applied more in rural areas, although investigations show that its application in urban areas already fits well into the existing grid infrastructure. Whereas rural areas are more prone to grid integration problems, the energy infrastructure in urban centers is already well prepared for renewables integration. In fostering tight bundles of potentially linked energy generation, distribution, networking, and use across power and thermal systems in stationary and mobile modes, urban centers become particularly critical in the energy transition processes as energy systems are becoming completely based on renewable sources without a nuclear or fossil-based backbone. This chapter discusses the almost unlimited energy storage possibilities. It will show their enormous capabilities, but also their significant differences in many physical and economical parameters. Next, the authors discuss the necessity of combining and coupling the different energy sectors for electricity, heat, cold, gas, and transport. Finally, the authors present the conclusion that only when coupling the energy sectors and using cheap and efficient energy storage options from one energy sector to solve challenges within another energy sector will the energy transition process be managed in an efficient way.}, language = {en} } @incollection{SoergelRiedererHeldetal., author = {S{\"o}rgel, Matthias and Riederer, Michael and Held, Andreas and Plake, Daniel and Zhu, Zhilin and Foken, Thomas and Meixner, Franz X.}, title = {Trace Gas Exchange at the Forest Floor}, series = {Energy and Matter Fluxes of a Spruce Forest Ecosystem}, volume = {229}, booktitle = {Energy and Matter Fluxes of a Spruce Forest Ecosystem}, editor = {Foken, Thomas}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, isbn = {978-3-319-49387-9}, doi = {10.1007/978-3-319-49389-3_8}, pages = {157 -- 179}, abstract = {Exchange conditions at the forest floor are complex due to the heterogeneity of sources and sinks and the inhomogeneous radiation but are important for linking soil respiration to measurements in the trunk space or above canopy. Far more attention has therefore been paid to above and within canopy flows, but even studies that addressed forest floor exchange do not present measurements below 1 m or 2 m. We used a multilayer model that explicitly resolves the laminar layer, the buffer layer, and the turbulent layer to calculate fluxes from the measured profiles in the lowest meter above ground and to calculate effective surface concentrations from given fluxes. The calculated fluxes were compared to measured eddy covariance fluxes of sensible heat and O3 and to chamber derived soil fluxes of CO2 and 222Rn. Sensible heat fluxes agreed surprisingly well given the heterogeneity of radiative heating and the generally low fluxes (max. 25 W m-2). The chamber fluxes turned out to be not comparable as the chamber fluxes were too low, probably due to one of the well-known problems of enclosures such as pressure differences, disturbed gradients and exclusion of naturally occurring turbulence events and surface cooling. The O3 fluxes agreed well for high O3 values reaching down to the forest floor during full coupling of the canopy by coherent structures. During most of the time, the model overestimated the fluxes as chemical reactions were dominating within the profile. One new approach was to calculate the effective surface concentration from a given flux and compare this to measured surface concentrations. This allowed the identification of situations with a coupled and decoupled forest floor layer, which has important consequences for respiration measurements in the trunk space or above canopy and should be considered in upcoming studies.}, language = {en} } @techreport{ThemaKaulSterneretal., author = {Thema, Martin and Kaul, Anja and Sterner, Michael and Heberl, Michael}, title = {Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors f{\"u}r die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen-Mikroorganismen in Power-to-Gas-Anlagen}, doi = {10.2314/KXP:1815321555}, abstract = {Das {\"u}bergeordnete Ziel des Vorhabens war die Entwicklung neuer technologischer M{\"o}glichkeiten f{\"u}r den biologischen Methanisierungsprozess mit Archaeen1 in Power-to-Gas-Anwendungen. Im Gegensatz zur technisch ausgereiften chemisch-katalytischen Methanisierung sind hier noch Potenziale zur Optimierung verfahrenstechnischer und biologischer Prozesse f{\"u}r das Speicherkonzept Power-to-Gas [7] vorhanden. Dabei sollte zum einen ein Rieselbett-Bioreaktor optimiert, simuliert und f{\"u}r die Hochskalierung vorbereitet werden. Zum anderen sollte eine Kombination optimal geeigneter Mikroorganismen und Packungsmaterialien selektiert und deren Verhalten und Eignung im Reaktor analysiert werden. Das Verhalten des entwickelten Systems sollte zun{\"a}chst im Labor- und Technikumsmaßstab und anschließend im Feldtest an einer bestehenden Power-to-Gas-Anlage untersucht werden. Hauptziel w{\"a}hrend des Feldtests war die Produktion von einspeisef{\"a}higem Methan sowie dessen Einspeisung ins Gasnetz. Ein Hauptziel des Projektes war es, die Normung und Standardisierung notwendiger Systemparameter und Semantik zur Beschreibung und Einbindung biologischer Methanisierungseinheiten in Power-to-Gas-Anlagen voranzutreiben. Dies sollte zum einen die Vergleichbarkeit der wissenschaftlichen Erkenntnisse verbessern und zum anderen unterst{\"u}tzend bei der Kommerzialisierung der Technologie wirken. Aus dem Projekt heraus wurde so die neue Normungsreihe VDI 4635 Power-to-X beim Verein Deutscher Ingenieure angestoßen.}, language = {de} } @incollection{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Power-to-Gas}, series = {Handbook of Climate Change Mitigation and Adaptation}, volume = {36}, booktitle = {Handbook of Climate Change Mitigation and Adaptation}, editor = {Chen, Wei-Yin and Suzuki, Toshio and Lackner, Maximilian}, publisher = {Springer}, address = {New York, NY}, isbn = {978-1-4614-6431-0}, doi = {10.1007/978-1-4614-6431-0_89-1}, pages = {1 -- 51}, abstract = {This chapter provides an overview on the storage technology power-to-gas for the decarbonization of all energy sectors. Other than "negative emissions" with CCS or biomass, which have clear limits in potentials, costs and environmental benefits, storage and energy conversion technologies like power-to-gas and power-to-x enable the decarbonization by neutralizing the CO2 footprint of all energy services. Via the conversion of renewable electricity into chemical energy carriers like renewable hydrogen or renewable hydrocarbons, the existing fossil infrastructure with vast and sufficient storage and transport capacities can be used with carbon neutral renewable energy. After showing the demand for storage technologies, the technology components of power-to-gas are described, building the basis for the storage system power-to-gas itself that is described in detail, including efficiency, potential, CO2 emissions, and costs. In conclusion, a technical pathway of decarbonization including costs is described for the industrial nation of Germany and necessary policy frameworks are derived.}, language = {en} } @misc{OPUS4-3815, title = {Handbook of Energy Storage}, editor = {Sterner, Michael and Stadler, Ingo}, edition = {Translation of 2nd German edition Sterner, „Stadler Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration"}, publisher = {Springer-Nature}, address = {Heidelberg, Berlin, New York}, isbn = {978-3-662-55503-3}, doi = {10.1007/978-3-662-55504-0}, abstract = {There are several approaches to classifying energy storage systems (see Chaps. 1 and 2). Storage systems are used in a large number of different technologies at various stages of development, and in a wide range of application areas (see Chaps. 3 to 5). This chapter compares the capabilities of the different storage systems using the following criteria:This comparison of storage systems also provides a convenient overview of the various storage systems and their capabilities.}, language = {en} } @inproceedings{ThemaBellackWeidlichetal., author = {Thema, Martin and Bellack, Annett and Weidlich, Tobias and Huber, Harald and Karl, J{\"u}rgen and Sterner, Michael}, title = {Optimizing biological CO2-methanation in a trickle-bed reactor}, series = {6th International Conference on Renewable Energy Gas Technology, 20-21 May 2019, Malm{\"o}, Sweden. Conference proceedings}, booktitle = {6th International Conference on Renewable Energy Gas Technology, 20-21 May 2019, Malm{\"o}, Sweden. Conference proceedings}, editor = {Held, J{\"o}rgen}, publisher = {Renewable Energy Technology International AB}, address = {Lund, Sweden}, pages = {93 -- 94}, language = {en} } @misc{ThemaBellackWeidlichetal., author = {Thema, Martin and Bellack, Annett and Weidlich, Tobias and Huber, Harald and Karl, J{\"u}rgen and Sterner, Michael}, title = {Optimierung biologischer CO2-Methanisierung im Rieselbett-Reaktor}, series = {4. Regensburger Energiekongress, Regensburg 26.-27.02.2019}, journal = {4. Regensburger Energiekongress, Regensburg 26.-27.02.2019}, language = {de} } @misc{Sterner, author = {Sterner, Michael}, title = {Insight into Power-to-Gas/Liquids: a solution for sustainable transport besides e-mobility}, series = {Conference Low Carbon Transport - Engineering the Fuels of the Future (Institution of Mechanical Engineers), London 09.07.2019}, journal = {Conference Low Carbon Transport - Engineering the Fuels of the Future (Institution of Mechanical Engineers), London 09.07.2019}, publisher = {Institution of Mechanical Engineers}, address = {London}, language = {en} } @techreport{MichaelSternerMareikeJentschUweHolzhammer, author = {Michael Sterner, and Mareike Jentsch, and Uwe Holzhammer,}, title = {Energiewirtschaftliche und {\"o}kologische Bewertung eines Windgas-Angebotes}, publisher = {Fraunhofer Institute for Energy Economics and Energy System Technology}, address = {Kassel}, doi = {10.13140/RG.2.2.25093.68328}, abstract = {In this technical report, (1) the benefits of the new technology for future energy supply are discussed, (2) the climate protection effect of wind gas is discussed, and (3) a reasonable use of wind energy for gas generation is analyzed. In particular, windgas in the heat market is discussed in the utilization cascade of wind energy. The new "power-to-gas" concept opens up completely new possibilities for the integration of renewable energies and for coupling the electricity and gas grids. The Sabatier process, which has been known for 100 years, was first developed for this purpose in 2008 under the leadership of the Center for Solar Energy and Hydrogen Research and Fraunhofer IWES (formerly ISET) with electrolysis to create the "power-to-gas" concept for energy storage. A first pilot plant was built by ZSW Stuttgart on behalf of SolarFuel in 2009. This plant proves the technical feasibility of the new technology. Renewable gas is stored, transported and used as required as control and reserve energy via reconversion, e.g. in combined cycle power plants. In this way, decentrally generated renewable electricity is converted into a CO2 -neutral energy carrier with high energy density. The key advantage of renewable methane is the use of existing infrastructure such as gas grids, gas storage and end-use equipment for the integration of renewable energy. Technologies for natural gas are state of the art and commercially available. Methane also has three times the energy density of hydrogen.}, language = {en} } @inproceedings{Haslbeck, author = {Haslbeck, Matthias}, title = {Innovative Aspekte der Netzplanung im Verteilungsnetz}, series = {2. OTTI-Konferenz Zuk{\"u}nftige Stromnetze f{\"u}r Erneuerbare Energien, Hilton-Hotel Berlin, 27./28. Januar 2015}, booktitle = {2. OTTI-Konferenz Zuk{\"u}nftige Stromnetze f{\"u}r Erneuerbare Energien, Hilton-Hotel Berlin, 27./28. Januar 2015}, address = {Regensburg}, organization = {Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut (OTTI)}, isbn = {978-3-943891-46-1}, pages = {110 -- 115}, abstract = {In den Verteilungsnetzen (VN) besteht erheblicher Optimierungsbedarf, um die geplanten Leistungen an dezentralen Erzeugungsanlagen (EZA) aufnehmen und um die erzeugte Energie an das {\"U}bertragungsnetz abgeben zu k{\"o}nnen. Bislang konnte der Aufwand f{\"u}r die Netzplanung im VN mittels standardisierter Abl{\"a}ufe und großz{\"u}gigen Reserven im Spannungsband und der Stromtragf{\"a}higkeit begrenzt werden. Im Zuge des Zubaus an EZA schwinden diese Reserven und Netzplanungsaufgaben m{\"u}ssen individueller f{\"u}r einzelne Netzabschnitte gel{\"o}st werden. Die Forschungsstelle f{\"u}r Energienetze und Energiespeicher (FENES) der OTH Regensburg besch{\"a}ftigt sich u. a. mit der Fragestellung wie die Netzplanung im Verteilungsnetz hinsichtlich der neu entstandenen Herausforderungen optimiert werden kann und gleichzeitig praktikabel bleibt. Kernthemen sind dabei das Spannungs- und das Blindleistungsmanagement im Verteilungsnetz. Im Zuge der Energiewende gilt es die vorhandene Netzinfrastruktur noch effizienter auszunutzen und den Ausbau noch st{\"a}rker bedarfsorientiert zu gestalten. Infolgedessen bewegt sich der Netzbetrieb n{\"a}her an den Grenzen der Netzparameter (z. B. Spannungshaltung und Auslastung). Von daher m{\"u}ssen bislang praktizierte Verfahren weiter entwickelt werden, , um weiterhin einen sicheren und stabilen Netzbetrieb zu gew{\"a}hrleisten.}, language = {de} } @book{OPUS4-4015, title = {Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration}, editor = {Sterner, Michael and Stadler, Ingo}, edition = {2. korrigierte und erg{\"a}nzte Auflage}, publisher = {Springer}, address = {Berlin, Heidelberg}, isbn = {978-3-662-48892-8}, doi = {10.1007/978-3-662-48893-5}, abstract = {Die Autoren dieses Werkes geben einen umfassenden {\"U}berblick {\"u}ber die verschiedenen Aspekte der Energiespeicherung. Sie beschreiben zun{\"a}chst die Bedeutung von Energiespeichern in der Energieversorgung und definieren ihre Rolle darin. Dann gehen sie auf den Speicherbedarf in der Strom-, W{\"a}rme- und Kraftstoffversorgung im Kontext der Energiewende ein. Im Hauptteil werden die verschiedenen Speichertechnologien ausf{\"u}hrlich vorgestellt sowie ihre Vor- und Nachteile diskutiert. Praktische Anwendungsbeispiele und die Integration von Speichern {\"u}ber alle Energiesektoren hinweg runden das Buch ab. Zahlreiche Grafiken und Beispiele veranschaulichen das gesamte Feld der Energiespeicher und sind als Erg{\"a}nzung mehrsprachig online in Farbe verf{\"u}gbar. Die 2. Auflage enth{\"a}lt ein neues Kapitel zu den rechtlichen Rahmenbedingungen, neue Studien zum Speicherbedarf, Power-to-X f{\"u}r die chemische Industrie, neue LOHC- und Lageenergiespeicher sowie neueste Trends zu Kostenentwicklung und Batterieanwendungen. „Endlich ein umfassendes Buch zur Energiewende, das auch f{\"u}r technische Laien verst{\"a}ndlich und inspirierend geschrieben ist." Franz Alt, Journalist und Buchautor „Das großartige Werk sei allen empfohlen, die sich wirklich f{\"u}r die Zukunft unseres Landes interessieren. Es zeigt auf eindrucksvolle Weise: Es wird nicht einfach, aber wir schaffen das." Prof. Dr. Harald Lesch, Physiker und Fernsehmoderator}, language = {de} } @book{OPUS4-4024, title = {Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration}, editor = {Sterner, Michael and Stadler, Ingo}, publisher = {Springer}, address = {Berlin, Heidelberg}, isbn = {978-3-642-37379-4}, doi = {10.1007/978-3-642-37380-0}, abstract = {Im Kontext der Energiewende sind Energiespeicher ein zentrales technisches, wirtschaftliches und energiepolitisches Thema.Die Autoren dieses kompakten Werkes geben einen umfassenden Uberblick Uber die verschiedenen Aspekte der Energiespeicherung. Sie beschreiben zunachst die Bedeutung von Energiespeichern in der Energieversorgung und definieren ihre Rolle darin. Dann gehen sie auf den Speicherbedarf in der Strom-, Warme- und Kraftstoffversorgung im Kontext der Energiewende ein. Im Hauptteil werden die verschiedenen Speichertechnologien ausfUhrlich vorgestellt sowie ihre Vor- und Nachteile diskutiert. Praktische Anwendungsbeispiele und die Integration von Speichern Uber alle Energiesektoren hinweg runden das Buch ab. Zahlreiche Grafiken und Beispiele veranschaulichen das gesamte Feld der Energiespeicher und sind als Erganzung samt Animationen online in Farbe verfUgbar.Die ZielgruppenDas Lehr- und Fachbuch wendet sich an Ingenieure, Wissenschaftler, Energieplaner und Energiewirtschaftler in Forschung und Industrie sowie an Studierende an Hochschulen und Universitaten in den Bereichen Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Elektrotechnik und Energietechnik.}, language = {de} } @techreport{SternerThemaEckertetal., author = {Sterner, Michael and Thema, Martin and Eckert, Fabian and Moser, Albert and Sch{\"a}fer, Andreas and Drees, Tim and Christian Rehtanz, and Ulf H{\"a}ger, and Kays, Jan and Seack, Andr{\´e} and Dirk Uwe Sauer, and Matthias Leuthold, and Philipp St{\"o}cker,}, title = {Stromspeicher in der Energiewende - Untersuchung zum Bedarf an neuen Stromspeichern in Deutschland f{\"u}r den Erzeugungsausgleich, Systemdienstleistungen und im Verteilnetz}, publisher = {Agora Energiewende}, address = {Berlin}, doi = {10.13140/RG.2.2.31804.56964}, abstract = {Wie groß ist der Speicherbedarf in Deutschland in der weiteren Umsetzung der Energiewende? Welche Rolle spielen Batteriespeicher, Pumpspeicher, Power-to-Gas etc. im Kontext anderer Flexibilit{\"a}tsoptionen auf den verschiedenen Netzebenen? Wie entwickelt sich der Markt f{\"u}r Batterien und Wasserstoff? In unserer Agora-Speicherstudie haben wir auch erstmalig den Begriff Power-to-X definiert und damit die bis dato entstandenen Begriffe Power-to-Gas, Power-to-Liquids, Power-to-Products, Power-to-Chemicals etc. zusammengefasst.}, language = {de} }