德国可再生能源转型的技术挑战

　　技术挑战
　　改变整个能源系统并不容易——这就是原因。
　　在太阳能和风能变得重要之前，德国电力系统依靠核电（提供小而稳定的基本负荷）和煤电（可以增加以满足峰值能源需求）。现在能源格局看起来完全不同：
　　今天，德国的大部分电力由可再生能源提供，并切入基本负荷。但是要实现 100% 的可再生能源，需要做两件事：需要尽可能高效地使用可再生能源，并且必须改进储能技术。 将可再生能源纳入能源网
　　为了尽可能高效地利用太阳能和风能，德国电网必须智能快速地采取行动。这意味着必须尽快将电力分配到需要的地方——这个过程可以通过智能电网和需求侧管理来加速（例如，在能源最充足的时候使用）。
　　然而，这意味着德国必须改变其电网，以便能够快速转移大量电力，而不是拥有一个旨在始终分配相同数量电力的能源网。为此，它需要在地理上扩展。电网扩展
　　到目前为止，电网扩张的进展还不够快。连接海上风力涡轮机的线路尤其重要。目前的估计是，德国还需要 7,700 公里的电力线。其中，1750座获准建造，已建成950公里。现任经济和能源部长彼得·阿尔特迈尔 (Peter Altmeier) 一直强调扩大和改善德国的电网以解决这些问题。
　　此外，不清楚谁应该支付什么费用——例如，如果风力涡轮机安装在海上，但电网连接尚未准备好。2012 年夏天，德国政府在风电场投资者和输电网运营商之间达成妥协，解决前者由后者补偿，但成本可以转嫁给消费者。
　　这种妥协为风电设定了双重标准。小型陆上风电场必须自己支付连接到最近变电站的费用，如果变电站后面的容量需要升级并且没有及时完成，他们不会从电网运营商那里得到补偿。传统上由社区项目和中小型企业驱动的陆上风电行业因此感到沮丧，因为输电网运营商——德国四大公用事业公司的前子公司，并不总是帮助小型陆上风电场——正在获得特殊待遇他们的电网连接。分布式能源
　　批评人士认为，更好地分配能源和逐步淘汰煤炭将解决能源瓶颈问题。一个由奥科研究所最近的评估，由德国政府资助，发现在能源密集型地区安装更多的可再生能力，将使电网扩张没有那么必要，并警告说，采取行动，无需了解煤炭淘汰什么事情都可能意味着过度建设或建设线路错误的地方。引用能源专家Henrik Maatsch 的话，＂如果现有的电力线不填充化石燃料，它们可以传输更多的可再生能源。＂储存可再生能源
　　即使德国设法尽可能有效地利用其可再生能源，它仍然需要储存能量，当风能和太阳能不能提供足够的能量时，这些能量就会发挥作用。因此，德国正在投资储能，例如抽水蓄能和电池。抽水蓄能
　　在阳光充足或风很大的日子里，抽水蓄能电站使用多余的能量将水向上输送到水库中。然后，当需要电力时，释放水并产生能量。基本上，它是一种特定类型的水电，可以快速启动以填补空白。2015 年，大约 8 TWH 的电力储存在德国的抽水站中。总的来说，抽水蓄能增长缓慢，因为德国一直专注于改善与欧洲邻国的联系，并在必要时进行出口。电池存储
　　工业规模的电池储能设备在过去几年已经起飞：它远非一项小众技术，现在具有取代传统发电机的潜力。电池存储系统已在希腊、南非、韩国和澳大利亚上线。澳大利亚的特斯拉电池与风电场配套使用，并在必要时将能源卖回电网，仅在一年内就收回了成本的三分之一。
　　德国正试图将自己定位为欧洲的电池生产工厂中心。它的电池存储量相对较小，更侧重于稳定电网而不是提供大量存储。这可能是因为在大多数情况下，电池存储不会从补贴中受益，使投资者不太可能立即并网。由于太阳能行业受益于上网电价， 投资者可以确信他们的利润将获得一定的回报——类似的计划可以帮助更多的电池上线。
　　欧盟委员会最近成立了欧洲电池联盟，提供 1.1 亿欧元用于到 2019 年的研发。欧洲可能需要多达 10-20 家锂离子电池工厂来满足对储能和电动汽车的新需求。据估计，这个市场每年的价值可能高达 2500 亿欧元。将能量转化为气体
　　德国还计划最终使用由多余的风能和太阳能制成的可持续沼气和氢气。太阳能和风能可以以气体形式储存（称为＂电力转天然气＂或 P2G），使其可用作发动机燃料、供热应用或产生可调度电力。