什么是扇区耦合?
定义
在欧洲能源行业，行业耦合已经成为一种流行语。最常见的意思是取代电力、供暖和制冷、运输和工业消费过程等传统能源部门的分离赞成一个整体的方法。
行业耦合旨在使国民经济脱碳通过将能源供应尽可能完全转化为电能，最终实现“全电力社会”。实现这一目标的先决条件是充分利用生产者和消费者的灵活性潜力，以及以各种形式储存能源。
在21世纪的头20年里，可再生能源已经表明，它们能够满足世界电力需求中越来越大的份额。因此，已经有可能脱碳相当大比例的电力供应。当前的扇区耦合的主要问题是如何扩展这一成功交通运输、供热、农业、重工业等能源和排放密集型行业。因此，从气候保护的角度来看，最重要的经济目标是通过将生产、消费和储存能源的所有经济部门结合起来，在电力市场上重复可再生能源的成功。这一部门耦合，主要基于可再生能源发电，应该能够使实现二氧化碳净零排放．
未来的能源系统是以电力为基础的
部门耦合告别了能源行业作为一个独立的经济研究领域而是关注整个经济作为发电、消费和储存过程的灵活相互作用，旨在实现气候中和。然而，这一目标只能实现如果所有所需的能源都来自可再生能源．因此，以前的主要能源石油、煤炭和天然气不仅必须在当前的电力系统中被取代，而且必须在所有其他消费过程中被取代，即在运输、发电、农业、重工业和其他部门。
虽然在电网方面取得了很大进展，但以电力为基础的工业过程、制冷和空调以及运输和供热部门仍然在很大程度上依赖石油和天然气作为主要能源。Power-to-X技术，例如power-to-gas (PtG)用于从可再生能源或power-to-heat(甲状旁腺素)从可再生能源中产生热量的方法已经存在，但其中大多数仍处于实验阶段或尚未大规模活跃——尽管在PtG领域有坚定的先驱。
悖论:电力存储和灵活性是扇区耦合的前提和结果
与液体或气体燃料相比，电的缺点是它不能很容易地储存在容器中而没有损失。因此，电能必须以电化学方式储存在电池中或在转换形式中，例如在PtG过程中作为氢气，在泵浦存储或扭矩存储中。能量损失伴随所有这些存储或转换选项。
特别是电池非常昂贵，在原材料的建造和消耗方面绝不是没有争议的;Power-to-x解决方案必须在市场上与运行成本仍然非常低廉的化石燃料竞争。
智能地使用灵活性可以减少存储需求
有扇区耦合的灵活性潜力例如，一队电动工业卡车可以提供平衡能源，一队电动汽车可以灵活充电和成本优化，冷库房间可以利用热过程的惯性以成本优化的方式冷却，等等。特别是在中型公司，有大量灵活的潜力，等待发现。
运输与物流的部门耦合
在交通运输领域，部门耦合在不同领域以不同的速度发展。在空运、水运和重型卡车运输方面仍然需要大量的研究。主要的问题是，为了保持个人的机动性，能量必须在车辆中储存和运输。铁路等架空交通工具目前无法提供足够的机动性，特别是在人口稀少的地区。
为了在行业耦合的意义上让电力进入道路，许多汽车制造商因此专注于电池概念。放眼全球，成千上万的工程师参与了提高电池容量的全球研究项目同时降低成本。在充电时间连接到电网的无数个蓄能器打开了巨大的灵活性潜力，被称为汽车电网(V2G)．例如，在低风和阴天，汽车电池可以通过提供正控制能量来弥补电网中由于缺乏风能和光伏发电的馈入而造成的轻微失衡。
除了电池概念，氢作为一种燃料来源也被越来越多地讨论．在机动车辆中使用，存储选择相对简单和便宜。问题主要在于氢气的生产，特别是在使用可再生能源的大批量生产方面。以氢为基础的推进技术(转换活塞或Wankel发动机，涡轮机或燃料电池)在效率方面也有很大的改进。然而，特别是在日本，大型汽车制造商越来越依赖氢基发动机。在德国，主要的商用车制造商正专注于将氢作为燃料:PtG系统中的氢可以在卡车司机规定的空闲时间沿着高速公路加油。在物流领域，本地配送的电动解决方案已经在取得进展，部分原因是物流公司自身的车辆开发，地方政府也在转向配备电动发动机的电动巴士和出租车。
但是，集装箱船、洲际飞机和重型卡车怎么可能使用可再生能源发电呢?至少对于航空业来说，电池并不是真正的替代品，正如航空工业门户网站的例子所显示的那样。如果一架空客A320 Neo配备的充电锂离子电池的重量相当于它装满的煤油油箱的总重量，它只能在空中停留大约20分钟。飞机只能勉强保持直线和水平飞行，由于缺乏动力，起飞或安全着陆将不可能。在大约7个小时的飞行时间里，这架飞机必须携带260吨锂离子电池。这相当于空客A320最大起飞重量70吨的3.5倍，这还不包括飞机本身。
流量中的扇区耦合总结:在发电领域领先30年的反思过程，在交通运输领域仍处于起步阶段。已经采取了最初的步骤，但仍需要为重大挑战找到适当的解决办法。
成为VPP的一部分
热产生中的扇区耦合
在扇区耦合方面，与运输部门相比，供热具有决定性的优势:热量是固定在建筑物内产生的，不依赖于可移动的燃料供应。许多不同的技术在这个领域已经很好地建立起来，特别是关于热电联产(CHP)．每当一台机器发电或产生动能时，废热就会通过燃烧、摩擦、化学反应等产生。智能利用热能是热电联产(CHP)机组的原理和成功的基础，当使用可再生氢、生物甲烷或木屑颗粒运行时，属于部门耦合概念的战略核心。
以空气热泵或地热热泵的形式使用自然热量现在是欧洲许多新建筑的标准，对旧建筑进行适当的改造可以显著改善供暖系统的二氧化碳排放。从部门耦合的意义上讲，从工业过程或数据中心使用区域供暖是一个值得考虑的概念，前提是运输损失可以保持在合理的范围内。电加热，以夜间储存加热器的形式伪装成成本和能源大户，也处于回归的边缘:现代红外面板加热系统以合理的成本将绿色电力转化为生态热能。
在村庄或农场，基于大型沼气厂的当地供热网络变得越来越重要。产生的热量是气候中性的;运输距离短，损失小。因此，许多燃油加热系统和液化气烤箱可以以气候友好的方式取代。
热产生扇形耦合的结论:与运输部门形成对比的是，各种已经被证实的技术可以将热量产生转移到非化石方法。现在的挑战在于广泛实施气候中性供暖技术。
提高效率措施及降低整体能源消耗
然而，供暖领域最紧迫的问题不是发电，但储存和保温．尽管德国过去曾对能源相关的翻新进行过几次补贴，但家庭的二氧化碳排放量仍然占到36%。实施的绝缘措施的质量也有很大差异。
因此，大规模投资不仅对产热很重要，对开发高质量和可持续的保温系统也很重要。电力供热的概念也可以在完全绝缘的公寓中实施。连接到必威正规网站虚拟发电厂例如，电红外加热系统可以在有廉价电力时为房间提供供暖能源，在价格再次上涨时停止供暖。
新技术从理论上降低了整体能源消耗
这要归功于家庭中的新技术更多的节能替代方案已经建立近年来。特别是LED照明与传统灯泡相比有巨大的不同。在交通方面，电动自行车和电动滑板车取代了许多轻便摩托车和滑板车。如果天气好的话，它们还将取代越来越多的短程汽车交通。
在IT行业，工程师多年来一直在削减系统以提高效率;例如，笔记本电脑的耗电量(约60瓦)明显低于桌面系统(截至2020年约130瓦)。互联网使用向移动设备的转变也起到了一定作用。在消费电子领域，LED技术是当今电视和投影仪的主要能源。几乎所有的阴极射线管或者高能耗的等离子屏幕已经在欧洲家庭中被取代。
所有这些技术实际上应该有助于减少家庭用电量-但影响很小，甚至不存在。其中一个原因是我们的经济体系对增长的需求:消费者不再只使用一种耗电设备，而是在家里使用无数的小型设备。10个7瓦的LED灯每小时也消耗70瓦。每个屏幕不仅有一个，而且还有第二个、第三个和第四个屏幕，必须由电源单元充电或操作。然而，在照明系统必须更加高效的公司中，将卤素或霓虹灯照明转换为led照明具有极大的节能潜力。
结论:我们在行业耦合中处于什么位置?
可再生能源已经表明并证明了它们能以清洁安全的方式供电吗．然而，除了发电，还有很多事情要做。能源转换的条件有时更有利(如在热能生产和工业中)，有时更不利(如在运输中)。如果经济系统中的所有能源消费者都转向可再生能源发电，电网将不得不满足巨大的需求。电网运营商可以有效地应对这一挑战智能灵活地使用联网电力生产者、消费者和存储设施．
