Der zunehmende Einfluss volatiler erneuerbarer Energien im deutschen Energiesystem führt zu großen Herausforderungen an die Stromnetze. Die beiden dominierenden erneuerbaren Quellen sind die Solar- und Windenergie, die ein hohes Maß an zeitlicher und witterungsbedingter Variabilität aufweisen. Die Schwankungen treten einerseits auf Stunden- oder Tagesbasis auf, weisen jedoch auch große saisonale Unterschiede auf. Gleichzeitig ist eine geografische Entkopplung von Energiebedarf und Energieproduktion festzustellen. Somit ist mittel- bis langfristig ein zusätzlicher Bedarf an Energieausgleichs- und Speichertechnologien zu erwarten.
Bereits heute kommt es durch den regional unterschiedlichen Ausbau von Wind- und Solarstromerzeugern in verschiedenen Regionen zu Stromüberangeboten, denen durch das Herunterregeln der erneuerbaren Energieerzeuger entgegengewirkt werden muss. Dieses Problem wird sich in den kommenden Jahren weiter verschärfen. Zusätzliche lokale Ungleichgewichte entstehen durch die Stilllegung der Kernkraftwerke bis zum Jahr 2022 und ggf. durch die Stilllegungen weiterer großer fossiler Kraftwerke.
Eine Möglichkeit, den zeitlichen und regionalen Ausgleichsbedarfen zu begegnen, ist die Nutzung der Speicher- und Transportkapazitäten der Gas- und Wärmenetze über Kopplungstechnologien. Insbesondere die Gasnetze stellen hohe Übertragungskapazitäten zur Verfügung. Wärme- und Gasspeicher sind zudem günstiger und eignen sich besser für die saisonale Langzeitenergiespeicherung als Stromspeicher. Die dabei im Fokus stehenden Kopplungstechnologien sind Power-to-Heat, Power-to-Gas, Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpensysteme.