Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Konstanz, Fachgebiet Physik und Elektrotechnik durchgeführt. Das Thema des Vorhabens ist die Erforschung von neuartigen Optimierungsverfahren im Umfeld von Nieder- und Mittelspannungsnetzen der Verteilnetzebene mit dem Ziel, das bestehende Verteilnetz optimal zu nutzen, und somit die Kosten eines resultierenden Netzausbaus zu verzögern oder ganz zu vermeiden. Üblicherweise werden Optimierungsalgorithmen für einzelne Optimierungsaufgaben entwickelt und angewendet. Stattdessen soll in diesem Vorhaben die Anwendung von Optimierungsaufgaben mit mehreren Freiheitsgraden, das Zusammenspiel verschiedener Akteure bis hin zu komplexen Netzstrukturanpassungen untersucht werden. Insbesondere soll die Anwendung von neuronalen Netzen als Planungs- und Optimierungskern untersucht werden. Das Forschungsvorhaben will damit die Fortschritte zu nutzen machen, die erst in den letzten Jahren im Bereich neuronaler Netze erzielt wurden. Diese werden in anderen Bereichen der Technik bereits sehr erfolgreich angewendet. Das zu entwickelnde, neuartige Optimierungsverfahren soll, im Gegensatz zu existierenden Verfahren, auch in der Realität Ergebnisse liefern, die sofort und direkt umgesetzt werden können, sowie auch zukünftige Netzausbauplanungen unterstützen. Die Beteiligung der assoziierten Partner Siemens und Stadtwerk am See sorgt dabei für eine praxisrelevante Vorgehensweise. Die Entwicklungen zum Beispiel im Smart Grid des EU - Projektes Cossmic oder im Netz des Stadtwerk am Sees speziell im Quartier Fallenbrunnen sowie in Beispielprojekten der Siemens AG können abschließend zur praktischen Evaluierung herangezogen werden. Typische Situationen aus dem täglichen Netzgeschehen sollen verwendet werden, und die Lösung dann auch tatsächlich angewendet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Vom Verteilnetz zum Smart Grid" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Ulm, Institut für Energie- und Antriebstechnik durchgeführt. Im Spannungsfeld der Energiewende versteht die Smart Grids Forschungsgruppe der Hochschule Ulm Smart Grids als verbindendes und vermittelndes Element zwischen verschiedenen Partizipanten in der Energiewirtschaft. Die vier Kernpunkte Verteilnetz, Prosumer, Erneuerbare Energien und Markt gruppieren sich um den Begriff Smart Grid und versinnbildlichen die Leitidee der Forschungsgruppe. Im Vorhaben C/sells findet diese Idee und die verknüpfenden Ideale eine tragfähige Ausprägung als Blaupause für eine nachhaltige Energiewirtschaft von Morgen. Die Smart Grids Forschungsgruppe arbeitet in den Themengebieten Energiemeteorologie, Energieinformatik und der Analyse, der Planung und dem Betrieb von Verteilnetzen und kann auf umfangreiche Vorarbeiten zurückgreifen. Mit dem Aufbau des Smart Grid Labors an der Hochschule Ulm ist es möglich innerhalb des C/sells Projekts Smart Grids Komponenten in einer Hard- und Software in the Loop Umgebung, welche vom iMSys über GWA und CLS-Manager bis zum CIM basierten IKT System, einer Netzsimulation (50kVA) und der experimentelle Verteilnetzleitwarte reicht, in den Pilotanwendungen zu testen. Die Hochschule bringt Erfahrungen in der Domänmodellierung des VNBs sowie der Standardisierung von CLS-Komponenten ein und begleitet den Standardisierungsprozess des BSI für die CLS-Komponenten im Rahmen des C/sells Projekts. Zentrale Aufgaben der Smart Grids Forschungsgruppe in C/sells sind die Entwicklung BSI konformer CLS-Komponenten zur direkten Kommunikation mit Wechselrichtern, Speichern und Lasten über CIM basierter IKT Strukturen. Aufbau einer Echtzeitsimulationsumgebung für VNBs. Entwicklung Bidirektionaler Dienste für Prosumenten. Wissenschaftliche Evaluierung der Anwendungsszenarien in den Netzzellen Einsingen, Hittistetten, Verteilnetzinformationssystem Ulm und Energie-Flexible Hochschule Ulm. (TP7 Smart Meter im Neubau)
Das Projekt "Teilvorhaben: IUP-HD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Der vorliegende Antrag stellt sich den Herausforderungen der Energiewende im Hinblick auf den Ausbau der Photovoltaik, indem er innovative energiemeteorologische Methoden zur satellitenbasierten Vorhersage von Strahlung und PV-Ertrag auf Anlagenebene verbessert, und deren Anwendung im Rahmen eines innovativen Energiemanagements auf Verteilnetzebene testet. Hierbei liegt der Fokus auf einer verbesserten Prognose bewölkungsbedingter Fluktuationen der Strahlungsfelder. Dieses Teilvorhaben widmet sich der Vorwärts- und Rückwärtsmodellierung der tatsächlichen Leistung als Funktion meteorologischer Größen und anlagenspezifischer Parameter für einige Referenzanlage der Allgäunetz/EGRID. Die Vorwärtsrechnung erfolgt durch ein kombiniertes Strahlungstransport- und PV-Anlagenmodell. Das Strahlungsmodul wird mit den relevanten meteorologischen Größen naheliegender Wetterstationen und mit Vorhersagen des Wettermodells (ICON) gefüttert. Die anlagenspezifischen Eigenschaften werden durch die Simulation der PV Leistung für klare Tage ermittelt. Aus dem Rückwärtsmodell (optimale Schätzung) soll aus der erzielten PV Leistung auf die Globalstrahlung und auf die relevanten meteorologischen Daten geschlossen werden. Beide Modelle werden mit der bei den Meßkampagnen gemessenen Globalstrahlung, der PV Leistung, und des re-analysierten Wetters geeicht und validiert. Das Vorhaben soll durch einen Verbund von 5 Arbeitspaketen (AP) mit einer starken gegenseitigen Verknüpfung der einzelnen APs erreicht werden: - AP1: Ableitung hochaufgelöster Globalstrahlung aus Satelliten- und Bodenbeobachtungen. - AP2: Assimilation und Vorhersage von PV-relevanten Wolkeninformationen. - AP3: Strahlungstransport- und PV-Ertragsmodellierung. - AP4: Bodenmessungen - Globalstrahlung aus Pyranometerdaten und PV-Leistung. - AP5: Prognosebasierte-Produkte für die Verteilnetzbetriebsführung. Der Partner IUP-HD übernimmt dabei die Teilarbeitsbereiche TAP 3.3, TAP 3.4, TAP 4.1 und 4.3 (siehe TVB).
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DIgSILENT GmbH durchgeführt. Das Projekt hat zum Ziel die Möglichkeit des alternativen Einsatzes von fernsteuerbaren Kabelverteilern ('automatisierten Kabelverteilern', KVs) im Vergleich zu einem regelbaren Ortsnetztrafo (rONT) zu untersuchen. Dies soll als Stabilisierungsmaßnahme im Niederspannungsteilnetz Sickenhausen in Reutlingen Einsatz finden. Der starke Ausbau dezentraler erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen (im untersuchten Stadtteil hauptsächlich Photovoltaik (PV)) führt zu einer stark fluktuierenden Stromeinspeisung. Deshalb findet vielerorts bei starker und langanhaltender Sonneneinstrahlung an Ortsnetzstationen (ONS) eine temporäre Lastumkehr statt, so dass die überschüssige Energie in das Mittelspannungsnetz rückgespeist wird. Daraus resultierende Schwankungen im Bezug und in der Rückspeisung verursachen deutliche Spannungsschwankungen, die i.d.R. durch den Einbau eines rONTs ausgeglichen werden können. Im betroffenen Teilort soll untersucht werden, ob alternativ auch Umschaltungen an KVs benachbarter Netzteile denselben Effekt erreichen können. Zu Zeiten hoher Erzeugung könnte die Rücklieferung in das Mittelspannungsnetz durch Zusammenschalten mit einem lastgeprägten Netzteil vermieden werden. So werden Spannungsanhebung und Transformationsverluste vermieden und die Netzbetreiber müssen keine Leistungseinbußen und Energieverluste in Kauf nehmen. Beim Flächeneinsatz der KVs könnte signifikantes Einsparpotenzial bestehen durch einen weiteren Freiheitsgrad sowie einer Homogenisierungsmöglichkeit einzelner Stränge des Netzes. Es soll hier gezeigt werden, dass mit der Methode der Lastverschiebung dezentrale Überangebote an Energie in der gleichen Spannungsebene an anderen Verbrauchsorten ohne die o.g. Nachteile umgesetzt werden können.
Das Projekt "Teilvorhaben: HBRS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Internationales Zentrum für Nachhaltige Entwicklung (IZNE) durchgeführt. Der vorliegende Antrag stellt sich den Herausforderungen der Energiewende im Hinblick auf den Ausbau der Photovoltaik, indem er innovative energiemeteorologische Methoden zur satellitenbasierten Vorhersage von Strahlung und PV-Ertrag auf Anlagenebene verbessert und deren Anwendung im Rahmen eines innovativen Energiemanagements auf Verteilnetzebene testet. Hierbei liegt der Fokus auf einer verbesserten Prognose bewölkungsbedingter Fluktuationen der Strahlungsfelder. Das Vorhaben soll durch einen Verbund von 5 Arbeitspaketen (AP) mit einer starken gegenseitigen Verknüpfung der einzelnen APs erreicht werden: - AP1: Ableitung hochaufgelöster Globalstrahlung aus Satelliten- und Bodenbeobachtungen. - AP2: Assimilation und Vorhersage von PV-relevanten Wolkeninformationen. Die H-BRS übernimmt die Federführung in AP4. Arbeiten in AP3 und AP4 zielen auf die Entwicklung und Validierung eines spektral aufgelösten Strahlungstransport-PV-Leistungsmodells (AP3) und die Anwendung der entwickelten Inversionsmethode zur Ableitung der Globalstrahlung und von atmosphärischen Parametern aus PV-Leistungsdaten (AP4). Darüber hinaus übernimmt die H-BRS das Projektmanagement (AP6) sowie die Koordination der beiden Messkampagnen (AP4). - AP3: Strahlungstransport- und PV-Leistungsmodellierung. - AP4: Bodenmessungen - Globalstrahlung aus Pyranometerdaten und PV-Leistung. - AP5: Prognosebasierte-Produkte für die Verteilnetzbetriebsführung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Verzahnung von Netzplanung und -betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft durchgeführt. Die Flexibilitätspotenziale bedeuten neue Freiheitgrade, die neben dem Netzbetrieb auch für die Netzplanung von Bedeutung sind. Als Kernpunkt dieses Teilvorhabens steht daher die Entwicklung neuer Verfahren, um einen gesamtwirtschaftlich effizienten Netzausbau zu bestimmen und geplante Maßnahmen in der Modellregion bewerten zu können. Schlussendlich können neue Planungsgrundsätze für die Berücksichtigung eines aktiven Netzbetriebs in der Planung abgeleitet werden. Um die Potenziale optimal nutzen zu können, sind Anpassungen des aktuellen Regulierungsrahmens notwendig. Identifiziere Anpassungen der Regulierung sollen daher mit einem neuem Verfahren auf die Netzausbauplanung untersucht und bewertet werden. Die entwickelten Verfahren werden ebenfalls in Form von Systemstudien auf andere Regionen angewendet. Dadurch ist es möglich, die Ergebnisse zu verallgemeinern und Schlüsse für Gesamtdeutschland abzuleiten. Ein weiterer Aspekt stellt die Untersuchung eines aktiven Netzbetriebs auf die die Stabilität des Gesamtsystems dar. Arbeitsziel ist die Entwicklung eines Verfahrens und die simulative Bewertung von Netzausbauprojekten in den Verteilnetzen der Modellregion unter Berücksichtigung neuartiger Betriebsmittel sowie zukünftig aktiven Netzbetriebskonzepten. Ein weiteres Ziel ist die Bewertung zukünftiger regulatorischer Rahmenbedingungen im Hinblick auf die Netzplanung. Daher wird ein Verfahren entwickelt zur betriebswirtschaftlich effizienten Netzausbauplanung unter Berücksichtigung regulatorischer Rahmenbedingungen. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Bestimmung der Auswirkungen eines aktiven Verteilnetzbetriebs auf die Stabilität im gesamten deutschen Elektrizitätsversorgungssystem entwickelt. Zudem werden Systemstudien zur Übertragbarkeit der Ergebnisse der Modellregion auf Gesamtdeutschland durchgeführt.
Das Projekt "Studie Umweltfreundliche Energiewandlung, -transport und -speicherung in Nordrhein-Westfalen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Techno-ökonomische-Forschung zu Märkten, Netzen und Prosumern in einem zukünftigen Energieversorgungssystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Mit C/sells wird im 'Schaufenster Intelligente Energie - Digitale Agenda für die Energiewende' (SINTEG) ein zelluläres Energiesystem mit hohen Anteilen Erneuerbarer Energien für eine klimafreundliche, effiziente und sichere Energieversorgung entwickelt und großflächig demonstriert. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist mit fünf Instituten (IAO, IBP, ISE, ISI, IWES) ihren Forschungsschwerpunkten entsprechend an der Entwicklung, Demonstration und Evaluation insb. der Themen Nutzerpartizipation, Netzintegration EE, Energiemanagement dezentraler Anlagen, IT-Sicherheit und Energieeffizienz beteiligt. Fraunhofer ist beteiligt an folgenden Teilprojekten (TPs): Teilprojekt 2: Umfeldgestaltung, insb. zu Leitidee, Geschäftsmodellen, Anreizen für Prosumenten, Regularien und Energierecht, Standardisierung, Organisation in zellulären Systemen und der Evaluation im Systemkontext (ISE, ISI). Teilprojekt 3: Infrastruktur-Informationssystem (IIS), insb. Entwicklung IIS, Einbindung iMSys, Prognosen und Bilanzierung für ÜNB (IAO, ISE, IWES). Teilprojekt 4: Organisation intelligenter Netze, insb. Entwicklung der Abstimmungskaskade, Verteilnetzautomatisierung, Steuerung von Liegenschaften und Microgrids sowie der flexiblen Abstimmung zw. Markt und Netz (ISE, IWES). Teilprojekt 5: Methoden für intelligente Liegenschaften und Märkte, insb. Entwicklung von bidirektionalen Diensten von und für Prosumenten, Energieprozessmanagement im Quartier und der Anlagenintegration inkl. Mobilität (IAO, IBP, ISE, IWES). Teilprojekt 7: Realisierungen von Prosumenten für Liegenschaften in Märkten, insb. für gewerbliche Areale, Musterliegenschaften und Ortschaften, lokalem Energiemanagement zur Eigennutzung und Direktvermarktung, sowie nachbarschaftlichen Quartiersverbünden (IAO, IBP, ISE, IWES).
Das Projekt "Teilvorhaben: Energieverteilnetze und -quellen für Wärmepumpenquartiere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Energieservice Westfalen Weser GmbH durchgeführt. Die Umstellung der Gebäude-Wärmeversorgung auf mit erneuerbarem Strom betriebene Kompressionswärmepumpen bietet ein erhebliches Potential zur Primärenergieeinsparung in Quartieren, die dann besonders hoch ausfällt, wenn der Wärmepumpen- (WP-) und Haushalts-Strombedarf zeitgleich durch lokalen Wind- und Sonnenstrom gedeckt werden. Im vorliegenden Forschungsvorhaben sollen daher folgende Ziele erreicht werden: 1. Bestimmung der Gleichzeitigkeiten des Wärme- und Strombedarfs der Gebäude eines Quartiers untereinander und im Vergleich zum regionalen Dargebot an Wind- und Solarstrom bei unterschiedlichen WP-Wärmequellen. 2. Entwicklung und Bewertung von zentralen und dezentralen Betriebsstrategien für einzelne WP im Quartier unter Einbeziehung von dezentralen thermischen und elektrischen Speichern in Hinblick auf erneuerbaren Deckungsanteil, Eigenverbrauch, Primärenergieeinsparung, Netzentlastung, Wirtschaftlichkeit. 3. Allgemeingültige Planungshilfen zur Umsetzung von WP-Quartieren, Bestand und Neubau, mit mehr als 50 % Primärenergieeinsparung, für Planer, Kommunen und Versorger.
Das Projekt "Flexible elektrische Fabriknetzführung zur systemübergreifenden Steigerung der Energieeffizienz unter den Anforderungen zukünftiger Verteilnetze mit regenerativer Energieerzeugung, Teilprojekt 'MES-Anbindung'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MPDV Mikrolab GmbH Mikroprozessordatenverarbeitung und Mikroprozessorlabor durchgeführt. Angesichts des steigenden Anteils fluktuierend einspeisender Stromerzeuger ergeben sich neue Herausforderungen für eine bezahlbare und stabile Stromversorgung. Über eine Ertüchtigung der entsprechenden Produktionsprozesse und -anlagen könnten systemrelevante Netzdienstleistungen in großem Umfang kosteneffizient bereitgestellt werden. Zentrales Forschungsziel des Vorhabens ist es techn. und org. Lösungen zu entwickeln, mittels derer Industriebetriebe zeitgleich Energiekosten einsparen und das Stromnetz stützen können. MPDV stellt als MES-Systemanbieter eine zentrale Software-Komponente des Projektes. Alle relevanten Maschinen und Arbeitsplätze sollen an das MES angebunden werden, dass damit als zentrale Informations- und Datendrehscheibe fungieren wird. Hauptschwerpunkte sind die Generierung von Produktionsaufträgen, die Datenerfassung in der Produktion und letztlich die Gewährleistung einer flexiblen, energieeffizienten Produktionsplanung. Die Projektlaufzeit erstreckt sich über 3 Jahre, in der das interdisziplinäre Konsortium in 9 Teilprojekten zusammen arbeitet. In TP1 erfolgt eine Bestandsaufnahme & Potenzialanalyse der Produktionsprozesse & -anlagen, sodass diese zur simulativen Erprobung der Flexibilisierungskonzepte in TP2 modelliert werden können. In TP3 wird die MES-basierte Datenerfassung implementiert und mit der Energiedatenerfassung gekoppelt. Davon ausgehend werden Lastprognosemodelle entwickelt, die in prädiktive Betriebsstrategien der Verbraucher/Erzeuger/Speicher in TP4 einfließen. In TP5 erfolgen Netzsimulationen und die Analyse des Einflusses der flexiblen Fabrik als Netzregelelement. Während die techn. Flexibilisierung und IKT-Anbindung der Anlagen in TP6 erfolgt, wird in TP7 ein hybrider Energiespeicher entwickelt. In TP8 werden Verfahren zur Verbesserung der Netzqualität untersucht und entwickelt. Abschließend erfolgt die Analyse der Wirtschaftlichkeit und Übertragbarkeit der Maßnahmen in TP9.
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