Erzeugung, Bezug und Abgabe, Ein- und Ausfuhr von Elektrizität; Leistung und Belastung der Anlagen zur Erzeugung; Bezug und Abgabe von Elektrizität und Wärme; Bezug, Verbrauch und Bestände von Brennstoffen zur Erzeugung von Elektrizität und Wärme; Erzeugung und Bezug von erneuerbaren Energien
Zielsetzung:
Der zügige Ausbau erneuerbarer Energien ist zentral für das Erreichen der Klimaziele. Auf lokaler Ebene führt die volatile Einspeisung aus Wind- und Photovoltaikanlagen jedoch zu erheblichen Herausforderungen für die Netzstabilität. Besonders Verteilnetze sind durch diese Entwicklung zunehmend belastet. Klassische Netzausbaumaßnahmen sind oft kostenintensiv und langfristig. Hier setzt das Projekt NetzFlex an: Es untersucht, wie Großbatteriespeicher als netzdienliche Flexibilitätsoption zur Sicherung des Netzbetriebs beitragen können.
Im Fokus steht die modellbasierte Analyse zur optimalen Dimensionierung und Positionierung von Großbatterien im Verteilnetz. Dabei wird ein innovativer stochastischer Optimierungsansatz entwickelt, der Unsicherheiten in der Netzbelastung und in den Energiemärkten berücksichtigt. Ergänzend werden auch sektorübergreifende Flexibilitäten (Wärme, Mobilität) sowie Vermarktungspotenziale auf dem Strom- und Regelenergiemarkt einbezogen.
Als Fallbeispiel dient der Landkreis Haßberge, der über ein breites Spektrum an erneuerbaren Erzeugern verfügt und ambitionierte Ziele für den EE-Ausbau verfolgt. Ziel ist es, auf Basis historischer Daten und Zukunftsszenarien praxisnahe Empfehlungen für die technische Auslegung und den wirtschaftlichen Betrieb von Großbatterien zu entwickeln. Ein zentrales Ergebnis ist ein frei verfügbares Open-Source-Modell, das die Replizierbarkeit der Ergebnisse über die Region hinaus ermöglicht.
Das Projekt trägt wesentlich zur Integration erneuerbarer Energien bei. Durch den gezielten Einsatz von Batteriespeichern können Netzengpässe vermieden, CO2-Emissionen reduziert und die Abregelung von EE-Anlagen verringert werden. So wird nicht nur die Versorgungssicherheit erhöht, sondern auch eine nachhaltige, stabile und klimafreundliche Energieversorgung auf regionaler Ebene unterstützt.
Erneuerbare Energien Anlagen (EE-Anlagen) werden perspektivisch die Energieerzeugung dominieren. Um bei zunehmend dezentraler Erzeugung, der Außerbetriebnahme fossiler Kraftwerke und flexiblem Systembetrieb eine zuverlässige Stromversorgung sicherzustellen, müssen dezentrale Erzeugungsanlagen wie bspw. Windenergieanlagen (WEA) einen signifikanten Beitrag zur Stabilität des Stromnetzes leisten. Insbesondere die Bereitstellung netzbildender Eigenschaften aus umrichterbasierten EE-Anlagen steht hierbei im Fokus der Forschung und Entwicklung. Das 8. Energieforschungsprogramm sieht die Entwicklung netzbildender Eigenschaften von Stromrichtern als wesentliche Voraussetzung auf dem Pfad in Richtung 100% erneuerbare Energien. Die im Dezember 2023 veröffentlichte 'Roadmap Systemstabilität' beschreibt netzbildende Eigenschaften von Umrichtern als Schlüsseltechnologie zum Erreichen dieser Ziele. Stand der Technik ist, dass kommerzielle Windenergieanlagen weltweit heute netzfolgende Eigenschaften haben. Die genannten netzbildenden Eigenschaften sind eine neue Technologie, die umfassende und tiefgreifende Anpassungen in der Windenergieanlage erfordert. Das Projekt BesGASa stellt sich der Herausforderung und will mit der Entwicklung von netzbildenden Eigenschaften durch WEA mit Vollumrichtern einen notwendigen Beitrag zur Beschleunigung der Energiewende leisten. Die netzbildenden Eigenschaften der WEA sind ferner die Voraussetzung für die Bereitstellung von weiteren Beiträgen zu Systemdienstleistungen wie Momentanreserve (Trägheit der lokalen Netzstabilität), Blindstromstützung, Kurzschlussstrom, Inselbetriebsfähigkeit und Schwarzstartfähigkeit. Quantitativ hängen netzbildende Eigenschaften nicht nur von den Umrichtern der WEA ab, sondern insbesondere auch vom primären Energiewandlungsprozess (Wind zu Elektrizität) und dessen Dynamik. Diese sollen im BesGASa-Projekt explizit für Windenergieanlagen mit Vollumrichter erarbeitet werden.
Im Rahmen des Reallabors Referenzkraftwerk Lausitz ist eine wissenschaftliche Begleitung eines Großprojekts, welches die Errichtung eines modernen Kraftwerks am Standort Spremberg im Industriepark Schwarze Pumpe beabsichtigt, geplant. In dem Kraftwerk werden ausschließlich erneuerbare Energien genutzt. Weiterhin werden Möglichkeiten der Sektorenkopplung erschlossen und neue Wertschöpfungspotentiale durch Systemdienstleistungen im elektrischen Netz der öffentlichen Versorgung aufgezeigt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das vorgestellte Konzept für ein vollständig systemrelevantes H2-Speicherkraftwerk in allen relevanten Details, die für die Errichtung und Inbetriebnahme sowie den Probebetrieb notwendig sind, zu erarbeiten und im Zusammenwirken des Gesamtprozesses zu optimieren. Hierbei wird die Funktionalität der Komponentenanordnung als Speicherkraftwerk demonstriert. Alle Einzelkomponenten sowie die zugehörige Regelung und Steuerung werden dazu dimensioniert, simuliert, implementiert und bei allen vorgesehen Betriebsarten erprobt. Die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) entwickelt hierbei in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEG (Fh IEG) die Kraftwerksregelung, welche die Bereitstellung der Systemdienstleistungen am Netzkopplungspunkt sicherstellt. Außerdem liefert die BTU eine Analyse des potenziellen Beitrages der Wasserstoff-Rückverstromung zur Bereitstellung eines grundlastfähigen Portfolios aus erneuerbaren Energieanlagen und die Überführung in ein Betriebsführungskonzept.