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Teilvorhaben: FH Flensburg

Das Projekt "Teilvorhaben: FH Flensburg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Flensburg, Fachbereich 2 Energie und Biotechnologie durchgeführt. Die Fachhochschule Flensburg (FHF) verfolgt in diesem Teilvorhaben das Ziel, die Entwicklung des Netzplanungsinstruments eGo maßgeblich mitzugestalten. Ziel ist es, die Höchst- und Hochspannungsebene möglichst realitätsnah abzubilden und optimale zukünftige Konfigurationen von Netzausbau und Speichern auf der Höchst- und Hochspannungsebene ortsscharf zu bestimmen. Die innovative Verknüpfung von volkswirtschaftlicher und netzbetrieblicher Optimierung stellt ein wesentliches Ziel dar. Die makro-ökonomische Energiesystemmodellierung wird mit einem Netzmodell, entsprechender AC-Lastflussberechnung, sowie Optimierungsalgorithmen verzahnt. Für die FHF liegt ein klarer Fokus auf der Erstellung des Netzmodells der Höchst- und Hochspannungsebene, sowie der damit verbundene AC-Lastflussberechnung. Diese stellt eine wesentliche, einzuhaltende Nebenbedingung in der volkswirtschaftlichen Optimierungsfunktion dar. Um wissenschaftlichen Kriterien genügen und Netzebenen-übergreifend eingesetzt werden zu können, wird die Arbeit dieses Teilvorhabens vollständig auf frei verfügbaren Daten basieren. Die FHF ist mit Ausnahme der wirtschaftlichen und netzbetrieblichen Optimierung der Mittel- und Niederspannungsebene am gesamten Entwicklungsprozess von eGo beteiligt. Ein erfolgreicher Verlauf des Projekts ist im besonderen Maße Ziel des Verbundprojektkoordinators. In AP 0 wird die Projektkoordination übernommen. In AP 2 wird die Basis insbesondere in Bezug auf das zu erstellende Netzmodell geschaffen. Die Integration einer AC-Lastflussberechnung in die netzbetriebliche Optimierung auf Höchst- und Hochspannungsebene ist ein wesentlicher Arbeitsschritt innerhalb des AP 3. In AP 5 wird bei allen zentralen Fragestellungen hinsichtlich der volkswirtschaftlichen Optimierung des Gesamtsystems intensiv mitgearbeitet. Die Erarbeitung wissenschaftlicher Publikationen, sowie eines Anwendungsfalls für das Netzplanungsinstrument eGo sind weitere leitende Arbeitsaufträge (AP 6).

Teilvorhaben: HTS

Das Projekt "Teilvorhaben: HTS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HOCHTIEF Solutions AG durchgeführt. Das Vorhaben umfasst die Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Pumpspeicherkonzeptes zur Speicherung großer Mengen elektrischer Energie offshore. Das Konzept des Meeres-Pumpspeicherkraftwerks nutzt das Meer selbst als oberes Speicherreservoir. Das untere Speicherbecken wird durch einen Hohlkörper auf dem Meeresgrund gebildet, der im Pumpbetrieb mit Ladestrom leer gepumpt wird und im Entladebetrieb über eine Turbine zum Generatorantrieb wieder mit Wasser gefüllt wird. Das Vorhaben baut auf einer Vorstudie der Projektpartner auf in dem die Zielkosten des Pumpspeicherkraftwerkes, die Kugelform des Höhlkörpers sowie mögliche Standorte bestimmt wurden. Das Vorhaben beginnt mit einer detaillierten Systemanalyse zur Planung, Konstruktion, Bau- und Logistikkonzept des Druckbehälters, Entwicklung und Detailauslegung der Pumpturbinen, Einbindung in das Stromnetz auf Grundlage von Lastflussberechnungen, Marktanalysen und Wirtschaftlichkeitsberechnungen für einen internationalen Markt, Entwicklung einer Markteinführungsstrategie und Roadmap für die technische Umsetzung. Zunächst wird ein Modellversuch im Maßstab 1:10 in einem Binnengewässer durchgeführt. Dabei werden Detailfragestellungen zu Konstruktion, Bau, Installation, Logistik, Betriebsweise und Wartungskonzepten für das Speichersystem experimentell untersucht. Die letzte Projektphase umfasst Identifikation und Machbarkeitsanalyse für einen offshore Pilotversuch an einem Standort mit einigen hundert Metern Wassertiefe und geeigneter Infrastruktur. Die Pilotphase ist für ein Nachfolgeprojekt vorgesehen, sofern die Ergebnisse das Konzept rechtfertigen.

Teilvorhaben: Flexible Betriebsmodi durch Lastallokation

Das Projekt "Teilvorhaben: Flexible Betriebsmodi durch Lastallokation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DREWAG NETZ GmbH durchgeführt. Das Projekt SERVING setzt sich im 6. Energieforschungsprogramm - Energieeinsparung und Energieeffizienz als Ziel, das Verteilnetz mithilfe einer Service-Plattform intelligent zu betreiben. Dabei wird die Netzinfrastruktur unter Berücksichtigung von dezentralen EE-Anlagen und Nutzung von verschiebbaren Lasten optimal betrieben. So stehen den Energiedienstleistern die maximalen Flexibilitätspotenziale der Verbraucher zur Verfügung. Die Service-Plattform ist dabei nicht nur für Kommunikation verantwortlich, sie führt auch eine State-Estimation für das Verteilnetz durch, moderiert verschiedenste Marktanforderungen und organisiert bei drohenden Netzengpässen und Qualitätsproblemen eine Last-Allokation. Dieses Verfahren wird anhand von Wärmespeicheranlagen und Wasserversorgungsanlagen praktisch erprobt. Mit SERVING wird ein nachhaltiger Schritt zur Entwicklung des Verteilnetzes in ein Smart Grid gegangen und eine ganzheitliche Lösung für versorgungssichere Verteilnetze der Zukunft geboten. Zuerst wird ein Leistungskatalog zur Ermittlung des Flexibilitätspotentials von Wasserversorgungsanlagen-WVA erstellt (A1). Parallel erfolgt die Aufbereitung relevanter Stromnetzdaten der NS für Lastflussberechnungen (A2), das Adaptieren der Projekt-Systemarchitektur auf vorhandene IKT der WVA (A3). Es werden Regeln, Restriktionen für WVA und ein kalibriertes Prognoseverbrauchsverfahren entwickelt (B1). Über die WVA- Verbrauchsprognose ergeben sich Lastallokationspotenziale für die relevanten Stromverteilnetze (B3). Daran schließt sich die Ausarbeitung und Bewertung eines Worst-case-Szenarios (B6). Daraus entwickeln sich Szenarien für das Design Technologiepiloten (B4). Nach Definition des Piloten, Erarbeitung von Testszenarien (C1) werden diese im ausgewählten Abschnitt des Wasserverteilnetzes implementiert (C3), evaluiert und nach der Integrationsfähigkeit in die SERVING-Plattform bewertet (C5). Im AP D erfolgt ein Review der ökon. und technolog. Evaluierung des Feldversuchs (D3, D4).

Entwicklung von Modellen und Algorithmen zur Lastflussberechnung

Das Projekt "Entwicklung von Modellen und Algorithmen zur Lastflussberechnung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet für Energiesysteme und Energiemanagement durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von neuen, für den gesamten betrieblichen Spannungsbereich gültigen Modellen für Erzeugungsanlagen und andere Blindleistungsquellen in Lastflussberechnungsalgorithmen für elektrische Netze, sowie der Nachweis ihrer Praxistauglichkeit durch Implementierung in Berechnungsprogramme und vergleichende Simulationen gegen vollständige dynamische Modelle. Die Software soll zukünftig stand alone , als Add-in für Leitsysteme, geographische Informationssysteme usw. oder als neue Software in Einheit mit der Produktsuite Integral vertrieben werden.

Teilvorhaben: Kopplung von Mobilitätsanforderungen und Elektroenergiesystem

Das Projekt "Teilvorhaben: Kopplung von Mobilitätsanforderungen und Elektroenergiesystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SOPTIM AG durchgeführt. Mit zunehmendem Umfang der Elektromobilität steigt die Belastung des elektrischen Netzes, wodurch es zu Engpässen kommen wird. Deshalb sollen die Informationen aus dem Mobilitäts- und dem Elektrizitätsbereich zusammengeführt, die Engpässe im Elektrizitätssystem vorausschauend erkannt und die Nutzung der Elektromobilität über Anreize so gesteuert werden, dass die Netzengpässe entlastet bzw. vermieden werden. Im Gesamtvorhaben iMove betrachtet unser Teilvorhaben das elektrische Netz; es ist in 7 Teilbereiche mit einem jeweils eigenständigen inhaltlichen Kern gegliedert. Zunächst werden Knotenprognosen für Verbrauch und dezentrale Erzeugung erstellt. Anschließend werden Ladebedarf und Rückspeisewünsche aus dem Mobilitätssystem übernommen und die Konsistenz zwischen Mobilitäts- und Elektrizitätsdaten hergestellt. Auf diese Basis können (nach der Modellierung des elektrischen Netzes) Lastflussberechnung zur Erkennung der Be- oder Überlastung im elektrischen Netz erfolgen. Da die heutige Belastung der Elektrizitätsnetze durch die Elektromobilität sehr gering ist, werden zur Untersuchung der Engpässe und der Anreizwirkung zu ihrer Vermeidung konsistenten Szenarien für einen hohen Anteil an Elektromobilität entwickelt. Für diese Szenarien werden die Engpässe in elektrischen Netz automatisiert erkannt und gleichzeitig die verfügbaren Steuerungskorridore ermittelt. Die tatsächliche Steuerung findet dann im Mobilitätssystem statt und bewirkt ein verändertes Fahr- bzw. Ladeverhalten. Im elektrischen Teilsystem werden abschließend die Wirkungen der Anreize auf die Entlastung der Engpässe bewertet sowie die Ergebnisse über den Feldversuch verifiziert.

PrIME: Probabilistische innovative Methoden in der Energiesystemtechnik

Das Projekt "PrIME: Probabilistische innovative Methoden in der Energiesystemtechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachgebiet Energiemanagement und Betrieb elektrischer Netze durchgeführt. Das Gesamtziel des Projektvorhabens PrIME ist es, innovative probabilistische Methoden und Verfahren für die Energiesystemtechnik zu entwickeln mit konkreter Anwendung, um (A) zeitabhängige Wahrscheinlichkeitsverteilungen für Last- und Erzeugungsprofile von einzelnen erneuerbaren Erzeugern und Verbraucher effizienter zu generieren, (B) diese räumlich zu Gesamtverteilungen zu aggregieren und (C) durch Szenarienreduktion den resultierenden Rechenaufwand für die Lastflussberechnungen durch Erkennen und Eliminieren von redundanten bzw. weitgehend ähnlichen Konstellationen deutlich zu reduzieren. Diese Methoden werden in Use Cases angewandt und bewertet. Zusammen bilden diese Methoden und Verfahren einen nutzbringenden innovativen Werkzeugkasten und können in Folgeuntersuchungen wie z.B. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, Risikoabschätzungen, Netzausbaustudien und für das Netzengpassmanagement verwendet werden. Zunächst werden UseCase-Sets zu den Arbeitszielen mit den zugehörigen Testszenarien definiert. Diese werden unter kritischer Begleitung von Energinet.dk und Netze BW finalisiert. Anschließend werden verschiedene methodische Ansätze wie z.B. Sampling- und Aggregationstechniken, Verfahren zur Reduktion der Dimensionalität von Merkmalsräumen, Optimierungsverfahren oder Parameterschätzverfahren für Verteilungen analysiert und hinsichtlich der betrachteten Anwendungsfälle bewertet. Im nächsten Schritt werden geeignete Methoden zur Erhöhung der Genauigkeit bei gleichzeitiger Laufzeitreduktion entwickelt und mit Hilfe von Netzberechnungen und -simulationen bewertet. Die entwickelten Methoden und Algorithmen werden in den jeweiligen UseCase-Sets implementiert und getestet mit anschließender Evaluierung und Optimierung. Zum Schluss folgt die Erprobung und Bewertung der neu entwickelten Methoden gemäß den zugehörigen Testszenarien. Die Ergebnisse werden unter kritischer Begleitung von Energinet.dk und Netze BW diskutiert und bewertet.

Teilvorhaben: Machbarkeit verschiedener Konzepte

Das Projekt "Teilvorhaben: Machbarkeit verschiedener Konzepte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) - Institutsteil Kassel durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Analyse und Bewertung unterschiedlicher Markt- und Netzanbindungsvarianten eines North Sea Offshore and Storage Network (NSON) hinsichtlich deren Auswirkungen auf das deutsche sowie auch das übergeordnete europäische Energieversorgungssystem. Mithilfe von energiewirtschaftlichen Simulationen, neuartigen mathematischen Optimierungsmodellen und -verfahren sowie Analysen des europäischen Energiesystems werden im Rahmen dieses Vorhabens die Machbarkeit und die energiewirtschaftlichen Implikationen verschiedener NSON-Konzepte untersucht. Die hierbei berücksichtigten Aspekte umfassen die Verbindung von drei Marktgebieten, die Planung und den Betrieb vermaschter Multi-Terminal HGÜ-Netze für verschiedene Anwendungen, die Anbindung existierender Speicherkapazitäten in Norwegen und UK sowie die Integration neuartiger Offshore-Speicherkonzepte für die Bereitstellung von Ausgleichs- und Flexibilitätsmöglichkeiten für den sicheren Netzbetrieb. Darüber hinaus werden Rückwirkungsanalysen für das deutsche Übertragungsnetz durchgeführt. (1) Entwicklung international konsistenter Szenarien, (2) Energiemeteorologie und Anforderung an zukünftigen Kraftwerkspark, (3) Technologieperspektiven und -bewertung von Übertragungstechnologien und Offshore-Speichern, (4) Marktsimulation, Netzplanung und Lastflussberechnung, (5) Iterative Kosten-Nutzen-Analyse und Bewertung verschiedener NSON-Markt- und Netzkonzepte, (6) Rahmenbedingungen und Analyse externer Einflussfaktoren

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