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Teil 3

Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von badenova AG & Co. KG durchgeführt. Aufgrund eines Änderungsantrages in einem Schwesterprojekt steht die ursprünglich geplante Wasserstoffquelle für den Demonstrationsbetrieb des vorliegenden Projektes nicht zur Verfügung. Statt der geplanten Nutzung von Abfallwasserstoff aus dem Elektrolyse-Testzentrum des Fraunhofer ISE, wird nun ersatzweise beantragt, den Demonstrationsbetrieb mit einem inzwischen vorhandenem alternativen Elektrolyseur durchzuführen. Die Planungsarbeiten der Einspeiseanlage wurden in enger Zusammenarbeit mit der Badenova/bnnetze erfolgreich abgeschlossen, die Umsetzung jedoch aufgrund o.g. noch nicht gestelltem/beschiedenen Änderungsantrags nicht beauftragt. Auf Seiten der Algorithmenentwicklung wurden Betriebsstrategien für die verschiedenen Märkte entworfen und eine simulationsbasierte Analyse deren Wirtschaftlichkeit durchgeführt. Aktuell wird die Kopplung der verschiedenen Modelle des Stromnetzes, des Gasnetzes und der Marktmodelle vorangetrieben und in ein übergeordnetes Simulationsframework auf Basis von Python eingebunden. Die auf dem Algorithmus basierende Betriebssteuerung der realen Anlage wird in diesem Framework anschließend getestet und optimiert, bevor sie auf die finale Anlage übertragen wird. An der Hochschule Offenburg wurde parallel ein dort vorhandenes Microgrid mit einem alkalischen Elektrolyseur modelltechnisch abgebildet. Zudem wurde das Modell um einen flexiblen Verbraucher erweitert. Aus den Ergebnissen konnte eine optimierte Betriebssteuerung für den Elektrolyseur entworfen und über eine Schnittstelle auf die reale Anlage übertragen werden. Nach technischen Problemen mit einigen Komponenten ist der Feldtest für Beginn 2016 geplant. Die wichtigsten Ergebnisse sollten bis Fristenende vorliegen.

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Offenburg, Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Labor Mess- und Regelungstechnik durchgeführt. Aufgrund eines Änderungsantrages in einem Schwesterprojekt steht die ursprünglich geplante Wasserstoffquelle für den Demonstrationsbetrieb des vorliegenden Projektes nicht zur Verfügung. Statt der geplanten Nutzung von Abfallwasserstoff aus dem Elektrolyse-Testzentrum des Fraunhofer ISE, wird nun ersatzweise beantragt, den Demonstrationsbetrieb mit einem inzwischen vorhandenem alternativen Elektrolyseur durchzuführen. Die Planungsarbeiten der Einspeiseanlage wurden in enger Zusammenarbeit mit der Badenova/bnnetze erfolgreich abgeschlossen, die Umsetzung jedoch aufgrund o.g. noch nicht gestelltem/beschiedenen Änderungsantrags nicht beauftragt. Auf Seiten der Algorithmenentwicklung wurden Betriebsstrategien für die verschiedenen Märkte entworfen und eine simulationsbasierte Analyse deren Wirtschaftlichkeit durchgeführt. Aktuell wird die Kopplung der verschiedenen Modelle des Stromnetzes, des Gasnetzes und der Marktmodelle vorangetrieben und in ein übergeordnetes Simulationsframework auf Basis von Python eingebunden. Die auf dem Algorithmus basierende Betriebssteuerung der realen Anlage wird in diesem Framework anschließend getestet und optimiert, bevor sie auf die finale Anlage übertragen wird. An der Hochschule Offenburg wurde parallel ein dort vorhandenes Microgrid mit einem alkalischen Elektrolyseur modelltechnisch abgebildet. Zudem wurde das Modell um einen flexiblen Verbraucher erweitert. Aus den Ergebnissen konnte eine optimierte Betriebssteuerung für den Elektrolyseur entworfen und über eine Schnittstelle auf die reale Anlage übertragen werden. Nach technischen Problemen mit einigen Komponenten ist der Feldtest für Beginn 2016 geplant. Die wichtigsten Ergebnisse sollten bis Fristenende vorliegen.

Kraftwerkspark und Klimaschutz bis 2030

Das Projekt "Kraftwerkspark und Klimaschutz bis 2030" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von r2b energy consulting GmbH durchgeführt. Der Altersstruktur des deutschen Kraftwerksparks besteht in den kommenden Dekaden ein zunehmender Bedarf an neuen Erzeugungskapazitäten, die zum einen kompatibel zu den langfristigen Klimaschutzzielen und zum anderen im Bezug auf ihre Flexibilität geeignet sind, die überwiegend dargebotsabhängigen EE zu ergänzen. Für den Bereich der fossilen Kraftwerke besteht dabei neben dem Neubau von Kraftwerken auch die Möglichkeit des Retrofits und damit der Laufzeitverlängerung von Teilen des bestehenden Kraftwerksparks. Die Entwicklung des Kraftwerksparks wird maßgeblich durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien, der KWK, den Atomausstieg, den EU-Emissionshandel und die Entwicklung der Brennstoffpreise beeinflusst. Zudem beeinflussen auch der verstärkte europäische Stromhandel und die zunehmenden Preiselastizität der Nachfrage im Zusammenhang mit den Möglichkeiten der Laststeuerung die Entwicklung des Kraftwerksparks. Es soll in diesem Projekt anhand eines europäischen Strommarktmodells untersucht werden, wie sich der Kraftwerkspark unter Erfüllung der langfristigen Klimaschutzziele und Erhalt der Versorgungssicherheit bis zum Jahr 2030 volkswirtschaftlich effizient entwickeln sollte. Die Ergebnisse sind eine wichtige Voraussetzung für die in den nächsten Jahren anstehenden Impulse für die Entwicklung der Stromversorgung, insb. bei neuen fossilen Kraftwerken und Speicher.

Teilvorhaben: Systemintegration von über 100 MW Power-to-Fernwärme in Berlin

Das Projekt "Teilvorhaben: Systemintegration von über 100 MW Power-to-Fernwärme in Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vattenfall Europe Wärme AG durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll erforscht und praktisch erprobt werden, ob und in welchem Umfang durch eine 120 MW Power-to-Fernwärme Anlage in Reuter West ab dem Jahr 2019 bis zu 30.000 Berliner Haushalte in den Wintermonaten und bis zu 300.000 Haushalte in den Sommermonaten mit Wind- und PV-Überschüssen aus dem Umland versorgt werden können. Die neuartige Sektorkopplung erfordert eine enge Abstimmung zwischen Stromnetz (Übertragungsnetz)- und Fernwärmesystembetreibern, die durch die derzeitige IKT, Bilanzierungs- und Marktmodelle nicht gegeben ist. Um der Komplexität der Anwendung sowie der Größenordnung des Vorhabens gerecht zu werden ist ein dreiphasiges Verfahren vorgesehen. wird: 1. Entwicklung und Erprobung der IKT zwischen 50Hertz, Stromnetz Berlin und Vattenfall Wärme Berlin AG anhand eines kleintechnischen Elektroheizers (10kW) am Standort GuD Mitte. Ziel ist die Entwicklung der Kommunikation und Ansteuerung ohne fernwärmehydraulische Restriktionen. Die Anlage wird im Forschungsverbund ab MS 1.1 den Konsortialpartnern für die Ansteuerung voll zur Verfügung stehen. 2. Erprobung von Power-to-Fernwärme am Standort GuD Berlin-Buch (7,5 MW).Hierbei soll die entwickelte IKT unter Berücksichtigung der fernwärmehydraulischen Restriktionen und dem Verbund mit der bestehenden GuD-Anlage und dem Wärmespeicher erprobt werden. 3. 2019: Großtechnische Anwendung von Power-to-Fernwärme zur Aufnahme von EE-Überschüssen am Standort Reuter West (120 MW ab 2019).Die Anlage soll ab MS 1.4 an die Flexibilitätsplattform angeschlossen und ab MS 1.5 für repräsentative neue Geschäftsabläufe genutzt werden. Ziel ist die Analyse und Bewertung der koordinierten Netzengpassbewirtschaftung (Systemintegration) unter Beachtung sämtlicher fernwärmehydraulischen, stromnetzseitigen, vermarktungs- sowie bilanzierungstechnischen Restriktionen über einen längeren Zeitraum. Dies erfordert eine enge Kooperation und die gemeinsame Entwicklung von Prozessen und Technologien.

Sub project: Smart Services

Das Projekt "Sub project: Smart Services" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PSI Energy Markets GmbH durchgeführt. Fokussiert wird die Konzeption, Entwicklung und prototypische Implementierung einer Plattform zur Synchronisation industrieller Verbraucher (als Flexibilitätscluster) mit dezentralen Erzeugern (unter anderem regenerativer Energie), die in virtuellen Kraftwerken zusammengefasst werden. Kern der Plattform ist ein Mechanismus, der die Flexibilität der Verbraucher bewertet und ihnen damit eine Partizipation am Energiemarkt (Regelenergie-, Spotmarkt) ermöglicht. Eine Synchronisation auf lokaler Ebene (Verteilnetz) ist dabei einem Ausgleich auf überregionaler Ebene (Übertragungsnetz) vorzuziehen. Prototypisch wird das Projekt in der Modellregion Aachen umgesetzt und leistet einen Beitrag zur Energiewende mit Bezug zu den Zielen Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und Versorgungssicherheit.

Teilvorhaben: 5.1 Neue Markt- und Geschäftsmodelle, Regulatorik, HSF

Das Projekt "Teilvorhaben: 5.1 Neue Markt- und Geschäftsmodelle, Regulatorik, HSF" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Flensburg, Fachbereich 2 Energie und Biotechnologie durchgeführt. Dieses Teilvorhaben der HS Flensburg verfolgt das Ziel, die Marktfähigkeit der durch die Wasserstofferzeugung neu entstehenden Geschäfts- und Marktmodelle der Demonstratoren insbesondere anhand der AG6 des Norddeutschen Reallabors (NDRL) zu untersuchen und entstehende Umweltschutzeffekte zu identifizieren. Die großskalierte Umsetzung von innovativen Vorhaben im Bereich der Wasserstofferzeugung, ist unter den aktuellen Marktbedingungen nicht gegeben. So bestehen neben technischen auch regulatorische und ökonomische Hürden für eine Marktteilnahme der Demonstratoren. Zur Ermöglichung der langfristigen wettbewerbsfähigen Marktteilnahme der Demonstratoren müssen die marktwirtschaftlichen Rahmenbedingungen untersucht und angepasst werden. Um das Potenzial von Wasserstoff als Sektorenkoppler und Energiespeicher zu entfalten und die rechtlichen und ökonomischen Hürden zu überwinden untersucht die HS Flensburg anwendungsbezogen verschiedene Fragestellungen zum Thema Wasserstoff in den Arbeitspaketen AP 5.1.2, AP 5.1.4.1 und AP 5.1.5.1. Dabei liegt der Fokus auf dem Thema der Wasserstofferzeugung und dem Aufbau lokaler Wasserstoffwertschöpfungsketten, in enger Abstimmung mit der Arbeitsgruppe 6 zu den Partnern zählen u.a. HanseWerk, Stadtwerke Lübeck, H2Agentur und Energie des Nordens, von denen einige bereits Elektrolyseure betreiben. Somit können Handlungsempfehlungen für die Demonstratoren aus AG 6 und regulatorische Entwicklungsoptionen entwickelt werden, die unmittelbar darauf abzielen, die nachhaltige wirtschaftliche Schlagkraft der Demonstratoren im Bereich Wasserstofferzeugung, zu fördern.

Teilvorhaben: Industrie und Gas

Das Projekt "Teilvorhaben: Industrie und Gas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH durchgeführt. Die Grundlage zur Bewertung von Handlungsoptionen zur Einsparung von Treibhausgasemissionen und Ressourcen im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor verändert sich fortlaufend. Ziel des Forschungsvorhabens Dynamis ist daher die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur kontinuierlichen Bewertung sektorübergreifender CO2-Minderungsmaßnahmen. Dieses Werkzeug soll es ermöglichen, jederzeit Einzelmaßnahmen oder Maßnahmenkombinationen unter den aktuellen Rahmenbedingungen des Systems zu bewerten, um geeignete Wege zur kosteneffizienten Dekarbonisierung der Energieversorgung aufzuzeigen. Im Baustein 'Erstellung der Datenbasis' werden sektorübergreifende Daten erhoben, vergleichbar gemacht und in einer aktualisierbaren Struktur für das Regionalisierte Energiesystemmodell der FfE (FREM) aufbereitet. Die Daten beschreiben sowohl das Energiesystem, als auch die zu untersuchenden Maßnahmen. In diesem Baustein übernimmt die FfE GmbH die Methodenentwicklung, Datenakquisition und die Identifikation und Auswahl von Maßnahmen im Sektor Industrie. Im Baustein 'Simulation & Optimierung' wird die Anlagenausbau- und Einsatzplanung (AAEP) weiterentwickelt, um den Einfluss der CO2-Minderungsmaßnahmen auf das System und die Wechselwirkungen untereinander zu simulieren. Hierzu wird die AAEP mit der zuvor erhobenen Datenbasis verknüpft und ein Marktmodell implementiert, welches aktuelle Entwicklungen im Bereich der Marktgestaltung (Strommarkt 2.0) abbildet. Zudem wird hier dem Zusammenwachsen von Strom-, Wärme- und Gasmarkt Rechnung getragen. In diesem Baustein übernimmt die FfE GmbH die Modellierung der Gaswirtschaft. In den Baustein 'Maßnahmenbewertung' fließen die Ergebnisse der ersten beiden Bausteine ein. Die Bearbeitung erfolgt durch FfE e.V.

Nachfragesicherung und Lastflüsse nach dem Abschalten von Kernkraftwerken in Deutschland - Sind Engpässe zu befürchten?

Das Projekt "Nachfragesicherung und Lastflüsse nach dem Abschalten von Kernkraftwerken in Deutschland - Sind Engpässe zu befürchten?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fakultät Wirtschaftswissenschaften, Lehrstuhl für Energiewirtschaft durchgeführt. In dieser Studie werden die Auswirkungen des Kernkraftwerksmoratoriums bzw. des vollständigen -ausstiegs auf das deutsche Elektrizitätssystem ermittelt; insbesondere werden erstmalig die Energiebereitstellung und die Lastflüsse im deutschen und mitteleuropäischen Elektrizitätsnetz analysiert. Unter Verwendung des techno-ökonomischen Modells ELMOD werden der Kraftwerkseinsatz, die Importe und Exporte sowie die Leitungsbelastung für einen repräsentativen Lastfall in einem Wintermonat ermittelt. In den beschleunigten Ausstiegsszenarien verschiebt sich die Stromhandelsbilanz mit dem Ausland in Richtung höhere Nettoimporte Deutschlands, insb. im Handel mit den Niederlanden, Österreich sowie Polen. Zusätzliche Importe aus Kernkraftwerken (KKW) finden nicht statt, da bereits im Referenzfall die KKWs aufgrund der Abrufrangfolge (Merit Order) voll ausgelastet sind. Innerhalb Deutschland und Mitteleuropas kommt es zu einer verstärkten Nutzung fossiler Energieträger. Die Preise liegen in den Ausstiegsszenarien um einige Euro pro Megawattstunde höher als im Status Quo. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die fortgesetzte Abschaltung der sieben Kernkraftwerke des Moratoriums keine ernsthaften Engpässe induziert; ein vollständiger Ausstieg aus der Kernkraft in Deutschland ist insbesondere vor dem Hintergrund der sich derzeit im Bau befindlichen Kraftwerkskapazitäten in den nächsten 3-7 Jahren möglich.

Mobile Endgeräte als Zugangs- und Abrechnungssystem für Ladeinfrastruktur sowie zur Verknüpfung mit dem ÖPNV

Das Projekt "Mobile Endgeräte als Zugangs- und Abrechnungssystem für Ladeinfrastruktur sowie zur Verknüpfung mit dem ÖPNV" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KEMA-IEV Ingenieurunternehmen für Energieversorgung GmbH durchgeführt. Das Verbundvorhaben setzt auf den Ergebnissen des SaxMobility I - Projektes auf und setzt mobile Endgeräte zur einfachen Nutzung der Ladeinfrastruktur und des ÖPNV ein. Mit der Erweiterung der Anzahl der Fahrzeuge im Verbundprojekt soll auch die Nutzung der Elektrofahrzeuge durch Kunden untersucht werden. Die Verknüpfung von ÖPNV und Elektromobilität soll 'erfahrbar' gemacht werden. Weiteres Ziel ist der Auf- und Ausbau der Ladeinfrastruktur und die Implementierung des Zugangs- und Abrechnungssystems, das erprobt und in eine alltagstaugliche verlässliche Lösung überführt wird. Mit der Implementierung einer kostenreduzierten und zuverlässigen Ladeinfrastruktur wird zudem ein Konzept für die flächendeckende Einführung des offenen / barrierefreien Zugangs-und Abrechnungssystems, dass auch außerhalb der Modellregion genutzt werden kann und die Ladung von Elektrofahrzeugen im (semi-)öffentlichen Verkehrsraum zulässt, umgesetzt. Feldversuche mit Nutzern werden stattfinden. 1. Aufbau einer standardisierten Ladeinfrastruktur mit Zugangs- und Abrechnungssystem über mobile Endgeräte (Konzepterarbeitung, Lastenheft, Anpassung Prozessabläufe und Infrastruktur, Bearbeitung energiewirtschaftlicher Themen, Review und Berichtserstellung zu Entwicklungen und Anwendungen im Bereich Infrastrukturausbau, Tests, Technikeinführung) 2. Datenerfassung (Auswertung)/Lastmanagementsystem (Bearbeitung regulatorischer Fragestellungen) 3.Konzepterarbeitung/Öffentlichkeitsarbeit (Anpassung des Marktmodells)

Beitrag des Stromnetzes zum Klimaschutz - Wie soll das Netz der Zukunft für eine zunehmend auf erneuerbaren Energien basierenden Stromversorgung aussehen?

Das Projekt "Beitrag des Stromnetzes zum Klimaschutz - Wie soll das Netz der Zukunft für eine zunehmend auf erneuerbaren Energien basierenden Stromversorgung aussehen?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Consentec GmbH durchgeführt. Insbesondere aus Klimaschutzgründen ist eine treibhausgasneutrale Stromerzeugung im Jahr 2050 anzustreben. Verschiedene Studien befassen sich mit der Frage, ob eine Stromversorgung vollständig auf erneuerbaren Energien basieren kann. Sie betonen den Netzausbau als wichtigen Punkt für eine treibhausgasneutrale Stromversorgung. Der Weg dahin, insbesondere in welcher Intensität das Netz ausgebaut und welche Anforderungen an ein solches Netz gestellt werden sollen, ist bis jetzt nur unzureichend beantwortet. Auch werden mögliche Netzoptimierungs- und -verstärkungsmaßnahmen, um den Netzausbaubedarf zu reduzieren und damit Barrieren für den weiteren EE-Ausbau abzubauen, in bisherigen Studien nicht hinreichend untersucht. In dem geplanten UFOPLAN-Vorhaben sollen die Forschungsnehmer ermitteln, welche Netzinfrastruktur auf dem Weg zu einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierende Stromversorgung in Deutschland erforderlich ist. Dafür sollen sie 1. wesentlichen Rahmenbedingungen und Einflussfaktoren für die Ermittlung des notwendigen Um- und Ausbaus des Übertragungsnetzes jeweils qualitativ analysieren und in ihren Wirkungen darstellen, 2. mittels modellgestützter Berechnungen den jeweils notwendigen Netzausbau in zuvor definierten Szenarien (mit unterschiedlicher Zusammensetzung der erneuerbaren Energien) und unter Berücksichtigung ausgewählter Netzoptimierungs- und -verstärkungsmaßnahmen zur Reduzierung des Ausbaubedarfs ermitteln, 4. eine Schätzung der Kosten des für die Szenarien/Sensitivitäten erforderlichen Netzausbaubedarfs durchführen.

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