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Strommarktdesign der Zukunft

Technologieneutrale wettbewerbliche Strommärkte stellen ein geeignetes Instrument zur Flexibilisierung des Stromversorgungssystems dar. Die Wirkungsmechanismen wettbewerblicher Strommärkte gewährleisten in der kurzen Frist eine effiziente Synchronisierung von Angebot und Nachfrage. In der mittleren und langen Frist setzen sie effiziente Anreize für eine Anpassung des Technologiemix an die Anforderungen, die aus einer sich verändernden residualen Last resultieren. Das Auftreten negativer Großhandelspreise bei deutlich positiven residualen Lasten in den vergangenen Jahren zeigt aber auch, dass aktuell noch Flexibilitätshemmnisse bestehen. Ursächlich dafür sind zumindest zum Teil Regelungen des Marktdesigns und des regulatorischen Rahmens, die einerseits Markteintrittsbarrieren darstellen und andererseits dazu führen, dass die Preissignale der wettbewerblichen Strommärkte nicht oder nur verzerrt bei einem Teil der Marktakteure ankommen. Für eine effiziente Erschließung der unterschiedlichen Flexibilitätsoptionen in einem technologieneutralen Wettbewerb sollten die Hemmnisse in den entsprechenden Regelungen, z. B. in den Bereichen Netznutzungsentgelte, Regelleistungsmärkte und Ausgleichsenergie, abgebaut oder zumindest reduziert werden. Veröffentlicht in Climate Change | 20/2015.

Strommarktdesign der Zukunft

Die Transformation des Stromversorgungssystems, in dem die erneuerbaren Energien zur tragenden Säule werden, wird die Anforderungen an alle Akteure verändern. Zentral für das Gelingen der Energiewende ist eine zunehmende Flexibilisierung von Erzeugung und Verbrauch. Sie ermöglicht eine kostengünstige Integration der volatilen Einspeisung der erneuerbaren Energien. Einerseits bestehen vielfältige technische Optionen zum Abbau heute vorhandener technischer Inflexibilität. Andererseits zeigen Analysen, dass überregionale Ausgleichseffekte der Last und der Einspeisung aus erneuerbaren Energien die Flexibilitätsanforderungen deutlich reduzieren können. Technologieneutrale wettbewerbliche Strommärkte stellen ein geeignetes Instrument zur Flexibilisierung des Stromversorgungssystems dar. Die Wirkungsmechanismen wettbewerblicher Strommärkte gewährleisten in der kurzen Frist eine effiziente Synchronisierung von Angebot und Nachfrage. In der mittleren und langen Frist setzen sie effiziente Anreize für eine Anpassung des Technologiemix an die Anforderungen, die aus einer sich verändernden residualen Last resultieren. Das Auftreten negativer Großhandelspreise bei deutlich positiven residualen Lasten in den vergangenen Jahren zeigt aber auch, dass aktuell noch Flexibilitätshemmnisse bestehen. Ursächlich dafür sind zumindest zum Teil Regelungen des Marktdesigns und des regulatorischen Rahmens, die einerseits Markteintrittsbarrieren darstellen und andererseits dazu führen, dass die Preissignale der wettbewerblichen Strommärkte nicht oder nur verzerrt bei einem Teil der Marktakteure ankommen. Für eine effiziente Erschließung der unterschiedlichen Flexibilitätsoptionen in einem technologieneutralen Wettbewerb sollten die Hemmnisse in den entsprechenden Regelungen, z. B. in den Bereichen Netznutzungsentgelte, Regelleistungsmärkte und Ausgleichsenergie, abgebaut oder zumindest reduziert werden. Quelle: Forschungsbericht

Flexibilitätsoptionen der Strom- und Wärmeerzeugung mit Geothermie in einem von volatilem Stromangebot bestimmten Energiesystem

Die tiefe Geothermie ist integraler Bestandteil der Wärmewende und kann darüber hinaus einen signifikanten Beitrag zur Bereitstellung elektrischer Energie liefern Bislang unzureichend untersucht ist die Frage, in wie weit Geothermiebasierte Strom-Wärme-Systeme für eine flexible Deckung des Strombe-darfs, insbesondere der Bereitstellung von Regelleistung genutzt werden können, ohne negative Auswirkungen auf die Wärmeversorgung zu bedingen. Die Studie stellt fest, dass aus hydrogeochemischer Sicht ein flexibler Betrieb des Thermalwasserstroms für die Anlagenkomponenten und das Reservoir, gerade im Molassebecken weitgehend unbedenklich ist. Es ist festzuhalten, dass Erfassung von Messdaten und eine anlagenbezogene Bewertung unersetzlich ist. Die durchgeführte technische Analyse sowie die Simulation der Geothermieanlagen zeigen auf, dass das technische Potenzial der dauerhaften Bereitstellung von positiver und negativer Regelleistung für nahezu alle technischen Flexibilitätsoptionen, insbesondere für Bestandsanlagen gering ist. Ausnahme ist das technische Flexibilitätspotential für die Bereitstellung von positiver Regelleistung durch den Einsatz von Heißwasser- bzw. Thermalwasserspeichern. Hier ist das technische Potential als mittel bis groß einzuschätzen, jedoch steigt auch der technische Aufwand. Das technische Potenzial der positiven und negativen Regelleistungsbereitstellung mit eingeschränkter zeitlicher Verfügbarkeit (also in Zeitscheiben) ist hingegen für nahezu alle Flexibilitätsoptionen mittel bis groß. Folglich besteht ein di-rekter Einfluss der zeitlichen Verfügbarkeit auf das Potenzial der Regelleistungsbereitstellung; der technische Aufwand korreliert mit der Größe der Speichervolumina. Das Gesamtpotential der Regel-leistungsbereitstellung bleibt jedoch insgesamt auf niedrigem Niveau. Verglichen mit konventioneller Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zeigt die Geothermie eine sehr variable Stromkennzahl, wodurch eine sehr große Flexibilität zwischen Strom- und Wärmeerzeugung gewährleistet ist. Weiterhin sind die CO2-Emissionen pro erzeugter Energieeinheit deutlich positiver zu bewerten als bei fossil betriebener KWK. Die ökonomischen Bewertungen zeigen, dass unter aktuellem Preisniveau und Anwendung von technischen Flexibilitätsoptionen die Anlagen nur bedingt wirtschaftlich Regelleistung erbringen können. Anlagen im Bestand mit Unterstützung durch das Spitzenlast-Heizwerk können bereits heute durch Bereitstellung von positiver Sekundärregelleistung zusätzliche (geringe) Gewinne erwirtschaften. Bei Anlagen im Bestand ohne Modifikation bzw. der Erweiterung durch Wärmespeicher ist dies nicht der Fall. Die Verringerung des anzulegenden Werts für Strom aus Geothermie birgt eine verstärkte Ausnutzung des Flexibilitätspotentials und damit ökonomische Vorteile. Anlagen im Bestand und Anlagen mit Spitzenlast-Heizwerk können dann wirtschaftlich negative und positive Sekundärregelleistung vorhalten. Eine Bereitstellung von Flexibilität durch tiefe Geothermiekraftwerke, deren Stromerzeu-gung nach EEG vergütet wird, ist damit ohne zusätzliche Anreize mittelfristig nicht zu erwarten. Eine zeitliche Entkopplung der Stromproduktion von der Wärmenachfrage mit Hilfe von Wärmespeichern ermöglicht eine mehr strompreisorientierte Fahrweise des Geothermiebasierten Strom-Wär-mesystems. Das flexiblere Energiesystem reduziert dabei die Gesamtkosten mittels Maximierung der Erlöse durch Stromeinspeisung ins Netz zu Zeiten mit hohen Strompreisen. Zusätzliche elektrische Wärmeerzeuger (wie in dieser Untersuchung z. B. eine Wärmepumpe) werden bei sehr niedriger Residuallast und damit verbundenen geringen Stromkosten für die Wärmegewinnung eingesetzt. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass aktuell die Bereitstellung von Regelleistung durch Geothermiebasierte Strom-Wärme-Systeme aus hydrogeochemischer und technischer Sicht mit Einschrän-kungen möglich ist. Die zu erwirtschafteten Gewinne sind gering. Aufgrund der (bislang) geringen Anzahl von Geothermie-basierten Strom-Wärme-Systemen ist der systemdienliche Benefit ebenfalls als gering einzustufen. Quelle: Forschungsbericht

Chemical and process parameter based forecast of organic loads in the inflow and outflow of effluent treatment plants in deinking mills

Das Projekt "Chemical and process parameter based forecast of organic loads in the inflow and outflow of effluent treatment plants in deinking mills" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung durchgeführt. Improving the forecast of organic loads in the inflow and outflow of effluent treatment plants in deinking mills as a function of raw material properties and process parameters. Providing reliable information for optimum plant design and deriving reasons and arguments for extended effluent treatment in paper mills with deinking plants. Initial situation / Problem area: The effluent loads of deinking paper mills producing recycled-fibre based newsprint, household and sanitary papers amount to between 13 and 22 kg COD/t paper. After biological treatment, the residual COD loads are in the range between 2.3 and 6.4 kg/t. The COD load of deinking mill effluents is reduced by 75 percent- 85 percent by biological treatment, whereas the COD reduction of other paper mill effluents reaches 90 percent or more. The causes of these differences in effluent loads and biological treatment efficiencies have not yet been fully identified. This leads to relatively high error rates of load forecasts based on present knowledge. As a result, the construction or reconstruction of paper mills and effluent treatment plants involves high planning risks. Objectives / Research results: Improving the forecast of organic loads in the inflow and outflow of effluent treatment plants in deinking mills as a function of raw material properties and process parameters. Providing reliable information for optimum plant design and deriving reasons and arguments for extended effluent treatment in paper mills with deinking plants. Application / Economic benefits: The project results will allow for a more accurate planning or design of reconstruction and extension measures in paper mills with deinking plant, to avoid over-dimensioning and minimize investment costs. The reduction of residual COD loads can - at least in Germany - save effluent discharge fees. A further cost saving potential lies in the reduction of effluent treatment costs.

Teilvorhaben: SMART Capital Region 2.0

Das Projekt "Teilvorhaben: SMART Capital Region 2.0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Lehrstuhl Energieverteilung und Hochspannungstechnik, CEBra - Centrum für Energietechnologie Brandenburg durchgeführt. Im Rahmen von SMART Capital Region 2.0 sollen die Auswirkungen eines wachsenden Anteils regenerative Erzeuger und Speicher für Strom, Wärme, Gas und Elektromobilität (V2G) auf die Residuallast untersucht werden. Darüber hinaus soll diese Analyse auch Auskunft geben über den Einfluss von steuerbaren Lasten aus unterschiedlichen Betriebskonzepten für Power-to-Heat (P2H), Power-to-Cool (P2C), Power-to-Gas (P2G) und Power-to-Vehicle (P2V) auf ein Lastprofil 'Verwaltung und sonst. Büronutzung' am Beispiel des BTU-Campus (Höchstlast 2,5 MW). Im Schaufenster WindNODE wird neben der Erarbeitung von Betriebs- und Optimierungsstrategien auch ein entsprechender Demonstrator auf dem BTU-Zentralcampus entstehen. Um diese Ergebnisse auf eine überregionale Ebene übertragen zu können wird eine Visualisierungsplattform erstellt. Über diese kann die räumliche und zeitliche Verteilung der regenerativen Erzeugung und der Residuallast anschaulich gemacht werden. Das Arbeitspaket 3 'Netze' stellt eines von insgesamt 9 Arbeitspaketen im Rahmen des WindNODE-Antrages dar. Es gliedert sich in insgesamt 14 Teilprojekte. Von diesen werden im Folgenden zur Förderung beantragt: Teilprojekt 03-02 SMART Grid Zentralcampus BTU; Teilprojekt 03-04 SMART Capital Region; Teilprojekt 03-05 SMART Capital Region Visualisierung. Diese 3 Teilprojekte sind stark miteinander vernetzt. Sie stellen zudem eine inhaltliche Weiterentwicklung von SMART Capital Region (SCR) dar, einem der Kernprojekte im 'Internationalen Schaufenster Elektromobilität Berlin-Brandenburg'. SCR wurde in Abstimmung von Bund und Ländern (Berlin, Brandenburg) ausschließlich aus Mitteln des Landes Brandenburg gefördert. Das Projekt endet im Sommer 2016. Die hierbei bereits errichteten technischen Anlagen (PV, P2H, P2C, P2G, P2V etc.) werden in WindNODE im Rahmen der oben genannten 3 Teilprojekte in SMART Capital Region 2.0 eingebracht und für die Zielerreichung des Vorhabens eingesetzt.

Teilvorhaben: econnect Trier 'IKT in der Region Trier - vom Windrad zum Elektroauto'

Das Projekt "Teilvorhaben: econnect Trier 'IKT in der Region Trier - vom Windrad zum Elektroauto'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SWT - Anstalt des öffentlichen Rechts der Stadt Trier durchgeführt. Im Rahmen des Projektes econnect Germany wird die SWT gemeinsam mit den Partnern ABB AG und FH Trier die Optimierung eines virtuellen Energieverbundsystems realisieren, wobei die Belange der Elektromobilität hinsichtlich Erzeugung, Speicherung und Verbrauch besonders berücksichtigt werden. Es sollen dabei Möglichkeiten aufgezeigt, entwickelt und demonstriert werden, wie durch ein effizientes Erzeugungs- und Lastmanagement unter Einbindung von Elektromobilität die Residuallast mittels steuerbarer Erzeuger und Verbraucher (Elektromobile) weitgehend gedeckt werden kann. In einem Feldversuch wird die Nutzerakzeptanz von gesteuertem Laden/Rückspeisen untersucht. Im Rahmen dieses Vorhabens werden die förderpolitischen Ziele verfolgt, wie die netzverträgliche Integration von E-Fahrzeugen in Verteilnetze durch gesteuertes Laden im privat-öffentlichem Raum, die Nutzung Erneuerbarer Energien als Fahrstrom sowie die Untersuchung des alltäglichen Verhaltens von Nutzern bezüglich gesteuertem Laden und Rückspeisen. Innerhalb der ersten 6 Monate werden die Konzepte für einen virtuellen Energieverbund entwickelt und definiert, die dann im Rahmen von econnect Trier auf Praxistauglichkeit überprüft werden. Anschließend folgt eine einjährige Phase, in der diese Lösungen prototypisch realisiert werden. Nach 1,5 Jahren Projektlaufzeit beginnt ein 6 monatiger Feldtest, bei dem die neuen Konzepte untersucht werden. Nach Ablauf des Feldtests erfolgt eine umfassende Evaluation.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von C&C Bark Metall-Druckguß und Formenbau GmbH durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hartchrom GmbH durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

Teilprojekt 6

Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NovoPlan GmbH durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von plating-electronic GmbH durchgeführt. Mit dem beantragten Forschungsvorhaben soll die zukünftige Rolle der KWK als komplementäre und damit flexible und an der Residuallast orientierten Ergänzung zur volatilen Stromerzeugung in Solar- und Windkraftanlagen in industriellen Anwendungen implementiert werden. In einem ersten Schritt wird dabei auf die Galvanotechnik fokussiert, weil hier die vergleichsweise hohen Strom- und Wärmeverbräuche bereits heute eine wirtschaftliche Umsetzung von systemdienlicher KWK erwarten lassen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, die erforderlichen KWK-Betriebsstrategien und Strukturen zu erproben, um sie später, bei geänderten Rahmenbedingungen, auf andere Branchen übertragen zu können. Neben der technischen Umsetzung liegt ein Schwerpunkt des Projektes auf der Einbindung der beteiligten Industrie in Baden-Württemberg, um den Transfer bestmöglich vorzubereiten und einzuleiten. Zu diesem Zweck wird eine Wissensplattform aufgebaut, welche die gewonnenen Erkenntnisse in allgemeiner Form aufbereitet und zugänglich macht. Hier werden neben den KWK-spezifischen Informationen auch weitere Hinweise zu Energieeffizienzmaßnahmen sowie zu den erarbeiteten sozialwissenschaftlichen Aspekten in einer Art Handlungsempfehlung abgelegt. Der Transfer in die Industrie erfolgt über eine Branchenplattform, mit Hilfe derer der Kontakt zu den Firmen in Baden-Württemberg hergestellt wird, und die der Informationsverbreitung in Form von Internet, Broschüren und Workshops dient. Dabei sollen auch Firmen außerhalb der Galvanotechnik angesprochen werden, um eine Übertragung des Wissens auf andere Branchen zu initialisieren.

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