Project Acronym
TransiEnt.EE
Project Title
Transientes Verhalten gekoppelter Energienetze mit hohem Anteil Erneuerbarer Energien
Funding Code
03ET4003
Institute
Principal Investigator
Status
Abgeschlossen
Duration
01-05-2013
-
28-02-2021
Funding Organization
Abstract
Das Ziel der Energiewende ist es die Schadstoffemissionen der Energiebereitstellung zu verrin-gern, ohne dabei die Versorgungssicherheit des Energieversorgungsnetzes zu gefährden. Dafür ist ein möglichst umfassender Einsatz von Erneuerbaren Energien unerlässlich. Gleichzeitig führt die zeitliche Fluktuation der regenerativen Energiebereitstellung jedoch zu bedeutenden Herausfor-derungen was die Integration dieser Technologien in das bestehende Energieversorgungsnetz betrifft. Im Rahmen des Forschungsvorhabens TransiEnt.EE soll anhand einer dynamischen Sys-temsimulation des gekoppelten Energieversorgungsnetzes der Freien und Hansestadt Hamburg in der objektorientierten Programmiersprache Modelica eine Untersuchung und Bewertung ver-schiedener Ansätze zur Lösung dieses Problems gefunden werden.
Dem Forschungsvorhaben liegt die Vision einer Energieversorgung aus mehreren geschlossenen, aber nicht abgeschlossenen Versorgungsbereichen zugrunde. Jeder dieser Bereiche ist insofern autark, als das der eigene lokale Energiebedarf durch Wandlung von Primärenergie innerhalb der Bereichsgrenzen unter möglichst hoher Einbindung von Erneuerbaren Energien abgedeckt wird. Die dynamische Modellierung ermöglicht die Untersuchung von Kopplungseffekten zwischen den verschiedenen Beteiligten des Versorgungsnetzes. Als Beispiel für solche Kopplungseffekte ist der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen zu nennen, die sowohl in das Wärme- als auch in das Elektrizitätsnetz Energie einspeisen. Ist zum Beispiel gleichzeitig ein hoher Wärmebedarf als auch ein hohes Angebot elektrischer Energie vorhanden, können diese Anlagen nicht heruntergeregelt werden, um die Deckung des Wärmebedarfs zu gewährleisten. Dies kann zu der Notwendigkeit führen die Einspeisung regenerativer Energiequellen, wie Offshore-Windparks, zu verringern, um die Stabilität des elektrischen Energienetzes sicherzustellen.
Durch die transiente Betrachtung wird darüber hinaus die Möglichkeit geschaffen, zeitliche Aus-gleichsmöglichkeiten durch den gezielten Einsatz von Speichertechnologien aufzudecken. Neben der Frage welche Art von Speicher, in welcher Größe und an welchem Ort sinnvoll ist, ermöglicht die dynamische Betrachtung auch eine Analyse zeitlich hoch auflösender Effekte, die das Gesamt-system signifikant beeinflussen. Die Integration von Teilmodellen mit stark unterschiedlichen Zeitkonstanten in ein gekoppeltes Systemmodell stellt dabei eine besondere Herausforderung an die Architektur des Modells dar.
Anhand von verschiedenen Szenarien und unter Verwendung des so gestalteten Modells wird im Rahmen des Projekts TransiEnt.EE nach Möglichkeiten gesucht eine verlässliche Einbindung von Erneuerbaren Energien in eine existierende Energieversorgungsstruktur zu realisieren. Die ab-schließende Bewertung der verschiedenen Szenarien erfolgt anhand der CO2-Emissionen pro Jahr, wodurch ein direkter Rückschluss auf die Ziele der Energiewende ermöglicht wird.
Dem Forschungsvorhaben liegt die Vision einer Energieversorgung aus mehreren geschlossenen, aber nicht abgeschlossenen Versorgungsbereichen zugrunde. Jeder dieser Bereiche ist insofern autark, als das der eigene lokale Energiebedarf durch Wandlung von Primärenergie innerhalb der Bereichsgrenzen unter möglichst hoher Einbindung von Erneuerbaren Energien abgedeckt wird. Die dynamische Modellierung ermöglicht die Untersuchung von Kopplungseffekten zwischen den verschiedenen Beteiligten des Versorgungsnetzes. Als Beispiel für solche Kopplungseffekte ist der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen zu nennen, die sowohl in das Wärme- als auch in das Elektrizitätsnetz Energie einspeisen. Ist zum Beispiel gleichzeitig ein hoher Wärmebedarf als auch ein hohes Angebot elektrischer Energie vorhanden, können diese Anlagen nicht heruntergeregelt werden, um die Deckung des Wärmebedarfs zu gewährleisten. Dies kann zu der Notwendigkeit führen die Einspeisung regenerativer Energiequellen, wie Offshore-Windparks, zu verringern, um die Stabilität des elektrischen Energienetzes sicherzustellen.
Durch die transiente Betrachtung wird darüber hinaus die Möglichkeit geschaffen, zeitliche Aus-gleichsmöglichkeiten durch den gezielten Einsatz von Speichertechnologien aufzudecken. Neben der Frage welche Art von Speicher, in welcher Größe und an welchem Ort sinnvoll ist, ermöglicht die dynamische Betrachtung auch eine Analyse zeitlich hoch auflösender Effekte, die das Gesamt-system signifikant beeinflussen. Die Integration von Teilmodellen mit stark unterschiedlichen Zeitkonstanten in ein gekoppeltes Systemmodell stellt dabei eine besondere Herausforderung an die Architektur des Modells dar.
Anhand von verschiedenen Szenarien und unter Verwendung des so gestalteten Modells wird im Rahmen des Projekts TransiEnt.EE nach Möglichkeiten gesucht eine verlässliche Einbindung von Erneuerbaren Energien in eine existierende Energieversorgungsstruktur zu realisieren. Die ab-schließende Bewertung der verschiedenen Szenarien erfolgt anhand der CO2-Emissionen pro Jahr, wodurch ein direkter Rückschluss auf die Ziele der Energiewende ermöglicht wird.