Beitrag im Handelsblatt zum Thema PV-Hybrid Systeme
30. Juni 2015
Smart Power Flow
1. Juli 2015

SmartEnergy Ostdeutschland (SmEnOs – tech)

Fachlich-technische Fortentwicklung der Strategie des Vorhabens SmartEnergy Ostdeutschland aus Sicht des Gesamtsystems

Projektzeitraum 01.07.2015 - 31.12.2016

SmEnOs – tech war eines von mehreren Teilprojekten im Forum SmartEnergy Ostdeutschland und diente dem Austausch verschiedener Akteure zu aktuellen Fragestellungen, die aus der nötigen Integration von hohen Anteilen Erneuerbarer Energien hervorgehen. Anhand von Simulationen wurden Möglichkeiten diskutiert und konkrete Forschungsfragen für zukünftige Arbeiten entwickelt. Der Fokus lag dabei auf ostdeutschen Unternehmen und Forschungseinrichtungen.

Gesamtziel des Forums SmartEnergy Ostdeutschland war es, eine nachhaltige Energieversorgung in Ostdeutschland zu planen:
  • ohne negative Auswirkungen auf Klima, Natur und Ressourcen,
  • sozial gerecht und rechtspolitisch durchsetzbar,
  • mit einer ökonomischen Perspektive für die Region.
Um diese Ziele zu erreichen wird ein kompetentes, offenes Netzwerk aufgebaut, das sich mit entscheidenden Themen im interdisziplinären Diskurs auseinandersetzt. Um die Diskussionen zu fachlich zu unterstützen, wurde die Energieversorgung der Region in einem Simulationsmodell abgebildet und erarbeitete Vorschläge der Kompetenzgruppen technisch und ökonomisch untersucht. Auch Wechselwirkungen mit großräumigerer Energieversorgung wurden untersucht und so einzelne Maßnahmen in Zusammenhang zum Gesamtsystem gebracht.

Das Forum SmartEnergy Ostdeutschland wurde im Rahmen des Programms „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ des BMBF gefördert. Das gleichnamige Konsortium wurde zunächst von der Solar Valley GmbH, dann vom Reiner Lemoine Institut geführt.

Das RLI übernahm im Forschungsprojekt folgende Aufgaben:


  • Projektkoordination (ab September 2016)
  • Organisation und Leitung von Workshops und Arbeitsgruppen-Treffen
  • Simulationen zur Einordnung einzelner Technologien in das Gesamtenergiesystem

Nach Abschluss des Forschungsprojekts lassen sich aus RLI-Sicht folgende Ergebnisse festhalten:


  • Quartierspeicher: Das Interesse an Quartierspeichern ist groß, gleichzeitig herrscht aber Verunsicherung aufgrund der rechtlichen Rahmenbedingungen, die einen wirtschaftlichen Betrieb oft nicht zulassen. Aus gesamtsystemischer Sicht könnten Quartierspeicher einen großen Beitrag zur besseren Integration von Erneuerbaren Energien leisten. Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht bei der Verbesserung von Wirkungsgraden sowie im Bereich intelligenter Steuerung und Vernetzung.
  • Wärmewende/Power-to-Heat: Aufgrund der aktuellen Rahmenbedingungen, die eine wirtschaftliche Nutzung von Überschussstrom nicht zulassen, wurden die Power-to-Heat-Szenarien unter der Annahme einer möglichen Begünstigung für die Nutzung von Erzeugungsspitzen berechnet. Außerdem wurde ein Technologievergleich zwischen einem einfachen Elektrodenheizkessel und einer Wärmepumpe zur Rücklaufanhebung im Fernwärmenetz durchgeführt. Die höheren Anschaffungskosten der Wärmepumpe wurden in den Berechnungen fast kompensiert durch ihre bessere Effizienz. Die Gesamtkosten der Energieversorgung fielen bei beiden Technologien geringer aus als im Basisszenario ohne PTH.
    Interessant war auch die Frage der Dimensionierung. Im konkreten berechneten Fall wurde sowohl für den Elektrodenheizkessel als auch für die Wärmepumpe eine wirtschaftlich optimale Ausgangsleistung von 2 MW ermittelt. Die Auslastung lag damit bei 800 bis 1000 Volllaststunden.
  • Vergleich von Elektro- und Wasserstoffmobilität: Als Unterstützung des von Solar Valley bearbeiteten Kernthemas Mobilität wurde seitens des RLI ein Technologievergleich zwischen Elektro- und Wasserstoffmobilität aus Gesamtsystemsicht beigesteuert. Dabei wurde untersucht wie sich die beiden unterschiedlichen Technologien im gesamtdeutschen Energiesystem auswirken, wenn die Stromversorgung zu 100 Prozent auf Erneuerbaren Energien basiert. Die großen Umwandlungsverluste bei der Wasserstoff- Erzeugung sowie Ein- und Ausspeicherung führen zu einem deutlich größeren Anstieg des Energiebedarfs durch Wasserstofffahrzeuge im Gegensatz zu batterieelektrischen Fahrzeugen. Allerdings wirkt sich die bessere Speicherbarkeit des Wasserstoffs positiv auf die Nutzung von Überschüssen aus Erneuerbaren Energien aus. Für das Gesamtenergiesystem wird deshalb eine Mischung der beiden Technologien erwartet.
  • Energiesystemsimulationen: Energiesystemsimulationen sind wichtige Werkzeuge für den übergreifenden Dialog bei der Transformation des Energiesystems. Bei SmEnOs-tech spielten diese Werkzeuge eine entscheidende Rolle für die Diskussion mit den Konsortialmitgliedern und weiteren Partnern, insbesondere der transparente Ansatz bei der Open-Source-Modellierung wurde dabei als wichtiges Element für den öffentlichen Dialog erkannt.
    Im Rahmen des RLI Energie-Dialogs 2016 wurden die Partner zu einem vertiefenden Workshop mit dem Thema „Transformation – vom Rechenmodell zur Wirklichkeit“ eingeladen. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse wurden hier weitergegeben und diskutiert. Im Zentrum standen dabei die Herausforderungen, die sich bei der Arbeit mit Energiesystemsimulationen im transdisziplinären Diskurs ergeben. Insbesondere die Diskrepanz zwischen den oft hochkomplexen Modellen und der Notwendigkeit einer verständlichen und anschaulichen Ergebnisdarstellung wurde intensiv diskutiert. Ein wichtiger Konsens der Teilnehmerinnen und Teilnehmer war die Notwendigkeit, die Wahl eines Modells kritisch zu hinterfragen in Hinblick auf die jeweilige Eignung zur Beantwortung einer bestimmten Fragestellung und der Darstellung der Ergebnisse für bestimmte Zielgruppen. Dieses und weitere Ergebnisse wurden in einem Ergebnispapier veröffentlicht.

Metastudie: Potenziale Erneuerbarer Energien in Ostdeutschland

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Solar Valley
IKEM
Becker Büttner Held


TU Ilmenau

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Birgit Schachler

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Wissenschaftliche Mitarbeiterin