Intelligente Energieversorgungssysteme

Nur durch intelligentes Zusammenspiel von Energieerzeugung, -verbrauch, -speicherung und -verteilung kann eine nachhaltige Energieversorgung mit hoher Systemsicherheit gelingen. Ein Beitrag dazu leisten unsere Projekte, in denen mit Hilfe intelligenter Software Modellregionen analysiert und Zukunftsszenarien entwickelt werden.


Abteilungsleiterin

Dipl.-Ing. Anette Anthrakidis M.Eng.


Raum N101
T: +49.241.6009 53507
F: +49.241.6009 53570
anthrakidis(at)sij.fh-aachen.de | Homepage |

Projekte

Quirinus

Regionales, virtuelles Flächenkraftwerk vkw++

Projektlaufzeit: 01.03.2017 bis 28.02.2020

Eine stabil funktionierende Stromversorgung ist heutzutage selbstverständlich. Bisher haben die Übertragungsnetzbetreiber über konventionelle Atom-, Gas- oder Kohlekraftwerke für diese Sicherheit gesorgt. Mit der Energiewende ändert sich das nun. Die konventionellen Kraftwerke werden zunehmend durch die erneuerbaren Energien (EE) abgelöst. Wind- und PV-Anlagen speisen den Strom allerdings dezentral und fluktuierend ein, sodass sowohl Engpässe als auch Energieüberschüsse entstehen können. Das ist die große Herausforderung, mit der sich das Projekt QUIRINUS beschäftigt. Ein Lösungsansatz, der eine zuverlässige Stromversorgung auch bei steigenden EE-Anteilen im Strommix gewährleistet, ist die Bündelung verschiedener EE-Anlagen aus der Region. So wird ein Flächenkraftwerk geschaffen, auch virtuelles Kraftwerk genannt. Die Anlagen werden über ein Informations- und Kommunikationsnetz miteinander verbunden und können Daten zu Stromerzeugung und -bedarf austauschen. Diese Daten werden an einer zentralen Stelle gesteuert, sodass man von dort das Stromangebot und die Stromnachfrage über Systemdienstleistungen stabilitätswirkend aufeinander abstimmen kann. Das Solar-Institut Jülich erfasst dazu im ersten Schritt die mit Elektrizität zu versorgenden Sektoren der Zielregionen (Räume). Darauf aufbauend wird ein Ideal-Portfolio mit dynamischen Zubau-Szenario-Simulationen erstellt. Potenziale für den mittelfristigen Zubau von EE-Ausbau-Maßnahmen werden dabei ebenso berücksichtigt wie rechtliche Vorgaben. Darüber hinaus werden repräsentative Industrieunternehmen in der Region hinsichtlich ihrer Anforderungen an dezentrale Netze erfasst.

 

Ein regionaler Verbund von Verteilnetzbetreibern, Energieversorgern, Herstellern und Betreibern von Anlagen wie Daten-Kommunikation, Schwungradspeicher und Kraft-Wärme-Kopplung sowie die beiden Forschungsinstitute bildet zusammen das Projekt-Konsortium. Antragsteller und Konsortialführer ist die regionetz GmbH mit Sitz in Eschweiler. Das Projekt hat im März 2017 mit der Analyse und dem Design der Testszenarien begonnen. Es folgen erste Simulationen und der Aufbau des prototypischen Testleitstands. In 2018 startet der Pilotbetrieb.

Projektpartner:

  • regionetz GmbH
  • SME-Management GmbH
  • NEW Netz GmbH
  • SAE IT-systems GmbH & Co. KG
  • INFRAWEST
  • STORNETIC GmbH
  • RWE AG
  • Leistungspartner GmbH
  • 2G Energy AG
  • ewi Energy Research and Scenarios gGmbH

Gefördert durch:

  • Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen
  • Europäische Union - Investition in unsere Zukunft, Europäischer Fonds für regionale Entwicklung
  • EFRE.NRW - Investition in Wachstum und Beschäftigung

Mit einem Klick auf den folgenden Link, geht es zur Projekthomepage:

Projekthomepage

Besuchen Sie uns auch auf facebook:

Facebook Quirinus

Inka-Ewi

Integration des Themas Klimawandelanpassung in Energiewirtschafts- und Energietechnik-Studiengänge

  • Förderkennzeichen: 03DAS109
  • Zuwendungsempfängerin: Fachhochschule Aachen
  • Projektlaufzeit: 01.12.2016 - 31.11.2018

Aus- und Weiterbildungsangebote, die sich auf Master-Niveau inhaltlich mit der Anpassung der Energiewirtschaft und der kommunalen Energieversorung an die Folgen des Klimawandels befassen, sind bisher in Deutschland noch nicht verfügbar.

Ziel ist daher die Entwicklung eines Master-Lehrmoduls mit dem Thema "Klimawandelanpassung in Energiewirtschaft und Energietechnik", welches in bestehende technische Master-Studiengänge (z. B. für Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, Energiewirtschaft) integriert werden kann und bestehende energietechnische und -wirtschaftliche Inhalten ergänzt. Das Lehrmodul wird während des Projektes teilweise und nach Projektende dauerhaft im Studiengang "Energiewirtschaft und Informatik" an der Fachhochschule Aachen angeboten. Den Studierenden sollen Kompetenzen zur Bestimmung der Einflüsse des Klimawandels auf die Energieerzeugung, -verteilung, -umwandlung und -vermarktung vermittelt werden. Sie sollen Maßnahmen zur Klimawandelanpassung aller relevanter Bereiche der Energieversorgung und Energieffizienz kennen lernen und in geeigneten Aufgabenstellungen (z. B. in Modellen, Szenarien-Entwicklungen oder Potentialanalysen) weiterentwickeln. Dabei spielen Ermittlung und Bewertung der Einflüsse des Klimawandels auf Energieerzeugungsanlagen und -mengen sowie auf Übertragungskapazitäten von Netzten ebenso eine Rolle wie die durch den Klimawandel bedingten Veränderungen der Bedarfe.

Das Projekt wird vom Solar-Institut Jülich und Nowum-Energy gemeinsam durchgeführt.
Hier geht's zur Projektseite!

Ansprechpartner Solar-Institut Jülich

Dipl.-Ing. Anette Anthrakidis | Abteilungsleiterin Energiespeicher und Systemanalyse

Mirjam Schöttler, M. Sc. | wissenschaftliche Mitarbeiterin

Ansprechpartner Nowum-Energy

Prof. Dr.-Ing. Isabel Kuperjans | Leiterin des Institut Nowum-Energy

Jochen Lowis | wissenschaftlicher Mitarbeiter

Förderer: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit

ClimateCulture-Lab (CCL)

Eine Plattform zur Entfaltung klimafreundlicher Kulturen auf kommunaler Ebene

Weil kultureller Wandel nicht durch Richtlinien verordnet werden kann, braucht es neue Qualitäten der Selbstmotivation. Der Aufbau von Veränderungskompetenz steht an, gerade in Kommunen, damit sich vor Ort nachhaltige KlimaKULTURen besser entfalten können. Gefragt sind neue klimafreundliche Wertmaßstäbe und deren Umsetzung in attraktive Lebensstile. Deshalb hat das Klima-Bündnis zusammen mit seinen Partnern Pestel Institut gGmbH und Solar-Institut Jülich der FH Aachen (SIJ) ein dialogorientiertes Verfahren ins Leben gerufen: das ClimateCulture-Lab (CCL).

Mit 16 analogen Werkstätten in Kommunen sowie einer Online-Plattform soll der KlimeKULTUR-Wandel auf kommunaler Ebene beschleunigt werden. Am Beispiel klimafreundlicher Energieversorgung werden kulturelle Zuammenhänge verdeutlicht und modellhaft Ansätze für (Teil-)Systemlösungen angeregt. Im Mittelpunkt stehen die Bedürfnisse und die Motivation der Beteiligten aus den Kommunen. Gemeinsam mit ihnen wächst ein Dialog- und Lernformat zur Verbreitung von Kulturen, die Klimaschutz und Nachhaltigkeit in Wahrnehmung, Werten und Verhalten verankern.

Projektförderzeitraum: Oktober 2016 - September 2019

durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) im Rahmen der nationalen Klimaschutzinitiative.

Weitere Informationen:

 

Dessert

Entwicklung von Konzepten, Komponenten und Systemlösungen für die Nutzung von Gebäuden als dezentrale Schnittstelle zwischen Wärme- und Strommärkten mit hohem Anteil erneuerbarer Energietechniken

Projektlaufzeit: Januar 2014 - Dezember 2017

Der steigende Einsatz von Technologien der Erneuerbaren Energien zur Deckung des Energiebedarfs erfordert die Entwicklung von technischen Lösungen für ein effizientes, flexibles sowie kostengünstiges Erzeugungs- und Lastmanagement.

Ein interdisziplinärer Forschungsverbund bestehend aus dem Solar-Institut Jülich und den Fachbereichen Energietechnik, Elektro- und Informationstechnik sowie Bauingenieurwesen der Fachhochschule Aachen widmet sich der Herausforderung, Gebäude mit Wärmepumpen (WP) beziehungsweise Blockheizkraftwerken (BHKW) und thermischer Speicherfähigkeit auszustatten. So fungiert sie als Schnittstelle zwischen Strom- und Wärmemarkt und trägt zum Ausgleich von Fluktuationen im Stromnetz bei.

Das zu entwickelnde Konzept umfasst neben Erzeugermanagement und Gebäude-Lastmanagement auch die Mensch-Maschine-Kommunikation. Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit Überkapazitäten im schwankenden Energieangebot aus Erneuerbaren Quellen effizient zu nutzen und das Stromnetz durch die Bereitstellung von positiver und negativer Regelleistung zu stabilisieren. Am Beispiel eines fiktiven Referenzgebäudes (Hardware-in-the-loop, Simulation) wird das Potenzial des Konzepts ermittelt, wobei insbesondere der Entscheidungsspielraum für den Betreiber im Wirkungsgefüge von BHKW, Wärmepumpe und Speicherfähigkeit unter Berücksichtigung der Wetter- und Nutzungsprognose sowie der Anforderungen aus dem Stromnetz aufbereitet und dargestellt wird.

Projektförderung:

 

BiStro

Bauwerksintegrierte thermische Speicherung für das Lastmanagement von Stromnetzen mit hohem Anteil erneuerbarer Energiequellen

Projektlaufzeit: September 2013 - Juni 2017

Mit dem Fortschreiten der Energiewende werden die Stromnetze zunehmend mit fluktuierenden erneuerbaren Energieträgern durchdrungen. Dies bedingt die dringende Notwendigkeit zur Bereitstellung kostengünstiger Stromspeicher oder entsprechender Lastmanagement-Optionen.

Im Rahmen dieses Vorhabens untersucht das Solar-Institut Jülich der FH Aachen gemeinsam mit seinen Forschungspartnern Viessmann, DuPont de Nemours, RWTH Aachen und Infrawest die Option der Energiespeicherung durch mit Wärmepumpen beheizte und mit thermischer Speicherfähigkeit ausgestattete Gebäude als Schnittstelle zwischen Strom- und Wärmemarkt. Dabei soll die Energiespeicherfähigkeit mit integrierten Latentwärme-Speichermaterialien deutlich erhöht werden. Eine erfolgreiche Umsetzung erfordert die Einbeziehung folgender Aspekte: Anpassung der Niedertemperaturwärmequelle, vorausschauende Regelung und gebäudeseitiges Lastmanagement, thermische Behaglichkeit, benötigte und zulässige Temperaturniveaus. Es wird ermittelt, wie Strombezugspreise an das Über- beziehungsweise Unterangebot angepasst werden müssen, so dass eine Refinanzierung der Zusatzinvestitionen erreicht wird.

Bei erfolgreichem Projektabschluss steht dem Markt ein System zur Verfügung, mit dem einerseits eine hohe negative Regelleistung (ca. 5 GW bei 1 Million Anlagen) dezentral aktiviert und andererseits eine passive Speicherkapazität von einigen 100 GWh zum Ausgleich von Schwankungen der erneuerbaren Energiequellen bereitgestellt werden kann.

Projektförderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung

 
 

KomRev

Die kommunale Effizienzrevolution für den Klimaschutz in den deutschen Städten - Voraussetzungen, Transformationspfade und Wirkungen

Projektlaufzeit: 11/2012 - 12/2016

Im Projekt KomRev werden effiziente Energienutzungs- und Versorgungskonzepte am Beispiel der Stadt Rheine entwickelt. Ziel war es, mit einer sinnvollen Vernetzung der Bereiche Strom, Wärme und Verkehr eine weitgehend CO2-„freie“ Energieversorgung im Jahr 2050 zu erreichen. Zusammen mit dem Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie sowie dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt wurden für die Stadt Rheine zwei Konzepte für eine zukunftsfähige und nachhaltige Energieversorgung entwickelt.

 

Der Schlussbericht ist hier zu finden.

 

Aus den für Rheine entwickelten Energieversorgungskonzepten wurde projektbegleitend das "Handbuch methodischer Grundfragen zur Masterplan-Erstellung" erstellt. Es gibt Auskunft für engagierte Kommunen, die nachhaltige und klimafreundliche Strategien für die Stadtplanung entwickeln möchten.

Das Handbuch kann kostenlos auf den Seiten des BMUB heruntergeladen werden:

https://www.klimaschutz.de/sites/default/files/handbuch_methodischer_grundfragen_bf_cps_final.pdf

EC2Go

Das Car Sharing E-Mobilitätsmodell für urbane Regionen

Projektlaufzeit: 01.08.2011 - 31.07.2013

EC2Go ist ein abgeschlossenes interdisziplinäres Verbundprojekt, das die Fachhochschule Aachen gemeinsam mit zahlreichen Industriepartnern aus der Region durchführte. Entstanden ist ein eCarSharing-Konzept, das Aspekte wie geringerer Energieverbrauch, umweltfreundliches Energiemanagement, innovative Antriebstechnik und intelligente Fahrerassistenz in sich vereint. Das Solar-Institut Jülich hatte dabei die Aufgabe, ein nachhaltiges Energieversorgungskonzept für eCarSharing zu entwickeln sowie Fahrten im Modell zu simulieren und - mit dem Ziel hoher erneuerbarer Energien Vorsorgungsanteile - energieeffizient zu managen.

Veröffentlichung:

Anthrakidis, Anette; Jahn, Roland; Ritz, Thomas; Schöttler, Mirjam; Wallenborn, Ramona; Warmke, Gisela; Urbanes eCarSharing in einer vernetzten Gesellschaft, STZ Steinbeis-Transferzentrum Usability und Innovative Systeme zur Informationslogistik, Karlsruhe, DE, 20140604162, S. 148/2013

CO2DEZ

CO2-Emissionsminderung durch Ausbau, informationstechnische Vernetzung und Netzoptimierung von Anlagen dezentraler, fluktuierender und erneuerbarer Energieerzeugung in Deutschland

Projektlaufzeit: 01.12.2007 - 30.11.2009

Das Projekt "CO2DEZ" diente der Untersuchung der Anforderung an die Energieversorgung in den Bereichen Erzeugung, Transport, Verteilung und Verbrauch, die sich aus der Ausweitung dezentraler Erzeugung einerseits und massivem Ausbau der Offshore-Windenergie andererseits ergeben. Es wurden Ansätze und Leitlinien formuliert, an denen sich der sukzessive Umbau der Energieversorgungsstruktur in Richtung mehr regenerative Energien und stärkerer Dezentralität orientieren kann. Durch die Untersuchung und Darstellung des Zusammenspiels der verschiedenen Ebenen der Energieversorgung liefern die Ergebnisse eine fundierte Wissensgrundlage für anstehende Entscheidungen in allen Ebenen der Energiewirtschaft.

Der Schlussbericht als pdf-Datei ist hier zu finden.

Energiestudie

Struktur und Dynamik einer Stromversorgung mit einem hohen Anteil Erneuerbarer Energieerzeuger (EE)

In dieser Untersuchung wurden die in der Leitstudie 2008 (Hrsg. BMU2008) formulierten Zwischenziele der Stromversorgung Deutschlands für die Jahre 2020/2030 und 2050 mit Hilfe eines Simulationsmodells nachvollzogen. Die Erreichbarkeit dieser Ziele sollte mit Hilfe von Simulationsrechnungen untersucht werden. Der Einfluss der zeitlich und räumlich fluktuierenden Stromerzeugungsleistung auf die Versorgungssicherheit wurde durch eine quasi-dynamische Simulation ermittelt. Dafür wurde die durch erneuerbare Energien (EE) innerhalb Deutschlands produzierte Strommenge in zeitlich hoher Auflösung mit eigenen Modellen berechnet. Anhand von Wetterdaten aus dem Jahr 2007 und einer hinterlegten Kraftwerksleistung (Strommix) bestehend aus erneuerbaren Energien, fossilen Kraftwerken und Kernkraftwerken wurde für die Stunde des Jahres ermittelt, wie viel Strom zur Deckung der ebenfalls variierenden Bedarfe zur Verfügung steht.

Der Schlussbericht als pdf-Datei ist hier zu finden.


x