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.

Projekte

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

 
 

CO2DEZ

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

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.

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:

 

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

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.

KomRev

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

Projektbeginn: 01.11.2012

Im Projekt KomRev werden effiziente Energienutzungs- und Versorgungskonzepte am Beispiel der Stadt Rheine entwickelt. Ziel ist 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. Diese zeigen, dass eine jährliche CO2-Einsparung von rund 400.000 Tonnen (gegenüber 2010) möglich wäre.

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/page/downloads/handbuch_methodischer_grundfragen_bf_cps_final.pdf

Nähere Informationen zum Projekt:

https://www.klimaschutz.de/de/projekt/die-kommunale-effizienzrevolution-fur-den-klimaschutz-den-deutschen-stadten


x