Die Abschaltung von Windenergieanlagen aufgrund von Netzengpässen ist im Vergleich zum Vorjahr um bis zu 69 Prozent gestiegen. Zu diesem Ergebnis kommt die Ecofys Studie 'Abschätzungen der Bedeutung des Einspeisemanagements nach EEG 2009', die im Auftrag des Bundesverbandes WindEnergie e.V. (BWE) erstellt wurde. Im Jahr 2010 sind bis zu 150 Gigawattstunden Windstrom verloren gegangen, weil die Netzbetreiber Anlagen abgeschaltet haben. Auch zahlenmäßig nahmen diese als Einspeisemanagement (EinsMan) im Erneuerbaren Energien Gesetz geregelten Abschaltungen massiv zu. Gab es 2009 noch 285 sogenannte EinsMan-Maßnahmen, waren es 2010 bereits 1085. Der durch Abschaltungen verlorengegangen Strom entspricht dabei einem Anteil von bis zu 0,4 Prozent an der in Deutschland im Jahr 2010 insgesamt eingespeisten Windenergie. Ursachen für EinsMan waren im Jahr 2010 überwiegend Überlastungen im 110 kVHochspannungsnetz und an Hochspannungs-/ Mittelspannungs-Umspannwerken, selten auch im Mittelspannungsnetz. In den nächsten Jahren ist von einem weiteren Anstieg der Ausfallarbeit bei Windenergieanlagen auszugehen, insbesondere weil sowohl 2009 mit 86Prozent als auch 2010 mit nur 74Prozent vergleichsweise sehr schlechte Windjahre gewesen sind. Mit dem Ziel, die Transparenz der EinsMan-Maßnahmen und deren Auswirkungen auf die Einspeisung aus Windenergieanlagen und anderer Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien zu verbessern, sollte für jeden Einsatz von EinsMan ex-post im Internet in einem einheitlichen Datenformat aufgeschlüsselt nach Energieträgern - der Zeitpunkt und die Dauer, - die betroffene Netzregion inklusive der installierten und zum Zeitpunkt tatsächlich eingespeisten Leistung, die maximale Reduzierung je -Std. Zeitraum sowie - die Netzregion übergreifenden Korrekturfaktor, Ausfallarbeit und Entschädigungszahlungen und - der Grund für die Maßnahme veröffentlicht werden.
Das Gesamtvorhabenziel ist die Umsetzung von optimierten Betriebsstrategien mit Hilfe der prädiktiven Regelung mit KI unter Berücksichtigung von technischen, wirtschaftlichen und regulatorisch-rechtlichen Aspekten. Die grundlegenden technischen Aspekte beinhalten dabei die simulationsgestützte Entwicklung einer KI- und prognosebasierten Betriebsführung für das Wärmenetz zur maximalen Nutzung des eigenen lokal erzeugten Stroms aus PV- und Windkraftanlagen und der erlösoptimierten Vermarktung der Residualmengen im Strommarkt. Im Rahmen dieses Vorhabens unterstützt ARGE Netz mit seinem Tochterunternehmen ane.energy die Entwicklung, Implementierung und Umsetzung operativer Betriebsstrategien für erneuerbare Energieanlagen. Im Zusammenhang mit den Betriebsrestriktionen von Wärmenetzen sowie bei der Wasserstoffproduktion ergeben sich für EE-Anlagen neue Rahmenbedingungen und Herausforderungen für deren Betrieb und Vermarktung. ARGE Netz möchte das Projekt nutzen, um wirtschaftlich tragfähige Vermarktungslösungen für die Systeme am Standort Bosbüll zu entwickeln, die nach dem Projekt auf weitere Anwendungsbereiche und Use-Cases angewandt werden können. Dabei spielt die simultane Optimierung der Wertschöpfung im Strommarkt und für den Anlagenbetreiber eine zentrale Rolle. Nur in gegenüber der herkömmlichen Vermarktung attraktiven Geschäftsmodellen kann die Verwendung erneuerbaren Stroms unter Beachtung der Restriktionen in den Bereichen Wärme und Gaserzeugung betriebswirtschaftlich dargestellt werden. Dazu bedarf es an Praxiserfahrungen mit der Optimierung eines lokalen sektorübergreifenden Anlagenkollektivs im Rahmen des Projektes. So können im Rahmen ganzheitlicher Versorgungskonzepte die Betriebsrestriktionen und Flexibilitätsoptionen aus den Bereichen der Wärme- und Wasserstofferzeugung mit den bestehenden Erfahrungen aus der Stromvermarktung in Einklang gebracht werden.
Durch die systematische Untersuchung eines neuen Ansatzes und der Entwicklung eines darauf basierenden Verfahrens soll zukünftig die Prognose von Oberschwingungen, welche durch die Wechselwirkung von PV-Kraftwerken und dem Netz entsteht, ermöglicht werden. Dadurch besteht erstmalig die Möglichkeit schon in einem frühen Stadium des Planungsprozesses von neuen PV-Kraftwerken Gegenmaßnahmen, wie optimierte Filteranlagen, oder eine resonanzoptimierte Wechselrichtersteuerung (Impedance Shaping) vorzusehen. Der neue Ansatz liefert eine verbesserte Datengrundlage zur Bewertung der Anschlussfähigkeit von neuen Anlagen durch Messungen der Netz- und Anlagenimpedanzen. Konkret ist vorgesehen die Charakteristik des Netzes durch die Netzimpedanzmessung zu ermitteln, statt diese über Netzkenngrößen wie die Kurzschlussleistung und Anteile der Anschlusskapazitäten am Verteilertransformator abzuschätzen. Für die Anlagenseite ist geplant, statt diese wie bisher als Konstantstromquellen zu betrachten, welche auf Basis von einmaligen Oberschwingungsstrommessungen im Feld definiert werden, ein neues Anlagenmodell zu validieren, welches auf Basis der differenziellen Impedanzspektroskopie der Komponenten unter Berücksichtigung der geplanten Parktopologie erstellt werden kann. Aus diesen beiden auf Messdaten basierten Modellen lassen sich dann die resultierenden Oberschwingungen am NVP prognostizieren. Ziel des Teilvorhabens ist es dieses theoretische Verfahren durch Messkampagnen zu validieren. Zusätzlich sollen gezielt weitere Rahmendaten gesammelt werden, um verschiedene Randbedingungen des Verfahrens abzuklären, um damit eine solide Grundlage für die spätere Gremienarbeit zu liefern.
Im Rahmen des Reallabors Referenzkraftwerk Lausitz ist eine wissenschaftliche Begleitung eines Großprojekts, welches die Errichtung eines modernen Kraftwerks am Standort Spremberg im Industriepark Schwarze Pumpe beabsichtigt, geplant. In dem Kraftwerk werden ausschließlich erneuerbare Energien genutzt. Weiterhin werden Möglichkeiten der Sektorenkopplung erschlossen und neue Wertschöpfungspotentiale durch Systemdienstleistungen im elektrischen Netz der öffentlichen Versorgung aufgezeigt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das vorgestellte Konzept für ein vollständig systemrelevantes H2-Speicherkraftwerk in allen relevanten Details, die für die Errichtung und Inbetriebnahme sowie den Probebetrieb notwendig sind, zu erarbeiten und im Zusammenwirken des Gesamtprozesses zu optimieren. Hierbei wird die Funktionalität der Komponentenanordnung als Speicherkraftwerk demonstriert. Alle Einzelkomponenten sowie die zugehörige Regelung und Steuerung werden dazu dimensioniert, simuliert, implementiert und bei allen vorgesehen Betriebsarten erprobt. Die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) entwickelt hierbei in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEG (Fh IEG) die Kraftwerksregelung, welche die Bereitstellung der Systemdienstleistungen am Netzkopplungspunkt sicherstellt. Außerdem liefert die BTU eine Analyse des potenziellen Beitrages der Wasserstoff-Rückverstromung zur Bereitstellung eines grundlastfähigen Portfolios aus erneuerbaren Energieanlagen und die Überführung in ein Betriebsführungskonzept.
Das 'Energy Technology Systems Analysis Programme (ETSAP)' der Internationalen Energie Agentur (IEA) wurde als Technology Collaboration Programme (TCP) initiiert, um durch eine systemanalytische Herangehensweise die Weiterentwicklung des globalen Energiesystems durch Untersuchungen zu aktuellen energiepolitischen Fragestellungen voranzutreiben. Seither werden alle 3 Jahre im ETSAP TCP Arbeitsprogramme (sog. Annexes) vereinbart, um im Rahmen eines gemeinsam zu bearbeitendem Projekt die Energiesystemanalyse methodisch weiterzuentwickeln und Studien durchzuführen. Der kommende Annex XVI 'Aligning energy security with zero emissions energy systems' beschäftigt sich mit u.a. mit Fragen der Energiesicherheit, Materialeffizienz und der Weiterentwicklung des globalen Energiesystemmodells TIAM. Das Vorhaben verfolgt das Ziel, das ETSAP TCP wissenschaftlich zu begleiten, indem es Beiträge zur Modellierung emissionsfreien Energieträgern in der Industrie, deren Konkurrenz zur Materialeffizienz sowie Kreislaufwirtschaft und der Rolle von neuen Industriezweigen in das Energiesystemmodell ETSAP TIAM zu integrieren liefert. Mittels Szenarienanalysen sollen diese Rückwirkungen der Fragen der Versorgungssicherheit, der Materialeffizienz und deren Auswirkungen auf den Energieverbrauch der Industrie auf möglich Pfadabhängigkeiten emissionsfreier Energieträger, im Kontext der Einhaltung des 1,5 Grad C Ziels untersucht werden. Im Weiteren soll es durch eine Serie von Workshops dazu beitragen, dass Ergebnisse der Forschungsarbeiten im Annex national und mit gleichzeitiger Einbindung der ETSAP Community diskutiert werden. Ziel des TUM-Teilprojektes ist es, die Energienachfrage der Aluminium-, Kupfer- und Chemie-Industrien weltweit räumlich aufgelöst sowie die Materialeffizienzsteigerungseffekte in der Fahrzeugindustrie zu ermitteln. Ferner sollen die Verfügbarkeit und Kosten der Synfuels, basierend auf die Standorte der EE-Anlagen sowie ermittelten Transportinfrastruktur bestimmt werden.