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Abschätzung der Bedeutung des Einspeisemanagements nach EEG 2009 - Auswirkungen auf die Windenergieerzeugung in den Jahren 2009 und 2010

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.

Energieoptimierte Produktion mit grünen Digitalen Zwillingen, Teilvorhaben: Grüne Digitale Energiezwillinge und Lastmanagement

BHKW-Wärmespeicher mit makrogekapselter PCM-Schüttung

Blockheizkraftwerke (BHKW) eignen sich besonders für dezentrale Strom- und Wärmekonzepte und bilden eine effiziente Regelenergiequelle für virtuelle Kraftwerke. Es ist daher notwendig, die Erzeugung von Strom und Wärme durch geeignete Speichersysteme im Tageslastgang weitestgehend zu entkoppeln. Latentwärmespeicher (LWS) ermöglichen im Vergleich zu Wasserspeicher höhere Speicherdichten, kommen aber aufgrund hoher Kosten bislang kaum zum Einsatz. Für kompakte Systemlösungen aus Klein-BHKW und Speicher wären jedoch höhere Speicherdichten jedoch wünschenswert. Zielstellung des Projektes ist daher die Untersuchung von Makroverkapselungen für Latentspeichermedien (PCM) auf der Basis von Beutelverpackungen, mit denen die Speicherkosten reduziert werden können. Durch eine modulare Bauweise des Speichers wird zudem eine Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle ermöglicht.

Digitalisiertes Wärmekraftwerk für eine effizientere urbane Fernwärmeversorgung, Teilvorhaben: Entwicklung, Integration und Erprobung eines Digitalisierten Wärmekraftwerks

Im Zuge der Dekarbonisierung der Fernwärmsysteme werden die bisher meist zentralen Strukturen einer Transformation hin zu dezentralen Systemen unterzogen. Fernwärmesysteme werden hierbei bspw. um Großwärmepumpen, solarthermische Erzeuger und kleinere KWK-Anlagen erweitert. Weiter werden niedrige Systemtemperaturen sowie diversifizierte und sektorgekoppelte Erzeugereinheiten angestrebt. Aus dieser Transformation erwachsen für Wärmeversorger und Netzbetreiber neue Herausforderungen wie bspw. der kostenoptimale und flexible Einsatz der unterschiedlichsten Wärmeerzeuger (teilweise mit Kopplung an den Strommarkt), die stärkere Belastung der hydraulischen Systeme durch druck- und temperaturseitig stark dynamisierte bidirektionale Strömungen oder die Bestrebungen der Wärmekunden nach kostengünstigen, umweltfreundlichen und sicheren Wärmeangeboten (einschließlich Trinkwasserhygiene und Lastmanagement). In diesem Kontext führt die Digitalisierung in Kombination mit geeigneter Sensorik zu einer besseren Kenntnis des Wärmebedarfs, einer Zustandserkennung im Wärmenetz sowie einem intelligenten und vorausschauenden Wärmespeicher- und Erzeugermanagement. Das Vorhaben DigiHeat fokussiert auf Ansätze zum zielgerichteten und effizienten Einsatz von Technologien zur Datenübertragung und -verarbeitung im Fernwärmesektor. Es kombiniert hierbei konkrete Digitalisierungsmaßnahmen beteiligten Stadtwerke Gießen, Marburg und Hanau mit der Entwicklung und Praxiserprobung des innovativen Konzepts eines 'Digitalisierten Wärmekraftwerks'. Bei diesem wird die IKT-Systemarchitektur des virtuellen Kraftwerks, wie sie im Stromsektor bereits vielfach Anwendung findet, auf den Anwendungsfall Fernwärme vorgenommen. Der zielgerichtete und effiziente Einsatz von Kommunikationstechnologien und Datenübertragungsstandards soll dazu führen, dass ein Fernwärmesystem mit Erzeugern, Verteilung und Verbrauch möglichst effizient im Sinne eines 'Digitalisierten Wärmekraftwerks' betrieben werden kann.

Notwendige Nachrüstung von dezentralen Erzeugungsanlagen - Entwicklung einer Nachrüststrategie für dezentrale Erzeugungsanlagen zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz

Ecofys und Partner entwickelten für das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie eine Nachrüststrategie für Stromerzeugungsanlagen zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz. Konkret wurde untersucht, welche Anlagentypen (Wind-, Biomasse-, KWK- und Wasserkraftanlagen) nach welchen Verordnungen an das Stromnetz angeschlossen sind, und wie groß das Gefährdungspotential ist. Darauf aufbauend wurde abgeschätzt, wie hoch der Aufwand zur Anpassung der Anlagen an aktuelle Erfordernisse ist, um die Stabilität des Stromnetzes auch bei Störfällen zu gewährleisten. Als Ergebnis erarbeitete das Konsortium konkrete Handlungsempfehlungen für das Ministerium. Dabei wurden auch juristische Vorschläge für eine neue Verordnung entwickelt.

Abschätzung der Bedeutung des Einspeisemanagements nach Paragraph 11 EEG und Paragraph 13 Abs. 2 EnWG

Diese im Auftrag des Bundesverbands WindEnergie e.V. erstellte Studie erläutert die Auswirkungen des Einspeisemanagements auf die Windenergieerzeugung in den Jahren 2010 und 2011. Ecofys analysierte das Einspeisemanagement, welches Verteilnetzbetreiber (VNB) anwenden, um die Netzsicherheit zu gewährleisten. Während des EinspeiseManagement-Vorgangs regelt der Verteilnetzbetreiber temporär die Erneuerbaren Energien (EE) Anlagen in der betroffenen Netzregion ab, um eine Überlastung des Netzes zu vermeiden. Wir führten eine Bestandsaufnahme zum Einspeisemanagement der deutschen Verteilnetzbetreiber durch und entwickelten eine Methode zur Abschätzung der dadurch abgeregelten Energiemenge. Die Ergebnisse der Ausfallarbeit eines Jahres vergleichen wir regelmäßig mit den Ergebnissen der vorangegangenen Jahre, um daraus den sich ergebenden Trend abzuleiten. Bislang veröffentlichen Netzbetreiber die durch Einspeisemanagement verloren gegangene Energie nicht. Darüber hinaus untersuchte Ecofys, ob in Engpasssituationen Einspeisemanagement nach Paragraph 11 EEG durchgeführt wurde und Entschädigungen nach Paragraph 12 EEG gezahlt wurden oder ob Maßnahmen nach Paragraph 13 Abs. 2 EnWG, ohne die Möglichkeit zur Entschädigung der Anlagenbetreiber, durchgeführt wurden.

Einführung von lastvariablen und zeitvariablen Tarifen

Für die Bundesnetzagentur erstellte Ecofys gemeinsam mit EnCT und der Sozietät Becker Büttner Held im Jahr 2009 dieses Gutachten, welches gemeinsam mit dem Gutachten 'Ökonomische und technische Aspekte eines flächendeckenden Rollouts intelligenter Zähler' und 'Einführung von lastvariablen und zeitvariablen Tarifen' als Basis für den Bericht der Bundesnetzagentur zu den Entwicklungen und Handlungsoptionen für Smart Meter und variable Tarife dient.

Demonstration einer Mustersanierung mit smarter Energiesystemregelung für kosteneffizienten und klimaneutralen mehrgeschossigen Wohnungsbau

Das Projekt 'sEnSys' umfasst die Entwicklung und Umsetzung eines umfassenden Konzepts für energieeffiziente, wirtschaftliche und netzdienliche Gebäude, welche in der Jahresbilanz eine Energie- bzw. Klimaneutralität erreichen. Ziel des Projektes ist die Demonstration einer Sanierung im Bestand von mehrgeschossigen Mehrfamilienhäusern, im Bereich des genossenschaftlichen Wohnungsbaus. Die Schwerpunkte des Projektes umfassen technische und wirtschaftliche Aspekte sowie Nutzerakzeptanz der Bestandsanierung. Der technische Schwerpunkt des Konzepts liegt auf einer energieeffizienten, smarten Gebäudetechnik sowie der bilanziellen energetischen Deckung (Niedrigstenergiegebäude) durch regenerative Energien bei optimierter Photovoltaik (PV)-Direktverbrauchsnutzung. Zur Erreichung eines wirtschaftlichen Betriebs werden Betreibermodelle für Strom- und Wärmekonzepte untersucht und umgesetzt. Die Mehrkosten für den Aufwand an Komponenten und Regelungsfunktionen sollen durch eine erhöhte Systemeffizienz und somit niedrigere Energieverbrauchskosten, dem Wegfall einer externen Verbrauchsabrechnung, sowie der vollen Ausschöpfung der Möglichkeiten des Mieterstroms kompensiert werden. Eine Akzeptanz der energetischen Sanierung kann nur erfolgen, indem die Bewohner vom wirtschaftlichen und technischen Zusammenspiel profitieren. Die Systemregelung beinhaltet daher ein gebäudeweites Energie- und Lastmanagement, das eine Nutzereinbindung umfasst. Durch ein Nutzerinterface sollen Messwerte visualisiert und Steuerungseingriffe durch Nutzer ermöglicht werden. Der Arbeitsschwerpunkt der THN liegt auf der Entwicklung des Energie- und Gebäudetechnikkonzeptes, insbesondere auf der Entwicklung und Testung von Betriebsführungsstrategien sowie Monitoring und Betriebsoptimierung.

Demonstration einer Mustersanierung mit smarter Energiesystemregelung für kosteneffizienten und klimaneutralen mehrgeschossigen Wohnungsbau, Teilvorhaben: Entwicklung eines Steuerungssystems für kostenoptimierte elektrische Speichertechnik auf Basis von 2nd-Life-Batterien

Das Projekt 'sEnSys - Demonstration einer Mustersanierung mit smarter Energiesystemregelung für kosteneffiziente und klimaneutrale Gebäude und Quartiere im Bereich des genossenschaftlichen Wohnungsbaus' umfasst die Entwicklung und Umsetzung eines umfassenden Konzepts für energieeffiziente, wirtschaftliche und netzdienliche Gebäude, welche in der Jahresbilanz eine Energie- bzw. Klimaneutralität erreichen. Ziel des Projektes ist die Demonstration einer Sanierung im Bestand von mehrgeschossigen Mehrfamilienhäusern, im Bereich des genossenschaftlichen Wohnungsbaus. Die Schwerpunkte des Projektes umfassen technische und wirtschaftliche Aspekte sowie Nutzerakzeptanz der Bestandsanierung. Der technische Schwerpunkt des Konzepts liegt auf einer energieeffizienten, smarten Gebäudetechnik sowie der bilanziellen energetischen Deckung (Niedrigstenergiegebäude) durch regenerative Energien bei optimierter Photovoltaik (PV)-Direktverbrauchsnutzung. Zur Erreichung eines wirtschaftlichen Betriebs werden Betreibermodelle für Strom- und Wärmekonzepte untersucht und umgesetzt. Die Mehrkosten für den Aufwand an Komponenten und Regelungsfunktionen sollen durch eine erhöhte Systemeffizienz und somit niedrigere Energieverbrauchskosten, dem Wegfall einer externen Verbrauchsabrechnung, sowie der vollen Ausschöpfung der Möglichkeiten des Mieterstroms kompensiert werden. Eine Akzeptanz der energetischen Sanierung kann nur erfolgen, indem die Bewohner vom wirtschaftlichen und technischen Zusammenspiel profitieren. Die Systemregelung beinhaltet daher ein gebäudeweites Energie- und Lastmanagement, das eine Nutzereinbindung umfasst. Durch ein Nutzerinterface sollen Messwerte visualisiert und Steuerungseingriffe durch Nutzer ermöglicht werden.

EnOB: Skalierbares Anlagenmonitoring in großen Liegenschaften, Teilvorhaben: Übergeordnetes Datenmanagement für beschleunigtes Anbordnehmen bei smart Services wie Datenvisualisierung, Prognose und Einsatzoptimierung

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