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Emissionsarme und energieeffiziente Energiebereitstellung im urbanen Raum unter Nutzung neuester, intelligenter IKT-Strukturen

Besonders im städtischen Kontext stellen hydraulische Netze zur Wärme- und Kälteversorgung eine erprobte Technologie dar, da sie mit zentralen energetischen Wandlungseinheiten ausgestattet sind. Die Einbindung von regenerativen Quellen in diese zentralen Systeme ist erstrebenswert, jedoch technisch schwierig. Zwar gibt es eine ganze Reihe von Feldtests, die z.B. solarthermische Erzeugungseinheiten einzubinden versuchen, jedoch treten hier neue limitierende Elemente auf, welche den gemeinsamen Betrieb beeinflussen. Auch bei PV-Systemen existieren Hemmnisse, obwohl im urbanen Raum Dach- und theoretisch auch Fassadenflächen zur Verfügung stehen. PV-Systeme im urbanen Raum werden für eine ganzheitliche Betrachtung derzeit kaum mit Fernwärmesystemen in Bezug gesetzt, was zu einer starken Belastung des örtlichen Niederspannungsnetzes führt. Ziel muss es daher sein, Anlagentechnik sowie digitale Lösungen zu entwickeln, welche es ermöglichen, ein lokales Energiemanagementsystem zu realisieren und somit zur energetischen Versorgung der Liegenschaft mehr regenerative Energie in einem multienergetischen System zu integrieren. Ein digitalisierter Ein- und Ausspeisepunkt löst dieses Problem und ermöglicht prädiktiv den Wärme- und Kältebedarf in der Liegenschaft vorauszubestimmen. Zielorientiert muss der Ein- und Ausspeisepunkt so gestaltet sein, dass er möglichst eine Verknüpfung der Energiemanagementsysteme des Gebäudes und des übergeordneten regionalen hydraulischen Netzbetreibers aufweist. Weiterhin muss es möglich sein, verschiedene dezentrale Systeme anzubinden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens bringt die YADOS GmbH Ihre Kernkompetenzen Wärmeübergabe und Heizungssysteme ein. Diese insbesondere werden in der Marktanalyse für das Lastenheft und bei der Konstruktion der Wärmeübergabestation benötigt.

Emissionsarme und energieeffiziente Energiebereitstellung im urbanen Raum unter Nutzung neuester, intelligenter IKT-Strukturen, Teilvorhaben: Hardwaretechnische Entwicklung und Prototypenbau der digitalen Wärmeübergabestation

Besonders im städtischen Kontext stellen hydraulische Netze zur Wärme- und Kälteversorgung eine erprobte Technologie dar, da sie mit zentralen energetischen Wandlungseinheiten ausgestattet sind. Die Einbindung von regenerativen Quellen in diese zentralen Systeme ist erstrebenswert, jedoch technisch schwierig. Zwar gibt es eine ganze Reihe von Feldtests, die z.B. solarthermische Erzeugungseinheiten einzubinden versuchen, jedoch treten hier neue limitierende Elemente auf, welche den gemeinsamen Betrieb beeinflussen. Auch bei PV-Systemen existieren Hemmnisse, obwohl im urbanen Raum Dach- und theoretisch auch Fassadenflächen zur Verfügung stehen. PV-Systeme im urbanen Raum werden für eine ganzheitliche Betrachtung derzeit kaum mit Fernwärmesystemen in Bezug gesetzt, was zu einer starken Belastung des örtlichen Niederspannungsnetzes führt. Ziel muss es daher sein, Anlagentechnik sowie digitale Lösungen zu entwickeln, welche es ermöglichen, ein lokales Energiemanagementsystem zu realisieren und somit zur energetischen Versorgung der Liegenschaft mehr regenerative Energie in einem multienergetischen System zu integrieren. Ein digitalisierter Ein- und Ausspeisepunkt löst dieses Problem und ermöglicht prädiktiv den Wärme- und Kältebedarf in der Liegenschaft vorauszubestimmen. Zielorientiert muss der Ein- und Ausspeisepunkt so gestaltet sein, dass er möglichst eine Verknüpfung der Energiemanagementsysteme des Gebäudes und des übergeordneten regionalen hydraulischen Netzbetreibers aufweist. Weiterhin muss es möglich sein, verschiedene dezentrale Systeme anzubinden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens bringt die YADOS GmbH Ihre Kernkompetenzen Wärmeübergabe und Heizungssysteme ein. Diese insbesondere werden in der Marktanalyse für das Lastenheft und bei der Konstruktion der Wärmeübergabestation benötigt.

The frequency stability challenge, Nachrüstung von Solarstromanlagen zur Lösung der 50,2Hz-Problematik

Eine im Auftrag des FNN im VDE erstellte Studie von Ecofys und dem IFK empfiehlt die teilweise Nachrüstung von Solarstromanlagen, um die sogenannte 50,2-Hertz-Problematik zu lösen. Bis zur Einführung einer Übergangsregelung im April 2011 mussten sich Stromerzeuger am Niederspannungsnetz beim Überschreiten einer Netzfrequenz von 50,2 Hertz vom öffentlichen Netz trennen. Würde der seltene Fall einer Überfrequenz mit der heute installierten PV-Leistung eintreten, ginge deren zu diesem Zeitpunkt eingespeiste Leistung schlagartig verloren. Das Nachrüsten älterer Solaranlagen soll für diesen Fall Vorsorge treffen und rund 9 GW installierte Leistung ertüchtigen. Die Studie mit dem vollständigen Titel Auswirkungen eines hohen Anteils dezentraler Erzeugungsanlagen auf die System-/Netzstabilität bei Überfrequenz und Entwicklung von Lösungsvorschlägen zu deren Überwindung wurde von Ecofys und dem Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart verfasst. Auftraggeber sind die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber vertreten durch EnBW Transportnetze AG, der Bundesverband Solarwirtschaft e. V. (BSW-Solar) und das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (VDE/FNN). Die Empfehlungen wurden am 1. September 2011 den Bundesministerien für Umwelt und für Wirtschaft vorgestellt.

Network Monitoring Extension for Smart Technology Planning, Teilvorhaben: Entwicklung und Design einer neuartigen PLC- Richtkoppler Technologie

Spannungsebenenübergreifende optimierte und automatisierte Zielnetzplanung von Verteilungsnetzen, Teilvorhaben: Konzeptionelle Entwicklung einer Software zur automatisierten Zielnetzplanung und Integration von Geostruktur- und Marktdaten

Die immer weiter ansteigende Anzahl neuartiger Lasten (beispielsweise Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen), aber auch weiterer dezentraler Erzeuger (beispielsweise Photovoltaikanlagen), führen zu einer deutlich veränderten Versorgungsaufgabe in deutschen Verteilungsnetzen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen und Potenziale zur Kostensenkung aufzudecken, werden von den Netzbetreibern regelmäßig Zielnetzplanungen durchgeführt. Durch die Verwendung von spannungsebenenübergreifenden Analysen der Verteilungsnetze könnten technische und wirtschaftliche Synergien identifiziert und unnötige Investitionsmaßnahmen vermieden werden. Zu diesem Zweck wird im Rahmen des Forschungsvorhabens des Konsortiums, bestehend aus der Bergischen Universität Wuppertal, der IAV GmbH, sowie den assoziierten Partnern, eine softwaregestützte Methodik entwickelt, die eine spannungsebenenübergreifende Zielnetzplanung ermöglicht, bei der sowohl konventionelle als auch innovative Betriebsmittel und Planungsmethoden berücksichtigt werden. Die neue Methodik ermöglicht es, die gemeinsame Planung von Mittel- und Niederspannungsnetzen für unterschiedliche Entwicklungsszenarien automatisiert vorzunehmen. Zusätzlich werden Geostruktur- und Marktdaten verwendet, um eine präzise Abschätzung für zukünftige Standorte von neuartigen Lasten und Einspeisern zu ermitteln, zur Positionierung von Einzelstrangreglern oder zur Ermittlung neuer Kabeltrassen unter Berücksichtigung von geeigneten Untergründen. Die Ergebnisse der neuen Methode werden plausibilisiert, indem sie auf mehrere reale Mittel- und Niederspannungsnetze angewendet wird.

Emissionsarme und energieeffiziente Energiebereitstellung im urbanen Raum unter Nutzung neuester, intelligenter IKT-Strukturen, Teilvorhaben: Systemanalyse / Messtechnische Untersuchungen im Combined Energy Lab 3.0

Besonders im städtischen Kontext stellen hydraulische Netze zur Wärme- und Kälteversorgung eine erprobte Technologie dar, da sie mit zentralen energetischen Wandlungseinheiten ausgestattet sind. Die Einbindung von regenerativen Quellen in diese zentralen Systeme ist erstrebenswert, jedoch technisch schwierig. Zwar gibt es eine ganze Reihe von Feldtests, die z.B. solarthermische Erzeugungseinheiten einzubinden versuchen, jedoch treten hier neue limitierende Elemente auf, welche den gemeinsamen Betrieb beeinflussen. Auch bei PV-Systemen existieren Hemmnisse, obwohl im urbanen Raum Dach- und theoretisch auch Fassadenflächen zur Verfügung stehen. PV-Systeme im urbanen Raum werden für eine ganzheitliche Betrachtung derzeit kaum mit Fernwärmesystemen in Bezug gesetzt, was zu einer starken Belastung des örtlichen Niederspannungsnetzes führt. Ziel muss es daher sein, Anlagentechnik sowie digitale Lösungen zu entwickeln, welche es ermöglichen, ein lokales Energiemanagementsystem zu realisieren und somit zur energetischen Versorgung der Liegenschaft mehr regenerative Energie in einem multienergetischen System zu integrieren. Ein digitalisierter Ein- und Ausspeisepunkt löst dieses Problem und ermöglicht prädiktiv den Wärme- und Kältebedarf in der Liegenschaft vorauszubestimmen. Zielorientiert muss der Ein- und Ausspeisepunkt so gestaltet sein, dass er möglichst eine Verknüpfung der Energiemanagementsysteme des Gebäudes und des übergeordneten regionalen hydraulischen Netzbetreibers aufweist. Weiterhin muss es möglich sein, verschiedene dezentrale Systeme anzubinden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird die TU Dresden an der Systemanalyse arbeiten, welche sich besonders auf die Sekundärtechnologie, d.h. die Technologie im Gebäude bezieht. Des Weiteren werden messtechnische Untersuchungen des zu entwickelnden Prototyps im Combined Energy Lab 3.0 durchgeführt.'

Emissionsarme und energieeffiziente Energiebereitstellung im urbanen Raum unter Nutzung neuester, intelligenter IKT-Strukturen, Teilvorhaben: KI - Wärme im Gebäude

Besonders im städtischen Kontext stellen hydraulische Netze zur Wärme- und Kälteversorgung eine erprobte Technologie dar, da sie mit zentralen energetischen Wandlungseinheiten ausgestattet sind. Die Einbindung von regenerativen Quellen in diese zentralen Systeme ist erstrebenswert, jedoch technisch schwierig. Zwar gibt es eine ganze Reihe von Feldtests, die z.B. solarthermische Erzeugungseinheiten einzubinden versuchen, jedoch treten hier neue limitierende Elemente auf, welche den gemeinsamen Betrieb beeinflussen. Auch bei PV-Systemen existieren Hemmnisse, obwohl im urbanen Raum Dach- und theoretisch auch Fassadenflächen zur Verfügung stehen. PV-Systeme im urbanen Raum werden für eine ganzheitliche Betrachtung derzeit kaum mit Fernwärmesystemen in Bezug gesetzt, was zu einer starken Belastung des örtlichen Niederspannungsnetzes führt. Ziel muss es daher sein, Anlagentechnik sowie digitale Lösungen zu entwickeln, welche es ermöglichen, ein lokales Energiemanagementsystem zu realisieren und somit zur energetischen Versorgung der Liegenschaft mehr regenerative Energie in einem multienergetischen System zu integrieren. Ein digitalisierter Ein- und Ausspeisepunkt löst dieses Problem und ermöglicht prädiktiv den Wärme- und Kältebedarf in der Liegenschaft vorauszubestimmen. Zielorientiert muss der Ein- und Ausspeisepunkt so gestaltet sein, dass er möglichst eine Verknüpfung der Energiemanagementsysteme des Gebäudes und des übergeordneten regionalen hydraulischen Netzbetreibers aufweist. Weiterhin muss es möglich sein, verschiedene dezentrale Systeme anzubinden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird Danfoss am Teilvorhaben 'KI-Wärme im Gebäude' arbeiten, im Speziellen an der Nutzung von KI für Wärmebedarfsprognosen und zur optimierten Regelung der Wärme im Gebäude.

Netzsensitive Koordination von Energiecommunities, Teilvorhaben: Durchführung des Feldtests, Ermittlung des vermiedenen Netzausbaubedarfs und Schnittstelle zwischen Netzbetreiber und Backend

Ziel des Teilprojektes ist es, im Rahmen einer Durchführbarkeitsstudie zu untersuchen, inwiefern ein netzdienlicher Koordinationsmechanismus einer Energiecommunity dazu beitragen kann, Netzengpässe im Niederspannungsnetz zu beseitigen und somit eine verbesserte Gesamtlösung bietet. Die badenovaNETZE liefern bei der Entwicklung des netzsensitiven Marktmechanismus die Anforderungen des Netzbetreibers für einen sicheren Netzbetrieb, Erfahrungen aus dem Rollout der Redispatch 2.0 Prozesse und Antworten zu regulatorischen Fragen. Außerdem wird in Zusammenarbeit mit den Marktakteuren eine Schnittstelle definiert, um Messdaten und Netzbetreibervorgaben zwischen der Energiecommunity und dem Netzbetreiber auszutauschen und damit an bestehende Redispatchplattformen anknüpfen zu können. Nach ersten Untersuchungen des Koordinationsmechanismus in einer Simulation und einem anschließenden Test in einem Labor der Hochschule Offenburg sollen die Funktionsweise und die Auswirkungen des Koordinationsmechanismus in einer Modellregion der badenovaNETZE untersucht werden. Dabei sollen einerseits der Beitrag der Energiecommunity zur Lösung von zukünftigen Engpassproblemen und dem daraus resultierenden vermiedenen Netzausbaubedarf untersucht werden und andererseits, ob es ein evtl. nicht ausreichend abgestimmtes Regelungskonzept zwischen Netz und Markt gibt, welches das zu regelnde System durch ein Pendeln zwischen Optimierungszielen ins Schwingen versetzt. Zur Vermeidung einer Entsolidarisierung werden Veränderungen im Netzausbaubedarf durch das Handeln der Community quantifiziert und als Basis für veränderte Netznutzungsentgelte o. ä. für die Teilnehmer einer netzsensitiven Energiecommunity vorgeschlagen.

Energetisch Lokal Optimiertes System für einen emissionsarmen Gebäudebestand mittels Digitalen Zwillingen, Teilvorhaben: Entwicklung eines Produktzwillings zur Produktionsflexibilisierung

Connect, Assist & Control: Transparenz und Systemstabilität für Smart Energy Systeme, Teilvorhaben: Netzbeobachtbarkeit durch Sensorik und intelligente Messsysteme

Das Verbundprojekt CACTUS hat zum übergeordneten Ziel, Flexibilitätspotentiale am Beispiel von Ladeclustern und Quartieren zu heben, um eine optimierte Netzauslastung und Energienutzung im Verteilnetz erreichen zu können. Als Grundlage hierfür werden Echtzeitmessdaten benötigt, um eine grundlegende Beobachtbarkeit im Niederspannungsnetz herzustellen. Hier setzt das Teilvorhaben der PPC an: Im Rahmen des Projekts wird eine Lösung zur Echtzeitbeobachtbarkeit im Verteilernetz entwickelt und gemeinsam mit den Projektpartnern erprobt. Konkret wird ein prototypisches Echtzeitmesssystem entwickelt sowie eine Integration dieser neu zu erhebenden Netzzustandsdaten in geeignete Backend-Systeme - wie z.B. dem Netzleitsystem - durchgeführt. Hinweis: Die ausführliche Erläuterung des Teilvorhabens kann der angehängten Teilvorhabenbeschreibung entnommen werden. Die Gesamtvorhabenbeschreibung liegt dem Projektantrag des Verbundkoordinators VIVAVIS bei.

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