Das Niederspannungsnetz umfasst alle Versorgungs- und Hausanschlussleitungen, die Kabelverteiler und Trafostationen sowie die Straßenbeleuchtung der Stadt Winsen (Luhe) und ihrer Ortsteile. Die Daten werden in einem Geografischen Informationssystem stets aktuell gehalten und können in Form von pdf- oder dxf/dwg-Dateien angefordert werden.
Im optiQU-Teilvorhaben 'Analyse der optimierten Q-U-Regelung sowie Verbände- und Gremiendialog' der Thüga Aktiengesellschaft soll eine Bewertung erfolgen, wie effektiv innovative Betriebsmittel - insbesondere, sofern diese durch ein Netzmanagementsystem koordiniert gesteuert werden, wie es im Projekt 'OptiQU' umgesetzt wird - in realen Verteilnetzen zum Spannungs- und Blindleistungsmanagement eingesetzt werden können. Fraglich ist dabei, ob sie eine Alternative bzw. Ergänzung zum konventionellen Netzausbau in der Mittel- und Niederspannung darstellen können, wobei selbst eine temporäre Verschiebung des Ausbaubedarfs die Netzbetreiber bei der schnellen und effektiven Umsetzung der Energiewende unterstützen kann. Das Teilvorhaben soll daher insbesondere die von den anderen Projektpartnern entwickelten technischen Lösungen dahingehend bewerten, ob diese technoökonomisch zielführend sind. Hierbei gilt zu beachten, dass die Entscheidungen von Netzbetreibern als regulierte Unternehmen insbesondere auch vom rechtlich-regulatorischen Rahmen beeinflusst werden. Dieser ist daher zwingend zu berücksichtigen. Es muss davon ausgegangen werden, dass sodann auch ein notwendiger Weiterentwicklungsbedarf dieser Rahmenbedingungen identifiziert wird. Entsprechende Empfehlungen sollen entwickelt und mit der Branche sowie den relevanten Akteuren diskutiert werden. An einzelnen Stellen im Gesamtprojekt 'OptiQU' bringt sich die Thüga Aktiengesellschaft des Weiteren auch bei der technischen Entwicklung und Standardisierung von Lösungen ein. Dies gilt insbesondere in Hinblick auf die Messtechnik in Ortsnetzstationen als auch bezüglich der Systemarchitektur für das zukünftige Netzmanagement in der Mittel- und Niederspannung.
Übergeordnetes Ziel der Wärmeplanung ist es, bis spätestens 2045 eine nachhaltige Wärmeversorgung auf Basis möglichst emissionsarmer Wärmequellen aufzubauen. Die Identifikation geeigneter Wärmequellen und Untersuchungen zu der Frage, welche Energiemengen aus diesen Quellen zur Verfügung stehen, werden als Potenzialanalyse verstanden. Dabei können für jede Art von Wärmequelle unterschiedliche Ebenen der Potenziale betrachtet werden. Aus den unterschiedlichen Betrachtungsebenen resultieren unterschiedliche Energiemengen. Beispielsweise kann für die Quelle ‚Solarthermie‘ ermittelt werden, welche Energiemenge theoretisch auf der Gesamtfläche Berlins eingestrahlt wird, wieviel davon über technische Systeme nutzbar gemacht werden könnte oder welche Energiemenge unter Berücksichtigung vorherrschender Rahmenbedingungen auch als ‚erschließbar‘ zu bewerten ist. Mit der Tiefe der Betrachtungsebene werden die Einflussfaktoren vielfältiger und eine Analyse und Bewertung komplexer. In der Regel sinken auch die resultierenden Energiemengen. Eine eindeutige Abgrenzung der Ebenen über alle Potenziale hinweg ist schwierig, da mit den unterschiedlichen Arten an Wärmequellen sehr unterschiedliche Bedingungen für deren Erschließung verbunden sind. Im Rahmen der Potenzialanalyse nach § 16 Abs. 1 Wärmeplanungsgesetz (WPG) wird im Land Berlin die Betrachtung der verfügbaren Potenziale an erneuerbaren Energien und unvermeidbarer Abwärme vorgenommen, die zumeist zwischen dem reinen technischen Potenzial und einem als erschließbar zu definierendem Potenzial verortet werden können. Teilweise werden zunächst Flächenpotenziale oder grundsätzliche Bedingungen betrachtet, für die eine Übertragung in ein technisches Potenzial noch aussteht. Aufgrund der besonderen Bedeutung einer integrierten Wärmespeicherung und der örtlichen Flächenverfügbarkeit für Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien oder Abwärme wurden diese Aspekte im Rahmen der Potenzialanalysen mit abgebildet. In den unten folgenden Aufklappmenüs finden sich Informationen zu den untersuchten Teilbereichen. Hinweis: Für Außenluft als Wärmequelle beim Wärmepumpeneinsatz wurde keine spezifische Potenzialerhebung durchgeführt. Grundsätzlich steht diese Wärmequelle überall in Berlin zur Verfügung, ihre Nutzung führt aber gegenüber der Nutzung alternativer Wärmequellen wie Geothermie zu einer deutlich geringeren Energieeffizienz im Betrieb der Wärmepumpe. Die Reduktion des Wärmebedarfs durch energetische Sanierung und Effizienzmaßnahmen ist ein zentraler Baustein für die klimaneutrale Wärmeversorgung. In Berlin könnte der Wärmeverbrauch durch Sanierungen auf Effizienzhaus-Standard EH 55 70 theoretisch um 30 bis 40 % gesenkt werden. Das Zielszenario im Wärmeplan geht von einer etwa halb so hohen Reduktion aus, die durch eine mittlere Sanierungsrate von 1,7 % pro Jahr bis 2045 bei mittlerer Sanierungstiefe erreicht wird. Etwa 80 % der insgesamt möglichen Wärmebedarfsreduktion liegt bei den Mehrfamilienhäusern, die somit absolut gesehen das größte Einsparpotenzial aufweisen. Maßnahmen einer energetischen Sanierung können je nach Situation die Dämmung von Fassaden, Dächern und Kellerdecken, einen Fenstertausch sowie den Ersatz der alten Heizungsanlage oder die Optimierung der Heizungssteuerung umfassen. Eine fachlich versierte Abstimmung der einzelnen Sanierungselemente bei Berücksichtigung der Rahmenbedingungen führt dazu, dass der Bedarf an externen Energieträgern und die Spitzenlasten sinken, was sich unmittelbar auf die Kosten im Betrieb auswirkt. Um den individuellen Sanierungsbedarf eines Gebäudes zu bestimmen, sollte eine Energieberatung in Anspruch genommen werden. Eine Herausforderung stellen die hohen Investitionskosten und im Fall von Mietshäusern die damit verbundenen Fragen der Kostenteilung und Gewährleistung der sozialen Verträglichkeit dar. Förderprogramme wie die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) unterstützen die Gebäudeeigentümerinnen und -eigentümer bei der Finanzierung und können damit auch Mietsteigerungen begrenzen. In Berlin besteht eine hohe Nachfrage nach Flächen für die Umsetzung erneuerbarer Wärmeprojekte, die jedoch mit anderen Nutzungsansprüchen wie Wohnraum, Naturschutz, Verkehr und Gewerbe konkurriert. Eine Lösung liegt in der Mehrfachnutzung von Flächen , wie beispielsweise durch die Kombination von Sportflächen oder Parkplätzen mit Geothermiesonden oder die Nutzung von Dachflächen für Solarthermie. Herausforderungen sind die begrenzte Verfügbarkeit von Flächen, komplexe, teils in gegenseitiger Abhängigkeit stehende Nutzungs- und Erlaubnisregelungen und die Akzeptanz bei Grundstücks- und Gebäudeeigentümerinnen und -eigentümern für entsprechende Eingriffe in öffentliche und private Räume. Hier sind zukünftig geeignete Wege zu identifizieren und Kompromisse zwischen den verschiedenen betroffenen Akteuren zu finden, um die Belange der Wärmewende in entsprechend abgewogener Art und Weise mit anderen Belangen in Einklang zu bringen und die vorhandenen Flächen möglichst effizient zu nutzen. Berlin verfügt über vielfältige Potenziale zur Nutzung erneuerbarer Energien und unvermeidbarer Abwärme für eine nachhaltige Wärmeversorgung. In den vergangenen Jahren konnten die Kenntnisse über die theoretischen und technischen Potenziale im Stadtgebiet deutlich erweitert werden. Zugleich steht die Fertigstellung einiger Potenzialanalysen, beispielsweise zur Gewässerthermie, noch aus, die Ergebnisse sollen bis Ende 2026 vorliegen. Bei der tiefen Geothermie und den Potenzialen für Aquiferwärmespeicher im Untergrund ist hingegen erst in den kommenden Jahren mit detaillierteren Ergebnissen zu rechnen. Wie hoch die tatsächlich erschließbaren Potenziale an erneuerbaren Energien und unvermeidbarer Abwärme insgesamt sind, lässt sich somit zum jetzigen Zeitpunkt nicht belastbar beziffern. In einigen Bereichen hängt das Erschließungspotenzial stark von der Aktivierung der begrenzt zur Verfügung stehenden Flächen oder von zukünftigen Marktentwicklungen ab. Nicht zuletzt beeinflussen die aktuellen politisch-rechtlichen Rahmenbedingungen und Förderprogramme die Erschließbarkeit. Eine Besonderheit der Berliner Wärmepotenziale ist das relativ niedrige Temperaturniveau der meisten Wärmequellen. Für die Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasser sind daher in den allermeisten Fällen Wärmepumpen erforderlich, sei es dezentral auf der Gebäudeebene oder als Groß-Wärmepumpen zur Einspeisung in Wärmenetze. Die Nutzung dieser Potenziale führt zu einer verstärkten Sektorkopplung, geht unmittelbar mit einer Elektrifizierung der Wärmeversorgung einher und stellt somit neue Anforderungen an das Stromnetz, abhängig von der Leistung der Wärmepumpen entweder auf der Niederspannungs- oder auf der Mittelspannungsebene. Eine kombinierte Nutzung verschiedener Quellen ist oftmals besonders vielversprechend, etwa der Einsatz von Solarthermie oder unvermeidbarer Abwärme zur Regeneration von Erdwärmesondenfeldern. Einige der in Berlin vorhandenen Potenziale sind insbesondere für den Einsatz in warmen oder kalten Wärmenetzen geeignet – oder können überhaupt nur in gebäudeübergreifenden Versorgungsstrukturen umfänglich genutzt werden. Grund dafür ist, dass die lokal verfügbaren Potenziale häufig deutlich über den Wärmebedarf einzelner Gebäude hinausgehen und Quelle und Senke in der Regel keine unmittelbare räumliche Deckung aufweisen. Die Luft-Wärmepumpe ist die aktuell die am häufigsten eingesetzte Technologie in der dezentralen Wärmeversorgung , Luft-Wärmepumpen werden auch zukünftig eine wichtige Rolle spielen. Sie sind in der Regel jedoch deutlich weniger effizient als Erdwärmepumpen, das heißt sie benötigen mehr Strom pro erzeugter Kilowattstunde Wärme und sie gehen mit höheren Stromlasten an den kalten Tagen einher. In dicht bebauten Stadtgebieten können besondere Herausforderungen oder Hindernisse für Luft-Wärmepumpen bestehen, beispielsweise durch Geräuschemissionen und Lärmschutzanforderungen, begrenzte Aufstellflächen oder denkmalschutzrechtliche Vorgaben. Zudem können bei größeren Gebäuden wie Mehrfamilienhäusern oder Nichtwohngebäuden die hohen Stromanschlussleistungen ein Hindernis darstellen, wenn das lokale Niederspannungsnetz bereits ausgelastet ist.
Die Maschinenfabrik Reinhausen möchte in diesem Projekt eine optimierte Regelung der Spannung und Blindleistung im Netz durch intelligente Ortsnetztransformatoren erproben und konzeptionieren. Aktuell wird die Regelung des rONT mit lokalen Messgrößen realisiert. Im Laufe des Projekts soll ein Regelalgorithmus entwickelt werden, der auch die Kommunikation zwischen den Flexibilitäten im Netz berücksichtigt. Im Projekt wird außerdem ein Transformatormonitoring realisiert, das den Netzbetreibern und der MR helfen soll, die Auslastung des rONT zu überwachen und eine Grenzüberschreitung zu erkennen und in weitere Optimierungsalgorithmen einzubeziehen. Der sich aus einer koordinierten Spannungs- und Blindleistungsregelung ergebende Mehrwert spielt für die MR eine zentrale Rolle im Projekt und soll hierbei ermittelt werden. Zusätzlich wird in dem Projekt der Einfluss des CVR-Effekts (P(U)-Abhängigkeit der Verbraucher im Niederspannungsnetz) auf Ortsnetze untersucht. Zentraler Aspekt für die MR ist hierbei, ob eine verlässliche Vorhersage der Kennlinie möglich ist. Anhand der Auswertung der Daten, kann die intelligente Steuerung des rONTs nochmals optimiert werden. Durch das Projekt sollen die bisherigen Entwicklungen zu digitalen Ortsnetzstationen mit Hilfe einer intelligenten Steuerung für den Transformator und somit auch den Laststufenschalter der MR durch Ergebnisse aus dem Feldversuch verbessert werden. Des Weiteren können neue technische Spezifikationen an den rONT definiert und bereitgestellt werden.
Das Ziel des Teilprojektes ist, neueste Entwicklungen bis TRL 7 in die Praxis zu überführen und von DSO-Partnern zu validieren, um langfristige Vorteile für Betriebsplanung und Echtzeitoperationen zu ermitteln. Die Integration von Redispatch 2.0-Verfahren soll Simulations- und Prognosefunktionen verbessern und Abschaltungen erneuerbarer Energien reduzieren. Eine kontinuierliche Abstimmung der Erwartungen und technischen Anforderungen für Modelle und Algorithmen aus den Arbeitspaketen 1, 4 und 5 ist erforderlich, ebenso wie das Verständnis für die Integration von Prognosen zur Erzeugung verteilter Energieressourcen aus den Arbeitspaketen 2 und 3. Siemens Energy ist an allen sechs Arbeitspaketen des Opti-VNL-Projekts beteiligt, um die Implementierung aller Entwicklungen in die Endplattform zu gewährleisten. Die Ziele umfassen die Ausrichtung der Leistungsziele, die Validierung der Verteilnetzbetreiber-Anforderungen und die Bewertung des Nutzens für das Engpassmanagement und Redispatch 2.0. Im Rahmen des Gesamtprojekts verbessert Siemens Energy die Anwendung vertikaler Netzlastberechnungen durch fortschrittliche Sensordatenverarbeitung zur Optimierung der Verteilnetzbelastbarkeit. Durch die Kombination aus präzisen Wettervorhersagen und Technologien wird die Engpassprognose deutlich genauer. Weiterhin entwickelt Siemens Energy Methoden für die dynamische Anlagenbewertung und das Flottenmanagement, auch in Niederspannungsnetzen.
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.
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.
Im Teilvorhaben 'Zentralisierte Q-U-Optimierung im Verteilnetz auf Basis von Microservices in der Cloud' des OptiQU Gesamtprojekts wird die marktbasierten Blindleistungsbeschaffung des Fraunhofer-IEE weiterentwickelt. Optimierungsalgorithmen für Höchst- und Hochspannung werden auf Mittel- und Niederspannungsnetze ausgeweitet, um Blindleistungsquellen in diesen Netzen zu berücksichtigen. Die Koordination der Blindleistung erfolgt über alle Spannungsebenen und bezieht dezentrale Quellen sowie stufbare Ortsnetztransformatoren ein. Der Hauptfokus liegt neben der Anforderungsanalyse und Spezifikation insbesondere auf der Implementierung und Laborvalidierung eines zentralen Algorithmus zur Regelung, der in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dortmund entwickelt wird. Diese realisiert dezentrale Architekturen und eine Fallback-Lösung für das Zentralsystem. Die Schnittstellen zu Netzbetreibern werden abgestimmt, um eine breite Akzeptanz zu gewährleisten. Vor der Realisierung der Regelung erfolgt zunächst eine Potenzialabschätzung, die auf bestehenden Studien und eigenen Analysen basiert. Die Implementierung des Regelungssystems erfolgt auf einem Server, und die Laborvalidierung wird durch (Echtzeit-)Simulationen unterstützt, wobei Referenznetze und Netzmodelle der Feldtests verwendet werden. Gemeinsame Tests mit der TU Dortmund dienen der Validierung des Systemverbunds. Das Fraunhofer-IEE unterstützt Netzbetreiber bei Feldtests und analysiert deren Ergebnisse. Zudem wird die Nutzung von Kleinstflexibilitäten unter Berücksichtigung der SMGW-Infrastruktur simulativ untersucht.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 241 |
| Europa | 1 |
| Kommune | 2 |
| Land | 7 |
| Wirtschaft | 6 |
| Wissenschaft | 72 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 239 |
| Text | 2 |
| Umweltprüfung | 1 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 2 |
| Offen | 239 |
| Unbekannt | 3 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 243 |
| Englisch | 50 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 2 |
| Keine | 123 |
| Webseite | 119 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 46 |
| Lebewesen und Lebensräume | 109 |
| Luft | 68 |
| Mensch und Umwelt | 236 |
| Wasser | 23 |
| Weitere | 244 |