Im Forschungsprojekt SimBench wurde ein Benchmark-Datensatz als freier Download für Lösungen im Bereich der Analyse, Planung und Betriebsführung von elektrischen Netzen aller Spannungsebenen entwickelt (www.simbench.de). Dieser Satz aus Netzdaten und Zeitreihen soll die Entwicklung von Lösungen unabhängig von Netzbetreibern möglich machen und zugleich eine Vergleichbarkeit verschiedener Entwicklungen auf dem Gebiet der elektrischen Netze fördern. In SimBench-Sektor soll darauf methodisch aufbauend ein Datensatz entwickelt werden, welcher die realistische Abbildung deutscher Gas- und Wärmenetze ermöglicht. Innovative Anwendungsfälle im Bereich der Quartiersentwicklung, der Umgestaltung der Gasnetze für Wasserstoff oder gar spartenübergreifender Simulationen machen die Entwicklung von Gas- und Wärmenetzkomponenten als Teil eines Benchmark-Datensatzes sinnvoll und notwendig. Insbesondere zukünftige Untersuchungen zu gekoppelten Infrastrukturen im Rahmen der Energiewende und ihrer Digitalisierung fordern konsistente Testnetze in allen Sektoren. Durch SimBench-Sektor soll der Forschungslandschaft ein konsistenter Datensatz als Open Data zur vollumfänglichen Beschreibung der netzgebundenen deutschen Energieversorgung bereitgestellt werden. Neben der hohen örtlichen und zeitlichen Auflösung besteht die Innovation in einer technisch detaillierten Modellierung der Betriebsmittel in heutigen Netzen, aber auch in der Modellierung innovativer, zukünftiger Betriebsmittel. Arbeiten des Fraunhofer IEE konzentrieren sich neben der Projektleitung auf die Definition eines Gesamtprojektrahmens, der Übertragung von Erfahrungen aus dem ersten SimBench-Projekt, und die Formulierung von Grundsätzen für die Erstellung der Datensätze und Zeitreihen. Zudem werden Methoden für den kostenoptimierten Zu-, Um- und Rückbau von Energienetzen bei der Erstellung der Datensätze eingesetzt sowie ein System zur Koordination von unabhängigen Einzelanlagen implementiert.
Nach heutigem Stand kommen zur Einsatzplanung von Erzeugungsanlagen gemischt-ganzzahlig lineare Optimierungsmodelle zum Einsatz, die Fernwärmenetze nur sehr abstrahiert und vereinfacht abbilden. Andererseits existieren im Bereich der Simulation von Fernwärmenetzen sehr detaillierte und leistungsfähige Modelle, die das thermodynamische Verhalten der betrachteten Systeme und die daraus resultierende Flexibilität realitätsnah abbilden können. In AGENT4heat werden durch die vereinfachte Darstellung in der Einsatzplanung nicht nutzbare Flexibilitätspotential von Fernwärmenetzen quantifiziert und, mit Hilfe agentenbasierter Ansätze zur Integration und Kombination von Simulations- und Planungsmethoden, nutzbar gemacht. Mit einer integrierten Planung des Einsatzes von Erzeugungsanlagen und Fernwärmenetzen wird vor allem die Einspeisung der Erzeugungsanlagen beeinflusst und der Betrieb ineffizienter Anlagen minimiert. Die entworfenen Ansätze werden am Beispiel eines der größten regionalen Fernwärmeverbundsysteme Deutschlands, der Fernwärmeschiene Saar, demonstriert. Im Teilvorhaben: Im Rahmen des Teilvorhabens FLEX4heat werden die Ansätze zur agentenbasierten Einsatzplanung von Fernwärmenetzen an der Fernwärmeschiene Saar demonstriert. Dazu werden vorhandene Simulations-, Planungs- und Prognosemodelle auf ihre Eignung in einer agentenbasierten Lösung untersucht und ggf. angepasst. Das komplexe Gesamtsystem soll optimal unter Minimierung des Verbrauchs kritischer Ressourcen (Gas) und der Treibhausgasemissionen betrieben werden. In dem Projekt sollen durch eine prototypische Implementierung agentenbasierter Ansätze die zusätzlichen Flexibilitätspotentiale quantifiziert werden, die sich aus einer verbesserten nichtlinearen Modellierung ergeben.