NEW 4.0 Use Cases: Wir hätten da ein paar Probleme, die gelöst werden wollen

von Hanna Naoumis, 
Kommentare: 0

Unser Energiesystem wird in den nächsten Jahren auf den Kopf gestellt. Der Kohleausstieg ist beschlossen und das deutsche Stromsystem wird schon heute durch erneuerbare Energien dominiert. Die NEW 4.0-Use Cases zeigen, wie eine sichere und CO2-mindernde Stromversorgung durch erneuerbare Energien möglich ist und wie Systemfunktionen durch Erneuerbare Energien übernommen werden können.

Ausgangslage: Jede Lösung braucht ein Problem

Durch den steigenden Ausbau von Erneuerbaren-Energien-Anlagen speisen immer mehr Erzeuger dezentral auf Verteilnetzebene ein. Immer wieder kommt es dazu, dass das Angebot an Strom die Nachfrage übersteigt. Schwankungen von Angebot und Nachfrage machen das Stromnetz instabil. Die Folge: Immer öfter werden Wind- und solarstromanlagen abgeregelt. Die Flexibilisierung der Stromnachfrage bzw. sogenannte steuerbare Verbraucher können in diesen Zeiten Abhilfe schaffen.

In Zeiten, in denen die Stromerzeugung den Verbrauch übersteigt springen zum Beispiel Wärmepumpen oder Elektrodenheizkessel an und machen die Energie in anderen Verbrauchssektoren nutzbar – ohne dass Windkrafträder abgeregelt werden müssen.

Umgekehrt stehen Speicher für das Stromsystem für die Zeiten bereit, in denen die Erzeugung an erneuerbaren Strom geringer als der Verbrauch ist. Durch die Rückverstromung von z.B. synthetischem Methan oder Wasserstoff kann das Stromangebot kurzfristig wieder erhöht werden.

Technisch ist bereits vieles machbar. Was sich in der Theorie recht plausibel anhört, ist in der Umsetzung umso komplizierter. Die Komplexität des deutschen und europäischen Stromsystems und das Zusammenspiel der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr bedürfen nicht nur einer vernetzten, intelligenten Steuerung und weiterhin viel Forschungswillen, sondern auch angepasste rechtliche Rahmenbedingungen.

NEW 4.0 Use Cases: Think big!

Generell sind Use Cases Anwendungsfälle, die ein Produkt oder eine Geschäftsidee beschreiben und für einen Nutzer ein Problem lösen sollen. Im Kleinen könnte das z.B. eine Blockchain-Anwendung sein, die den Smart-Meter-Rollout vereinfacht.

NEW 4.0 denkt groß. Das Projekt will mit den Use Cases viele der oben genannten Herausforderungen der Energiewende vordenken. Die insgesamt sechs Use Cases in NEW 4.0 sollen zeigen, dass ein effizienter und sicherer Netzbetrieb bei hohen Anteilen erneuerbaren Energien möglich ist. Gelingt dies, zeigt NEW 4.0, das ein zentraler Beitrag zum Gelingen der Energiewende gelingen kann.

Wie funktioniert das? Die Use Cases demonstrieren eine verbesserte Erbringung von Systemdienstleistungen durch erneuerbare Energien-Anlagen und flexible Lasten und können so konventionelle Kraftwerke auf Dauer obsolet machen. Flexible Lasten werden vor allem durch die Großverbraucher von Strom bereitgestellt (Demand-Side-Management). Im Fall von NEW 4.0 sind das vor allem große Metall-Hersteller, die viele Möglichkeiten zur Flexibilisierung ihrer Energienachfrage besitzen. Durch die Einbindung flexibler Lasten werden so auch die Endverbraucher am Energiemarkt-Geschehen mit einbezogen.

Einer für alle, Alle für einen: Alle Use Cases für einen sicheren Netzbetrieb mit erneuerbaren Energien

Was beinhalten sie also, die NEW 4.0 Use Cases? Hier eine kurze Beschreibung unserer sechs Anwendungsfälle:

Use Case 1: schneller lokaler Intradahandel

Stromerzeugung aus volatilen Quellen lässt sich im Voraus nur ungenau prognostizieren. Die Erzeugungsprognose wird kontinuierlich besser, je näher der Zeitpunkt der Erbringung kommt. Mit dem Ende des Stromhandels eine halbe Stunde bis fünf Minuten vor Erbringung (im Intradayhandel der Börse) wird eine unnötig hohe Unschärfe bei der Stromproduktion hingenommen. Die Personen hinter diesem Projekt wollen zeigen, dass ein Intraday Handel mit sehr viel kürzeren Vorlaufzeiten als gegenwärtig bzw. ein durchgehender Handel möglich ist. Dafür soll mit Hilfe einer Blockchain eine Handelsplattform aufgebaut werden, mit der ein sehr kurzfristiger Direkthandel für die nächste Erbringungsviertelstunde möglich ist.

Use Case 2: Aufbau der Netzampel und der Marktplattform (ENKO)

Aufgrund der hohen Zuwachsrate Erneuerbarer Energien sind vor allem die Übertragungsnetze sowie teilweise die Verteilnetze noch nicht hinreichend ausgebaut. Um die hieraus resultierenden lokalen Netzengpässe zu beheben und die Netzstabilität aufrechtzuerhalten, werden prioritär konventionelle Erzeugungsanlagen abgeschaltet (sog. Redispatch). Häufig reicht die damit erzeugte Entlastungswirkung auf den lokalen Engpass nicht aus und Erneuerbare Energien Anlagen müssen ebenfalls abgeschaltet werden. Zur Lösung wird eine Plattform zur Koordination lokaler Flexibilitäten entwickelt – die ENKO-Plattform. Über die Plattform soll eine Ausschreibung von Engpässen aufgrund zu geringer Netzkapazitäten in Zeiten hoher EE-Einspeisung am Vortag erfolgen. Anlagenbetreiber können darauf ihren flexiblen Stromverbrauch anbieten. Dies hat das Ziel über eine Verbindung von Verbrauchern und Erzeugern im Verteilnetz die lokale Verwertungsquote erneuerbaren Stroms zu erhöhen und die rote Ampelphase zu vermeiden/einzuschränken/zu verringern.

Use Case 3: Smart Balancing

Heute gibt es in Deutschland für Bilanzkreisverantwortliche (BKV) keine Möglichkeit die momentane Abweichung ihres Bilanzkreises mit der Abweichung der Regelzone vom Gesamtfahrplan (Last und Erzeugung) zu vergleichen. Ziel ist es, dass Bilanzkreisverantwortliche in der laufenden aktuellen Viertelstunde die Abweichung ihrer Bilanzkreise in Relation zur Gesamtabweichung der Regelzone setzen können. Dabei sollen sie nach Möglichkeit gleichläufige Abweichungen korrigieren und gegenläufige Abweichungen beibehalten. Auf diese Weise soll der Bedarf zum Einsatz von Regelenergie für den Ausgleich der Regelzone reduziert werden.

Use Case 4: Regelenergie aus dezentralen Erzeugern und Demand Side Management (DSM)

Regelenergie ist ein zentraler Baustein einer stabilen Energieversorgung. Üblicherweise wird diese heute von konventionellen Kraftwerken erbracht. Aber auch kleinere, dezentrale Erneuerbare-Energien-Erzeuger und flexible Verbraucher sind grundsätzlich technisch in der Lage, Regelenergie zu erbringen. Ziel des Use Cases ist es deshalb zu zeigen, dass auch dezentrale und fluktuierende Erzeuger von erneuerbaren Energien Regelleistung bereitstellen und am Systemdienstleistungs-Markt teilnehmen können.

Use Case 5: Momentanreserve

Im Rahmen dieses Use Cases wird das Ziel verfolgt, Alternativen für die frequenzstützenden Effekte der rotierenden Massen von konventionellen Kraftwerken zu entwickeln. Dieser Effekt wird als „Momentanreserve“ bezeichnet. Erneuerbare Erzeuger sind im Allgemeinen über Umrichter ans Netz gekoppelt und bringen somit keine frequenzstabilisierende rotierende Masse ein. Diese Systemdienstleistung muss in Zukunft also künstlich erbracht werden um eine stabile Energieversorgung zu ermöglichen, die ausschließlich auf erneuerbaren Energien beruht.

Use Case 6: aktives Blindleistungsmanagement

In diesem Use Case soll demonstriert werden, wie die Erneuerbare-Energien-Anlagen durch aktives Blindleistungsmanagement zur Spannungshaltung beitragen können. Ziel ist es, die elektrische Leistung aus konventionellen Kraftwerken (Must-Run-Kapazität) zu reduzieren und gleichzeitig die Netzkapazität zu erhöhen.

NEW 4.0 endet Ende 2020 – dann ist die Förderperiode vorbei. Davor werden Feldtests der Use Cases stattfinden, in dem viele der investiven Projekte - wie ein Speicherregelkraftwerk oder Power-to-Heat-Anlagen - aus dem NEW 4.0-Konsortium eingebunden sind. Über die Ergebnisse dieses Tests werden wir auf dem Blog berichten.

Vorhang auf: Jeder Use Case bekommt seine eigene Bühne

In den nächsten Monaten werden die sechs Use Cases einzeln vorgestellt. Dafür schauen wir uns an, welche Probleme der jeweilige Use Case lösen soll und geben ein Update zu ersten Erfolgen und bestehenden Hürden. Dafür lassen wir die Personen hinter unseren Anwendungsfällen zu Wort kommen und schauen uns Beispiel-Projekte an.

Über die Autorin

Profilbild zu: Hanna Naoumis

Seit Anfang 2017 arbeite ich als B2B-Marketing Managerin von NEW 4.0 im Cluster EEHH. Ob auf dieser Webseite, bei Twitter, via Xing, auf Fachveranstaltungen und Messen - jeden Tag kann ich über das reden und schreiben, was mich am meisten interessiert: Die Entwicklung von innovativen Lösungen zum Voranbringen der Energiewende, des Klimaschutzes und damit einer nachhaltigen Entwicklung unserer Gesellschaft.

Fügen Sie als erster einen Kommentar hinzu

* Hierbei handelt es sich um Pflichtfelder.