Das Kopernikus-Projekt ENSURE

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1 Das Kopernikus-Projekt ENavi Bildquelle: Schleswig-Holstein Netz Wie kann man das Stromnetz an eine unregelmäßige Versorgung anpassen? 26. April 2018 Energieforum Life needs Power, HANNOVER MESSE Dr.-Ing. Sascha Altschäffl, TenneT TSO GmbH 1

2 Vier Kopernikus-Projekte für die Energiewende Bildquelle: Anastazzo/iStock/thinkstock 2

3 Fotos: FONA/photothek/Schleswig-Holstein Netz Vier Kopernikus-Projekte für die Energiewende ENSURE Neue Energienetzstrukturen ENavi Systemintegration SynErgie Industrieprozesse P2X Speicherung 3

4 Hauptziele des ENSURE-Projektes Mission 1. Hauptziel 2. Hauptziel Ganzheitlicher systemischer Ansatz für neue Energienetzstrukturen Systemgestaltung mit zentralen und dezentralen Elementen für zuverlässige und sichere Versorgung Erzeugungs- und Verbrauchszenarien Netzstrukturen Systemführung Neue Technologien Praktische Umsetzung und Erprobung in großtechnischem Demonstrationsprojekt 4

5 Der ganzheitliche ENSURE Ansatz Wie sieht das Energieversorgungssystem aus gesellschaftlicher Perspektive aus und welche Anforderungen resultieren hierbei für die elektrischen Netze? Gesellschaftliche Anforderungen Welche Netztopologien ergeben sich aus den Anforderungen des zukünftigen Energieversorgungssystems? Resultierende Netztopologien Wie wird das zukünftige System netztechnisch betrieben? Betrieb des (Verteilungs)Netzes IKT Welche Komponenten werden für das Netz der Zukunft benötigt? Zukünftige Komponenten AC DC AC DC Quelle: HanseWerk AG 5

6 Die fünf Forschungscluster von ENSURE Entwicklung neuer innovativer Konzepte und Technologien Überführung der Grundlagenforschung in langfristig anwendbare Lösungen für die Energiewende Weiterentwicklung der Themen zellulare Netze, Sektorkopplung, Digitalisierung und Leistungselektronik für die Demonstrator-Region 6

7 23 exzellente Partner in ENSURE Ein starkes Direktorium: 2x Technologiekonzerne 2x Netzbetreiber 2x Forschungs- und Lehreinrichtungen Sprecher des Direktoriums: Prof. H. Hanselka 7

8 23 exzellente Partner in ENSURE Ein passgenaues Projekt-Team: 6x Universitäten 6x Forschungseinrichtungen 3x Wirtschaftsunternehmen 2x Zivilgesellschaft 8

9 Wirtschaftlich-technologische Herausforderung = Hoher Anteil volatiler und nicht oder nur begrenzt steuerbarer Einspeisung Abnahme frequenzstützender rotierender Massen, Zunahme von Leistungselektronik Einspeisung an verbrauchsfernen und dünn besiedelten Standorten Speicher? Überregionaler Ausgleich? Sektorkopplung? Systemstabilität ohne rotierende Massen? Systemführung mit Leistungselektronik? Netztopologien? Arbeitsteilung Stadt-Land? Rolle der Gleichstromübertragung? Dezentralisierung durch Einspeisung und aktive Verbraucher (Prosumer) Paralleles Internet der Energie? Systemdienliche und sichere Gestaltung? 9

10 Transformation zum intelligenten Netz Traditioneller Netzbetrieb Zentrale Erzeugung Unidirektionaler Lastfluss Erzeugung folgt Last Zentrale Top-Down Planung Zentrale Systemführung Basierend auf historischer Daten und aktuellen Messungen Zukünftiger Netzbetrieb Dezentrale Erzeugung Bildquelle: ABB Bidirektionaler Lastfluss Erzeugung unabhängig von Last Dezentrale Bottom up Planung Dezentrale Systemführung Basierend auf Prognosen und aktuellen Messungen Bisherige Systemführungskonzepte müssen überdacht werden 10

11 Anpassung des Stromnetzes an eine unregelmäßige Versorgung Informations- und Kommunikationstechnologie Bildquelle: ABB Definition der Anforderungen an die Kommunikation der zukünftigen Netze. Welche Anforderungen ergeben sich daraus an die zukünftige Sekundärtechnik? Welche Anforderungen an die Cybersecurity? IoT for Energy? Bildquelle: ABB 11

12 Anpassung des Stromnetzes an eine unregelmäßige Versorgung Systemführung Wie sieht die Systemführung der Zukunft aus? Zentral oder Dezentral? Welche Komponenten werden in Zukunft zur Systemführung genutzt? Wie kann eine optimale Auslastung des Netzes erreicht werden, ohne die Sicherheit zu gefährden? Welche neuen Schutzkonzepte werden benötigt? Netz Kabel, Leitungen Verluste Netzmodelle Aktive Netz- komponen- ten Consumer Producer Speicher Spannungsregelung Schalter, etc. System Control Netzleitsystem Zentral / Dezentral 12

13 Anpassung des Stromnetzes an eine unregelmäßige Versorgung Systemdienstleistungen Welche Systemdienstleistungen werden in zukünftigen Netzen benötigt? Bereitstellung von Regelleistung, z. B. Blindleistung Lokaler Schwarzstart mit Hilfe von Micro Grids Sektorübergreifende virtuelle Kraftwerke Bildquelle: ABB 13

14 Kopernikus Bildquelle: ABB Energie für Deutschland: zuverlässig, bezahlbar und grün 14