Erneuerbare Energien und Speicher im Verteilnetz Ausbauplanung und Netzanforderungen frühzeitig in Einklang bringen

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1 Erneuerbare Energien und Speicher im Verteilnetz Ausbauplanung und Netzanforderungen frühzeitig in Einklang bringen Jürgen Knies OFFIS Institut für Informatik Oldenburg Rechtsrahmen für Stromspeicher EUROSOLAR-Symposium , Bonn

2 Agenda Vorab: Stromspeicher und Erneuerbare Energien im Verteilnetz (Simulationsstudie) Energieplanung getrennte Welten EnerGeoPlan: Ziel und Methodik Modellierung kommunalplanerischer Vorgaben Potentialbestimmung Projektpartner Erste Ergebnisse / Ausblick Erneuerbare Energien und Speicher im Verteilnetz Ausbauplanung und Netzanforderungen frühzeitig in Einklang bringen

3 Dezentrale Stromspeicher und Erneuerbare Energien Simulationsstudie und Potentiale Fragestellung: Welche Effekte haben Hausenergiesysteme aus PV- Anlagen und elektrischen Speichern auf Eigenverbrauch Strommix Netz Vorabstudie auf Basis des Simulationsframeworks mosaik und der Erkenntnisse im Rahmen des Projektes GridSurfer (IKT für Elektromobilität) Projekt: Regelbasierte, räumliche Optimierung von regenerativen Energieanlagen und Verbrauchern

4 relative nodal voltage (1 ~ 0.4 kv) Bestimmung der Effekte im Stromnetz mosaik Framework zur Simulation von Smart Grids Modellierung dezentraler Energiesysteme Evaluation von Managementverfahren 1 0,99 0,98 0,97 0,96 0, w/o EV uncontrolled charging controlled charging V2G

5 Welche Effekte haben Hausenergiesysteme aus PV und elektrischen Speichern auf Eigenverbrauch, Strommix und Netz? Projekt: Regelbasierte, räumliche Optimierung von regenerativen Energieanlagen und Verbrauchern

6 Simulationsergebnisse lokale Nutzung des PV-Stroms 50 % Speicher 100 % Speicher Ohne die Spannungsqualität zu beeinträchtigen wird der lokale PV-Strom durch die lokalen Speicher fast vollständig gepuffert. Projekt: Regelbasierte, räumliche Optimierung von regenerativen Energieanlagen und Verbrauchern

7 Simulationsergebnisse Haushaltsstrommix 50 % Speicher 100 % Speicher Der lokale Strommix wird durch die Speicher deutlich verstärkt und damit beim gängigen BRD-Strommix deutlich "grüner. Projekt: Regelbasierte, räumliche Optimierung von regenerativen Energieanlagen und Verbrauchern

8 Energieplanung getrennte Welten Energieversorgung Energiebedarf in der Zukunft? Deckung über welche Quellen? Domänen Strom, Gas, Wärme? Speicher zur Lastverschiebung? Steuerung verschiebbarer Lasten? Kommunalplanung Ausbau Wo? Wie? Welche Potentiale? Raumpotentiale Energiepotentiale gpleipzig.de Netzplanung Elektrische Lasten? Einspeisung aus dezentralen Netzabschnitten? Fluktuationsverhalten der dezentralen Anlagen?

9 Energieplanung getrennte Welten Energieversorgung Kommunalplanung Netzplanung Wo werden diese Themen zusammengeführt? gpleipzig.de

10 EnergGeoPlan: Ziel und Methodik Konzeption und prototypische Implementierung von Software- Werkzeugen: Kommunalplanerische Entscheidungsprozesse mit Systembetrachtung der Energieversorgung koppeln und Auswirkungen simulativ ermitteln Die einzelnen Bestandteile: Ermittlung und Modellierung kommunalplanerischer Vorgaben und Zielsetzungen ( formalisiertes Regelwerk) Ermittlung des Potenzials regenerativer Energien mit Schwerpunkt auf Stromerzeugung Kopplung des Regelwerks und des Potenzials mit einer simulativen Bewertung der Energieversorgung auf Ebene der Mittelspannung

11 Modellierung kommunalplanerischer Vorgaben Abbildung der Planungsregeln wie z.b. Standortkonzeption für Wind, Biomasse und PV unter Berücksichtigung planerischer Regelwerke, z.b. TA Luft TA Lärm NLT-Papier 2011 Kriterien aus EEG für Freiflächen-PV Beispiel: Abstandsregeln Nutzung Windausschlussfläche Windabstandsregel Wohnbaufläche Ja 750 m Mischgebiete Ja 500 m Dorfgebiete Ja 500 m

12 Potentialbestimmung Theoretisches Potential aller Primärenergieträger Technisches Potential Windgeschwindigkeit Sonneneinstrahlung Hangneigung, Wirkungsgrade, Gebäude(-struktur), Umsetzbares Potential Modifiziertes Potential Planungsvorgaben Regelwerke Kriterien aus der Netzsimulation, Flächenkonkurrenz, Prognosen (Bevölkerung, Nutzung) etc In Anlehnung an Biberacher, Dorfinger & Gadocha 2008

13 EnerGeoPlan Grundkonzept einer regelbasierten, räumlichen Optimierung von dezentralen, insbesondere regenerativen Umsetzbares Energieanlagen Kommunale Planung / Genehmigungsbehörde Planerische und genehmigungsrechtliche Vorgaben Potenzial GIS- Integration Potenzialanalyse Netztopologie Simulation Anlagenprojektierer Optimierung der Anlagen-Planung Netzbetreiber

14 EnerGeoPlan Regelbasierte, räumliche Optimierung von regenerativen Energieanlagen und Verbrauchern Laufzeit: Förderung: Land Niedersachsen Leitung: Herr Prof. Dr.-Ing. Weisensee (Jade Hochschule) Herr Prof. Dr. Sonnenschein (Uni Oldenburg) Kooperationspartner: Gemeinde Ganderkesee EWE AG, EWE Netz GmbH Energieversorger Netzbetreiber

15 Untersuchungsgebiet: Ganderkesee Idealer Querschnitt (quasi urbane Bereiche, ländliche Bereiche, Gewerbe und Industrie, verschiedene Nutzungen) Naturräumliche Lage (von der Marsch bis zur welligen Geest) Deckung des Energiebedarfs bei nahezu 100 % (bilanziell) Aber: Bekannte Problematik des bilanziellen Ansatzes (Zeit, Raum) Generelle Frage: Wo kann wann welcher Energieträger optimal eingesetzt werden? Alleiniger Netzbetreiber EWE Netz GmbH

16 EnerGeoPlan Kopplung von Raum- und Energieplanung Kopplung von Energie-Szenarien (PV-Zubau, Speicher, Repowering, Verbraucher) mit Untersuchungen im Stromnetz Untersuchung des räumlichen Effekts Relevanz zeitlicher Skalen Erste Optimierungsansätze geben Hinweise auf einen netzverträglichen Ausbau regenerativer Energien und auf zukünftige Herausforderungen. Standortkonzeptgenerator basierend auf Datenstandards Stromversorgung und kommunalplanerische Vorgaben führen bei einer gemeinsamen Betrachtung zu einem Mehrwert für den weiteren Ausbau. g+/kess Smans

17 Team PL, Planung, GIS: Energieinformatik: Interne Leitung: Jürgen Knies Steffen Schütte Martin Tröschel Wissenschaftliche Leitung Prof. Michael Sonnenschein Vielen Dank. Prof. Manfred Weisensee