Smart Grid im Raumkontext Erneuerbare Energien und Verteilnetz frühzeitig in Einklang bringen. EnerGeoPlan

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1 Smart Grid im Raumkontext Erneuerbare Energien und Verteilnetz frühzeitig in Einklang bringen EnerGeoPlan 7. EUROSOLAR - Konferenz

2 Agenda Motivation Projektrahmen Ziel und Methodik Lösungen Planungsvorgaben GIS-Analyse Netzsimulation Die Werkzeugkette Wie weiter? 7. EUROSOLAR - Konferenz

3 Motivation Blick in 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? 7. EUROSOLAR - Konferenz

4 Motivation Blick in getrennte Welten Energieversorgung Kommunalplanung Netzplanung Wo werden diese Themen sinnvoll im Vorfeld zusammengeführt? gpleipzig.de 7. EUROSOLAR - Konferenz

5 Projektrahmen EnerGeoPlan Laufzeit: Förderung: Land Niedersachsen (Vorlaufforschung) Leitung: Herr Prof. Dr.-Ing. Weisensee (Jade Hochschule) Herr Prof. Dr. Sonnenschein (Uni Oldenburg) Kooperationspartner: Gemeinde Ganderkesee EWE AG, EWE NETZ GmbH Gemeinde Energieversorger Netzbetreiber 7. EUROSOLAR - Konferenz

6 Ziel und Methodik Konzeption und prototypische Implementierung eines Software-Werkzeugs zur Ermittlung und Modellierung kommunalplanerischer Vorgaben und Zielsetzungen formalisiertes Regelwerk Ermittlung des Potentials regenerativer Energien mit Schwerpunkt auf Stromerzeugung Simulative Bewertung der Energieversorgung auf Ebene der Mittelspannung 7. EUROSOLAR - Konferenz

7 Ziel und Methodik Ermittlung und Modellierung kommunalplanerischer Vorgaben und Zielsetzungen formalisiertes Regelwerk Ermittlung des Potentials regenerativer Energien mit Schwerpunkt auf Stromerzeugung Simulative Bewertung der Energieversorgung auf Ebene der Mittelspannung 7. EUROSOLAR - Konferenz

8 Modellierung planerischer 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 7. EUROSOLAR - Konferenz

9 Parameter der Planungsvorgaben 7. EUROSOLAR - Konferenz

10 Planungsvorgabe Energieträger Beispiel: Keine Freiflächen-PV im Bereich von 40 Metern entlang von Autobahnen aufgrund von Bauverbotsregelung Berücksichtigung Puffer Kodierung Planungskontext 7. EUROSOLAR - Konferenz

11 Formalisierung von Planungsvorgaben Vorteile Transparente Zusammenstellung der zu Grunde liegenden Planungsvorgaben Verwaltung verschiedener, zeitlich und räumlich gültiger Versionen von Planungsvorgaben Vermeidung inkonsistenter Angaben Aufzeigen und Berücksichtigen von Abhängigkeiten (Kipphöhe Anlagenparameter) 7. EUROSOLAR - Konferenz

12 Aktueller Stand: Ziel und Methodik Ermittlung und Modellierung kommunalplanerischer Vorgaben und Zielsetzungen formalisiertes Regelwerk Ermittlung des Potentials regenerativer Energien mit Schwerpunkt auf Stromerzeugung Simulative Bewertung der Energieversorgung auf Ebene der Mittelspannung 7. EUROSOLAR - Konferenz

13 Verwendete Geodaten Planungsdaten: Flächennutzungsplan (Regionales Raumordnungsprogramm) ALK (Nutzung, Gebäude) Infrastrukturdaten (Hochspannungsleitungen, Bauverbotszonen..) Energiedaten: EEG-Anlagenstammdatenregister (geokodiert, Stand 12/2011) Leitungsdaten der EWE NETZ (Mittelspannung, Ortsnetzstationen, Schaltanlagen, Umspannwerke) Bearbeitung: Kodierung und Aufbereitung notwendig / Berücksichtigung von Fachschalen Teilweise aufwendige Voranalyse Konzeptionell ist die Berücksichtigung von zukünftigen Datenstandards vorbereitet (xplanung, ALKIS) 7. EUROSOLAR - Konferenz

14 GIS-Modelle Automatisierung von Analyseschritten 7. EUROSOLAR - Konferenz

15 Einzelbetrachtung von Energiepotentialen Energieträger Wind: Großwindanlagen Energieträger Solar: Freiflächen-Solaranlagen Gebäude- Solaranlagen (Dachflächen) 7. EUROSOLAR - Konferenz

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17 Einzelbetrachtung von Energiepotentialen Energieträger Wind: Großwindanlagen Energieträger Solar: Freiflächen-Solaranlagen Gebäude- Solaranlagen (Dachflächen) 7. EUROSOLAR - Konferenz

18 Grundannahmen für Gebäude - PV Mindestanlagengröße: 2 kwp Satteldach: 35 Grad Neigung Altanlagen: Effizienz: 8,5 qm / kwp Mindestgröße Satteldach: 17 qm Mindestgröße Flachdach: 42,5 qm Zukünftige Anlagen: Effizienz: 7 qm / kwp Mindestgröße Satteldach: 14 qm Mindestgröße Flachdach: 35 qm 7. EUROSOLAR - Konferenz

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20 Eignung von Gebäuden Kodierung (ALK) Eignung Anteil an Umriss für PV (%) Dachform (Ausrichtung) Durchdringungsgrade / Szenarien Masterarbeit: Vergleich zwischen Schätzmethode und 3D-Datenauswertung zur Ermittlung des PV-Potentials auf Dachflächen (1. Betreuer Prof. Koeppen, HAW Hamburg) (Erster Vergleich: Abweichung von 8 %) 7. EUROSOLAR - Konferenz

21 Szenarien von PV auf Gebäuden Bez. Eignung Mindestgröße (Eignungsfläche) Dachformen Ausrichtung Umsetzung 100 % Plus j und p 14 qm alle alle Umsetzung_0 Satteldach: E-W, NE-SW; Flachdach: 100% j 14 qm alle alle Umsetzung_0 realo 1 j 14 qm alle Satteldach: E-W, NE-SW; Flachdach: alle Umsetzung_1 realo2 j 14 qm alle Satteldach: E-W, NE-SW; Flachdach: alle Umsetzung_2 Theoretischer Flächenbedarf der Altanlagen je Ortsnetzbereich wird abgezogen. 7. EUROSOLAR - Konferenz

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24 7. EUROSOLAR - Konferenz

25 Raum-zeitliche Betrachtung Potential 100% Plus Wohngebiet (12/2011) 7. EUROSOLAR - Konferenz

26 Raum-zeitliche Betrachtung Potential 100% Plus Wohngebiet (01/2013) 7. EUROSOLAR - Konferenz

27 Vorteil Potentialanalyse Modellgestützte, automatisierte Verarbeitungsprozesse ermöglichen nachvollziehbare Aussagen über das Potential an regenerativen Energien in einer Region. 7. EUROSOLAR - Konferenz

28 Aktueller Stand: Ziel und Methodik Ermittlung und Modellierung kommunalplanerischer Vorgaben und Zielsetzungen formalisiertes Regelwerk Ermittlung des Potentials regenerativer Energien mit Schwerpunkt auf Stromerzeugung Simulative Bewertung der Energieversorgung auf Ebene der Mittelspannung 7. EUROSOLAR - Konferenz

29 Netzanalyse Ziel: Ermittlung der Betriebsmittelauslastung (Leitungen + Trafos) in zukünftigen Szenarien Problem: Messwerte nur für MS-Netzknoten bekannt Verteilung auf Ortsnetzstationen (ONS) muss geschätzt werden 7. EUROSOLAR - Konferenz

30 Das Vorgehen im Überblick PV-Einspeisung 2011 ermitteln Geocodierte PV-Anlagen EEG-Anlagenstammdatenregister ONS Lastkurven errechnen Zukünftige Erzeugung integrieren OFFIS PV-Modell Lastflussberechnung 7. EUROSOLAR - Konferenz

31 Die Werkzeugkette Vorgaben Geodaten MS-Netz Eclipse Xtext Parameter ArcGis / Geoprozesse Potentiale + Anschluss PV/Wind/... ONS Schätzung ONS Profil Lastfluss Analyse PV Profil Netzlast PV-Modell (Matlab) PV aktuell Einstrahlung 7. EUROSOLAR - Konferenz

32 Wie weiter? Konzeptioneller Durchstich Potentialanalyse: Prototyp Netzberechnung: Kopplung mit bestehenden Systemen bei Netzbetreibern sinnvoll Forschungsfragen in Richtung xplan-gml Impulse in Richtung GDI-Strukturen Diskursunterstützung: Netzbetreiber, Planung, Bürger Strategische Netzplanung auf Basis nachprüfbarer Potentiale und Szenarien Beitrag für den notwendigen Paradigmenwechsel (Thesenpapier, 5. EEG Dialogforum Ausbaupfade, Szenarien und Kosten am , BMU) 7. EUROSOLAR - Konferenz

33 Besten Dank! OFFIS FuE Bereich Energie Escherweg Oldenburg Jürgen Knies juergen.knies@offis.de / knies@iro-online.de Dr.-Ing. Sebastian Rohjans sebastian.rohjans@offis.de 7. EUROSOLAR - Konferenz

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