MODELLE ZU SIMULATION VON STROM- UND GASNETZEN GASTRANSPORTNETZMODELL ITE-GS

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1 MODELLE ZU SIMULATION VON STROM- UND GASNETZEN GASTRANSPORTNETZMODELL ITE-GS Univ.-Prof. Dr.-Ing. Joachim Müller-Kirchenbauer Institut für Erdöl- und Erdgastechnik KonStGas-Szenarien-Workshop Berlin,

2 Überblick 1. Allgemeine Modelbeschreibung 2. Modellanwendung 3. Deutsches Gastransportmodell in Rahmen des KonstGas Projekt Gastransportnetzmodell ITE-GS 2

3 Aktueller Stand - Modellüberblick 1 2 Aufkommen/Verbrauch Einspeisung: Produktion Erdgas, Biomethan, Import (Pipeline & LNG), Wasserstoff Ausspeisung: regionaler Gasbedarf nach Verbrauchergruppen, saisonale Lastverläufe, Einspeicherung Betrieb: Verdichter, Druckregler, Gasspeicher Topologie Pipelines, Verdichter, Druckregler, Entry- und Exit- Punkte, Speicher, LNG- Terminals In Betrieb, in Bau, in Planung Andere Geoinformationssysteme Druckkonditionen H-Gas oder L-Gas-Bereich etc. Werkzeuge PSI GANESI LIWACOM SIMONE Neu entwickelte Modelle Hydraulische Gasflüsse durch Deutschland Volumenströme Druckverteilung Gasqualitätsverfolgung Netzbewertung Gesamtkapazität Individuelle Entry-/Exit- Kapazität Infrastruktureffizienz Netzentwicklung Power-to-Gas-Potenzial Störungsanalyse Versorgungsunterbrechung Ausfall einzelner Systemelemente Außergewöhnliche Wettersituationen 3 4 Gastransportnetzmodell ITE-GS 3

4 Gasverbrauch nach Sektoren in zeitlicher Auflösung Gasbedarf DE in ,70 bcm Haushalte 26.4 bcm (31.5%) Industrie bcm (28.5%) GHD bcm (13.2%) Kraftwerke ~20 GW 18,77 bcm (22.5%) Wärmenetze 2.49 bcm (3%) Verkehr + Andere 1,11 bcm (1.3%) [Mio m n 3 / a] Haushalte Industrie GHD Gastransportnetzmodell ITE-GS 4

5 Räumlicher Verteilung von Gasverbrauch und Ausspeisungen Netzanschlusspunkte (NAP) und Netzkopplungspunkte (NKP): H-gas, L-gas, differenziert nach Netzbetreibern. Weitere Infrastrukturelemente: 3184 NKP/NAP, 5576 Knoten, 5577 Segmente, km Leitungen. [Mio m n 3 / a] Gastransportnetzmodell ITE-GS 5

6 Topologie Gastransportnetzmodell ITE-GS 6

7 Anwendungsmöglichkeiten I Identifikation potenzieller Anschlusspunkte für Gaskraftwerke in Süddeutschland unter Berücksichtigung des Atom- Moratoriums neue Standorte basieren auf: vorhandenen Standorten von Atomkraftwerken örtlichen Verhältnissen zwischen Hochspannungsleitungen und Gastransportleitungen naheliegenden Gewässern Szenarien für 2011, 2015, 2020, 2025 und 2030 (Winter, Sommer und durchschnittliche Auslastung) Identifikation von Kapazitätsengpassen Gute Korrelation mit NEP 2012 Gastransportnetzmodell ITE-GS 7

8 Anwendungsmöglichkeiten II Szenario 2022 geplante Gasnetzinfrastruktur aus dem NEP 2012 Gasimport und Gasverbrauch aus eigener regionaler Prognose Berücksichtigung potentieller Power-to- Gas Einspeisepunkte für Wasserstoff in Norddeutschland Darstellung der weitreichenden Verteilung von Wasserstoff und dessen Konzentration an den Grenzübergangspunkten Gastransportnetzmodell ITE-GS 8

9 Daten-Management Eingangsgrößen Szenarien Netztopologie Netznutzung intern/extern verfügbare Daten hydraulisch marktbasiert GIS Berechnung numerische Simulation Analyse & Bewertung Transportkapazität Lastfluss an individuellen Entry/Exit-Punkten Effizienz Fallstudien Gastransportnetzmodell ITE-GS 9

10 Analyse & Bewertung - Gesamtnetz Gastransportnetzmodell ITE-GS (optionale Hintergrundkarten, hier Google Maps) knotenscharfe Simulation, Ergebnisse in stündlicher Auflösung Darstellung von veränderlichen Größen über die Zeit durch Animation gleichzeitige Erfassung funktionaler Abhängigkeiten o Druck = Einfärbung, (Heatmap) o Volumenstrom = Linienstärke Volumenstrom Druck Gastransportnetzmodell ITE-GS 10

11 Analyse & Bewertung - NKP/NAP - Knotenscharf Stundenwerte Volumenstrom [1000 m n ³/h] Tagesmittelwerte Stunde [h] Gastransportnetzmodell ITE-GS 11

12 Schnittstellen zwischen den Modellen ITE-GS Gastransportnetzmodell Stromnetzmodell Gasverteilnetzmodell Gasmarktmodell Energiesystemmodell ITE-GS Gas- Transportnetzmodell Einschätzung der Gasnetzkapazitäten an den stromseitig identifizierten Vorzugsstandorten im Bereich des überregionalen Gastransportnetzes Informationen über Energieflüsse zwischen den Regionen/Speic hern Entwicklung (Ausbau, Rückbau) des Gastransportnetzes und seiner Kosten, CO2-Emissionen Stromnetzmodell Gas- Verteilnetzmodell Gas-Marktmodell Energiesystemmodell Gaskraftwerke und Vorzugsstandorte für Power-to- Gas- Anlagen aus Stromnetzsicht Informationen über Gasflüsse vom/zum Gastransportnetz Randbedingungen zu Gasaufkommen und -verbrauch nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten Rahmenbedingungen zur Entwicklung großer Erzeuger/Verbraucher für das jeweilige Stützjahr Datenmatrix (i,j) = Zeile (i) liefert an Spalte (j) Gastransportnetzmodell ITE-GS 12

13 INTEGRATION FLUKTUIERENDER ERNEUERBARER ENERGIE DURCH KONVERGENTE NUTZUNG VON STROM- UND GASNETZTEN KONVERGENZ STROM- UND GASNETZE Gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aufgrund eine Beschlusses des Deutschen Bundestages. Förderkennzeichen:

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! IHR ANSPRECHPARTNER Univ.-Prof. Dr.-Ing. Joachim Müller-Kirchenbauer Leiter des Lehrstuhls für Gasversorgungssysteme Institut für Erdöl- und Erdgastechnik Agricolastraße Clausthal-Zellerfeld Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Web: