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Analyse des lokal aufgelösten Energieausgleichsbedarfs in Deutschland

Wrobel, Patrick and Scholz, Yvonne and Roloff, Nils (2012) Analyse des lokal aufgelösten Energieausgleichsbedarfs in Deutschland. In: Proceedings 12. Symposium Energieinnovation, pp. 1-10. 12. Symposium Energieinnovation, 15.-17.02.2012, Graz, Österreich.

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Abstract

Bei der Strombereitstellung ist darauf zu achten, dass die produzierte Strommenge der nachgefragten Last in jedem Moment entspricht. Im Zuge des Ausbaus der fluktuierenden Erneuerbaren Energien in Deutschland kommt es bereits heute zu temporären Ungleichgewichten zwischen Stromnachfrage und potenzieller Stromerzeugung, welche in Zukunft immer häufiger auftreten werden. Im Rahmen des Gemeinschaftsprojekts zwischen den Fraunhofer Instituten UMSICHT und IOSB-AST wird eine Methode entwickelt, um den lokalen Energieausgleichsbedarf modellhaft unter Berücksichtigung regionaler Besonderheiten für Deutschland zu ermitteln. Hierzu sollen die lokale Verteilung und die Art des Ungleichgewichts untersucht werden. Dabei kann ein positiver Energieausgleichsbedarf vorliegen, wenn zu wenig Strom zum Ausgleich der nachgefragten Last vorhanden ist, und ein negativer Bedarf, wenn Stromüberschüsse im Netz entstehen. Zur Ermittlung des Energieausgleichsbedarfs wird Deutschland in 146 Regionen unterteilt, die sich hinsichtlich ihrer Bevölkerungsdichte und Zentralisation voneinander unterscheiden. Dies bedeutet, dass neben der Anzahl der Einwohner einer Region auch der Anteil der Industrie bzw. des Gewerbes mit gewichtet wird. Mit Hilfe von zwei Teilmodellen wird der Energieausgleichsbedarf für jede einzelne Region bestimmt. Im ersten Modell „MELENA“ (Model for the Estimation of Local Energy Balancing Demand), entwickelt von Fraunhofer UMSICHT, werden in stündlicher Auflösung die regionalen Stromlastgänge, die Einspeisung aus Geothermie-, Wasser- und Biomassekraftwerken, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und die Erzeugung konventioneller Kraftwerke simuliert. Dies geschieht basierend auf dem Basisszenario A der Leitstudie 2010 für die Jahre 2020, 2030 und 2050 [Ni10]. Dazu wird ein Kraftwerksparkmodell entwickelt, das den Einsatz der planbaren fossilen und nuklearen Kraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke umfasst. Ein externer Input in das Modell sind Einspeisezeitreihen für Photovoltaik- und Windenergieanlagen, welche am DLR modelliert werden. Dabei wird von Analysen des räumlich und zeitlich aufgelösten Einspeisepotenzials ausgegangen. Die zukünftige räumliche Verteilung der Anlagen wird dann in Abhängigkeit von der räumlichen Verteilung der Ressourcenqualität und damit von der möglichen Anlagenauslastung modelliert. MELENA berechnet auf Basis dieser Zeitreihen den sich aus der Differenz zwischen Erzeugung und Nachfrage ergebenden regionalen Energieausgleichsbedarf. Ausgehend von diesen Simulationsergebnissen werden anschließend in dem zweiten Modell, dem vom Fraunhofer IOSB-AST entwickelten physischen Netzmodell, die Leistungsflüsse, Verluste und Betriebsmittelauslastungsgrenzen bundesweit ermittelt. Ziel ist es, aufzuzeigen in welchen Regionen welche Art von Energieausgleichsbedarf auftreten wird. Anhand der detaillierten Netzsimulationen soll eine Aussage getroffen werden, ob ein kurzfristiger Energieausgleichsbedarf vorliegt oder ob langfristige Maßnahmen notwendig sind. Auf den Projektergebnissen aufbauend können in einem nächsten Schritt, der nicht mehr Bestandteil dieses Projektes ist, Untersuchungen über Maßnahmen zur Kompensation des Energieausgleichsbedarfs angestellt werden. Mögliche Optionen wären Last- und/oder Erzeugungsmanagement, Bau von Energiespeichern sowie der Ausbau des elektrischen Netzes. Unter welchen Bedingungen welche Lastausgleichsmaßnahmen zum Einsatz kommen, wird in einem weiterführenden Projekt am DLR untersucht.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/75109/
Document Type:Conference or Workshop Item (Paper)
Title:Analyse des lokal aufgelösten Energieausgleichsbedarfs in Deutschland
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Wrobel, PatrickFraunhofer UMSICHTUNSPECIFIED
Scholz, Yvonneyvonne.scholz (at) dlr.deUNSPECIFIED
Roloff, Nilsnils.roloff (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:2012
Journal or Publication Title:Proceedings 12. Symposium Energieinnovation
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Page Range:pp. 1-10
Editors:
EditorsEmail
Bachhiesl, UdoTU Graz
Status:Published
Keywords:Energieausgleichsbedarf, Stromerzeugung, Netzmodell
Event Title:12. Symposium Energieinnovation
Event Location:Graz, Österreich
Event Type:international Conference
Event Dates:15.-17.02.2012
Organizer:Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation, Technische Universität Graz
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Renewable Energies
HGF - Program Themes:E MS - Systems analysis (old)
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E MS - Systems analysis
DLR - Research theme (Project):E - Systemanalyse und Technikbewertung (old)
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Engineering Thermodynamics > Systems Analysis and Technology Assessment
Deposited By: Roloff, Nils
Deposited On:28 Feb 2012 13:44
Last Modified:12 Dec 2013 21:37

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