eXtremOS – Wert von Flexibilität im europäischen Strommarkt
Am 01.01.2018 startete das Projekt eXtremOS. Zusammen mit ihrer Tochtergesellschaft FfE GmbH, dem Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse des Karlsruher Instituts (ITAS) für Technologie (KIT), den Lehrstühlen für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik (IfE) sowie Erneuerbare und Nachhaltige Energiesysteme (ENS) der Technischen Universität München (TUM) und der Agora Energiewende untersucht die Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. in diesem Projekt den Wert von Flexibilität im Kontext der europäischen Strommarktkopplung bei extremen technologischen, regulatorischen und gesellschaftlichen Entwicklungen.
Unter extremos.ffe.de erreichen Sie die eXtremOS-Ergebniswebsite. Dort finden Sie neben einer Zusammenfassung der Szenarien, Modelle und Ergebnisse auch weiterführende Informationen in Form von Publikationen, Kurzberichten und offenen Datensätzen.
Zielsetzung
Hauptziel des Projektes „eXtremOS“ ist die Entwicklung und Anwendung von Methoden, die es erlauben, den Wert von Flexibilität im Spannungsfeld zwischen Bedarf und Angebot zu untersuchen. Die Einflüsse der europäischen Strommarktkopplung bei extremen technologischen, regulatorischen und gesellschaftlichen Entwicklungen in den Nachbarländern auf den Wert von Flexibilität liegen hierbei im Fokus der Betrachtung.
Projektinhalte
Die Untersuchungen erstrecken sich dabei von der Verteilnetz- bis hin zur Übertragungsnetzebene. Dabei werden auch alle Optionen der Sektorkopplung mit berücksichtigt und die globalen Auswirkungen technologischer Extremszenarien untersucht. Als Grundlage sind Extremszenarien zu definieren. Hierfür kommen mehrere Ansätze zum Einsatz, um ein breites Spektrum an Szenarien erarbeiten zu können. Dazu zählen die Delphi-Methode, die Erstellung einer CIB-Matrix und Stakeholder-Workshops. Eine besondere Herausforderung des Vorhabens liegt in der Parametrisierung der qualitativen Extremszenarien, so dass diese in für Simulationen nutzbare Eingangsdaten übersetzt werden können.
Dieser Schritt steht im Zusammenhang mit der Quantifizierung der Szenarien. Um diese Quantifizierung durchführen zu können, wird eine für aussagekräftige Simulationen ausreichende Datenbasis mit Daten aller Europäischen Länder angelegt. Dies erfolgt in Anlehnung an das FREM (Regionalisiertes Energiesystemmodell) der FfE e. V. Das Zusammenspiel der einzelnen Bestandteile des Energiesystems wird für die quantifizierten Szenarien mit verschiedenen Modellen, wie z.B. dem Integrierten Simulationsmodell zur Anlageneinsatz- und Ausbauplanung mit Regionalisierung (ISAaR), FREM, dem Markt- und Infrastrukturmodell der Gaswirtschaft (MInGa) und dem FfE-Netz-Simulationsmodell (GridSim) simuliert.
Aufgrund der steigenden Komplexität der Modelle werden Methoden zur Vereinfachung neu- und weiterentwickelt. Durch die Auswertungen der Modellergebnisse werden Rückschlüsse auf den Wert von Flexibilität gezogen. Abgerundet wird das Projekt durch eine begleitende Öffentlichkeitsarbeit mit verschiedenen Publikationen, der Veröffentlichung von Daten und Quellcode sowie einem öffentlichen Abschlussworkshop.
Arbeitsplan
Der Arbeitsplan gliedert sich in fünf Arbeitspakete: (1) „Erarbeitung qualitativer Extrementwicklungen“, (2) „EU-FREM“, (3) „Quantifizierung von Extrementwicklungen“, (4) „Modellierung und Auswertung“ und (5) „Öffentlichkeitsarbeit und Ad-Hoc-Analysen“.
In AP1 werden sozio-technische Szenarien mit Hilfe der Delphi-Methode durch das KIT ITAS entwickelt, von der FfE e.V. What-If-Analysen durchgeführt und von der Agora Energiewende im Unterauftrag der FfE e. V. internationale Stakeholder-Workshops abgehalten. Letzteres beinhaltet die Erstellung von Szenarien, Konzeptionierung, Durchführung und Nachbereitung.
Die abgeleiteten Extremszenarien werden geclustert und ausgewählte Szenarien anschließend weitergehend betrachtet. Zur Umsetzung der Szenarien werden in AP2 europäische Daten gesammelt und das FREM der FfE e. V. zu einem EU-FREM erweitert. Mit Hilfe des EU-FREM soll in AP3 mittels geeigneter Modelle die Quantifizierung der Szenarien durchgeführt werden.
Diese Daten werden dann in AP4 in die Modelle zur Abbildung des Strommarktes, Verteil- und Übertragungsnetzes (FfE e. V.) sowie des Gasmarktes (FfE GmbH) gespeist. Die Modelle sind hierfür um die notwendigen Komponenten zu erweitern und zum Teil zu koppeln. Damit die Rechenzeit bei gesteigerter Komplexität beherrschbar bleibt, entwickelt der ENS Dekompositionsmethoden weiter.
Weiterhin wird das IfE ein Modell entwickeln, um die Entwicklungen in den globalen Kontext zu stellen. Die auf Basis der Modellergebnisse ableitbaren Auswirkungen der Extremereignisse werden anschließend durch das KIT ITAS und die FfE GmbH bewertet. Flankierend hierzu werden in AP5 Ad-Hoc-Analysen zur Untersuchung von Auswirkungen aktueller wirtschaftspolitischer Entscheidungen durchgeführt und Öffentlichkeitsarbeit geleistet.
Veröffentlichungen:
- Wie können europäische Branchen-Lastgänge die Energiewende im Industriesektor unterstützen?
- FfE Discussion Paper: European Steel with Hydrogen
- Anwendungsbasierte Energie- und Emissionsbilanzen für Europa
- Regionalisierte Potenzialanalyse erneuerbarer Energien in Europa (Veröffentlichung der Daten im Open-Data-Portal der FfE)
- Inhalt und Ablauf des Projektes eXtremos: Posterbeitrag
- Windenergiepotenziale – regional hochaufgelöst
- Presentation IEWT 2019 – Generating energy carrier specific space heating and hot water load profiles at NUTS-3-level in Europe
- Poster-Presentation IEWT 2019 – Electrification decarbonization efficiency in Europe – a case study for the industry sector
- eXtremOS – Ländersteckbriefe für 16 europäische Länder erstellt
Pressemeldungen:
Diese Studie wird im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert (Förderkennzeichen: 03ET4062 ).
Neben dem BMWi unterstützen 9 Industriepartner aus dem Bereich Energieversorgung und Automobilproduktion das Forschungsvorhaben sowohl finanziell als auch mit Daten und individuellen, praxisnahen Erfahrungen. Darüber hinaus werden sie die Ergebnisse evaluieren und Umsetzungsmöglichkeiten im eignen Versorgungsgebiet prüfen.