16.07.2021

ETG-Kongress 2021 – sechs Beiträge der FfE zur Thematik “Von Komponenten bis zum Gesamtsystem für die Energiewende”

Der im zweijährigen Rhythmus stattfindende ETG-Kongress wurde in diesem Jahr im virtuellen Format vom 18. – 19. Mai 2021 durchgeführt. Dabei war die FfE mit sechs wissenschaftlichen Beiträgen zu aktuellen Forschungsfragen aus verschiedenen Bereichen der Energiewirtschaft bei der Tagung vertreten und stellte Methoden und Ergebnisse der Projekte Bidirektionales Lademanagement, München elektrisiert, Indeed, BEniVer und Wärmepumpenatlas vor. Bei den unterschiedlichen Sessions präsentierten Alexander Bogensperger, Andreas Weiß, Andreas Zeiselmair, Mathias Müller, Simon Greif und Simon Pichlmaier die Ergebnisse zu folgenden Beiträgen. Besonders freuen wir uns dabei über den Best Paper Award von Mathias Müller und Yannic Schulze für den folgenden Beitrag.

Future grid load with bidirectional electric vehicles at home

Mathias Müller and Yannic Schulze (Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., DE)

In diesem Beitrag wird das Simulationsmodell GridSim mit der Erweiterung um das Optimierungsmodell ResOpt zur Abbildung von zukünftigen Belastungen in Niederspannungsnetzen beschrieben. Zur Bewertung der zukünftigen Netzbelastung wurden typische Niederspannungsnetze mit einem Zukunftsszenario hinsichtlich der Energieerzeugung durch Photovoltaik (PV)-Anlagen und Elektrofahrzeuge (EV) kombiniert. Mit Fokus auf die Optimierung der Energiekosten aus Verbrauchersicht werden bidirektionale EV verwendet, um den PV-Eigenverbrauch zu erhöhen oder variable Strompreise auszunutzen. Die Ergebnisse zeigen, dass die bidirektionalen Elektrofahrzeuge zur Eigenverbrauchsoptimierung eine geringe netzentlastende Wirkung haben, wohingegen zusätzliche variable Strompreise zu hohen Ladegleichzeitigkeiten und somit Spitzenlasten führen.

Development of a System Cartography and Evaluation Framework for Complex Energy Blockchain Architectures

Andreas Zeiselmair and Alexander Bogensperger (Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., DE)

In Rahmen des Beitrags wird ein Framework zur Visualisierung und Bewertung von Anwendungsfällen in der digitalen Energiewirtschaft vorgestellt. Der Fokus der Anwendung liegt dabei auf Blockchain-basierten Plattformen und Anwendungen. Die Entwicklung erfolgte anhand des Action Design Research Prozesses nach Sein et al. Basierend auf der Identifikation der Prozessschritte zur Datenerfassung, -übertragung, -verarbeitung und -speicherung wurde ein Werkzeug entwickelt, welches sowohl Anwendern als auch Forschern die Möglichkeit bietet, Systemarchitekturen einheitlich beschreiben und bewerten zu können.

Potential of air-source heat pumps complying with sound immission limits in the German building stock

Simon Greif, Timo Limmer and Florian Mayer (Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., DE)

Dieser Beitrag zeigt, wie die Eignung von Luftwärmepumpen für die Beheizung von Wohngebäuden anhand von Geodaten quantifiziert werden kann. Essenziell für den Einsatz von Luftwärmepumpen ist die Einhaltung der Schallimmissionsgrenzwerte. Zu diesem Zweck werden anhand automatisierter Algorithmen die Abstände zwischen Gebäuden untersucht, um die installierbare Leistung für Luftwärmepumpen abzuschätzen. Diese wird anschließend mit dem berechneten Wärmebedarf der Gebäude verglichen, um die Eignung festzustellen. Im Projekt Wärmepumpenatlas werden neben Luft auch Erde und Solarkollektor als potenzielle Wärmequellen analysiert. Ziel des Projekts ist es, mit diesem Bottom-Up-Modell die Einsatzmöglichkeiten von Wärmepumpen flächendeckend für Deutschland zu bewerten.

Regulatory incentives for digitalisation and flexibility utilization through a yardstick competition

Alexander Bogensperger and Simon Köppl (Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., DE)

Das Regulierungsregime ist ein Schlüsselfaktor für eine kostengünstige, ökologische und sichere Energieversorgung. Der Beitrag zeigt Eigenschaften der deutschen Erlösobergrenzenregulierung (Status quo) auf und vergleicht sie mit einer Yardstickeme-Regulierung. Beide Systeme werden durch einen neuartigen Optimierungsansatz beschrieben und verglichen. Durch die Verwendung von alternativen Maßnahmen zum kostenintensiven Netzausbau, die im Projekt „C/sells“ identifiziert wurden, werden diese Regime miteinander verglichen. Eine Analyse von Effizienzwerten deutscher Netzbetreiber zeigt eine günstige Basis für eine Yardstick-Regulierung. Abschließend wird eine Methode zur Analyse der Eignung der deutschen Netzbetreiber für eine Yardstick-Regulierung vorgestellt und auf einen unvollständigen Datensatz angewandt, um erste Implikationen für die Eignung eines Yardstick-Wettbewerbs in Deutschland zu liefern.

Simulation and analysis of future electric mobility load effects in urban distribution grids

Andreas Weiß, Florian Biedenbach and Mathias Müller (Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., DE)

In diesem Beitrag werden die Auswirkungen der Elektromobilität auf die städtische Netzbelastung am Beispiel der Stadt München simuliert und analysiert. Für die Analyse der Netzbelastung wurde die Siedlungsstruktur der Stadt inklusive relevanter Komponenten in Verteilnetzen modelliert und anhand von regionalisierten Prognosen für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen wurden für verschiedene Szenarien durch Lastflussberechnungen die Netzzustände berechnet. Mögliche Auswirkungen der zukünftigen Elektromobilität auf die Netzbelastung verschiedener Gebiete wurden analysiert und anschließend bewertet. Neben der Entwicklung der Elektrofahrzeugverteilung wurden in Kombination auch Komponenten, wie z. B. der Rückbau von Elektrospeicherheizungen oder der Wärmepumpenausbau in verschiedenen Untersuchungsgebieten betrachtet. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede je nach Untersuchungsgebiet, wobei in keinem der mittleren Verteilnetze Netzüberlastungen auftreten. Insgesamt zeigen die Simulationen unter den entsprechenden Modellannahmen einen positiven Trend für die Integration einer großen Zahl an Elektrofahrzeugen in die Verteilnetze Münchens.

Techno-Economic Evaluation of Scenarios for the German Energy and Mobility Transition in Transport

Simon Pichlmaier and Markus Gyetko (Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., DE)

Der Beitrag beschäftigt sich mit den Möglichkeiten der Dekarbonisierung des Verkehrssektors. Um dies zu tun, stehen sowohl Maßnahmen der Mobilitätswende als auch der Energiewende im Verkehr zur Verfügung. Die Mobilitätswende steht dabei im Einfluss von aktuellen und zukünftigen Trends wie Carsharing oder autonomes Fahren. Um die Auswirkungen dieser auf Energieverbrauch, Kosten und Emissionen zu verstehen, wurden in dieser Arbeit Szenarien des Verkehrs bis 2050 analysiert. Unter den getroffenen Annahmen und bei vollständiger Dekarbonisierung im Zieljahr  2050, führt intensives Carsharing zu einer Kostenreduktion von 20 % und autonomes Fahren zu einer Reduktion von 28 %. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass die neuen Mobilitätskonzepte zu einer Reduktion des notwendigen Aufwands für die Energiewende im Verkehr führen können. Voraussetzung für den positiven Effekt von Carsharing und autonomen Fahren ist allerdings ihre Integration in die bestehenden öffentlichen Mobilitätskonzepte wie Busse und Bahnen.

Die wissenschaftlichen Publikationen der von der FfE präsentierten Forschungsinhalte wurden durch den VDE im IEEE Xplore „ETG Congress 2021“ publiziert.