Prof. Dr.-Ing. Christof Wittwer Fraunhofer ISE Freiburg

Präsentation zum Thema: "Prof. Dr.-Ing. Christof Wittwer Fraunhofer ISE Freiburg"—  Präsentation transkript:

1 Prof. Dr.-Ing. Christof Wittwer Fraunhofer ISE Freiburg
SINTEG goes Science C/sells: Vom Lab in die Zelle: Digitalisierung in den Netzen Prof. Dr.-Ing. Christof Wittwer Fraunhofer ISE Freiburg

2 Zellulär, partizipativ und vielfältig
In der C/sells Leitidee beschreiben wir das Energiesystem der Zukunft Zellulär: dezentral handelnde und im Verbund vernetzte Zellen Die C/sells Leitidee Partizipativ: aktive Gestaltung und Nutzung von Energiedienstleistungen und -produkten, neue Akteure Solarbogen Vielfältig bei Technologien, Standards, Marktakteuren Wesentliche Instrumente: Infrastruktur-Informationssystem (IIS) Abstimmungskaskade Regionalisierter Handel mit Energie und Flexibilitäten Mehr als 30 Demonstrationszellen 9 Partizipationszellen Zahlreiche C/sells-Citys C/sells |

3 Energiezelle nach VDE ETG/ITG AK Energieversorgung 4.0 1) Zur Energieinfrastruktur werden alle Betriebsmittel gezählt, die zur Wandlung von Energie, zu deren Transport und Verteilung sowie zur Speicherung eingesetzt werden. 2) Energieformen umfassen u.a. Elektrizität, Gas, Wärme und Energieträger für Mobilität. 3) Zum Energiezellenmanagement zählen alle Schnittstellen der Systemnutzer, Betriebsführung- und Leittechnikkomponenten sowie Digitalisierungskomponenten mit Unterstützungsfunktionen (Basiskomponenten), Mess- und Steuereinrichtungen (Zugriffskomponenten) sowie gesicherte Kommunikationskomponenten 4) Energiezellen können zu umfassenderen Energiezellen verbunden werden. Es gibt somit Zellen auf der gleichen Stufe sowie auf übergelagerten und unterlagerten Stufen. Energiesystem aus der Energieinfrastruktur1) verschiedener Energieformen2), in der durch ein Energiezellenmanagement3) in möglicher Koordination mit Nachbarzellen4) der Ausgleich5) von Erzeugung und Verbrauch über alle vorhandenen Energieformen organisiert wird. C/sells |

4 Netzdienlicher Handel durch neue Akteure
Flex-Plattform bewirtschaftet begrenzte Netzkapazitäten durch Marktmechanismus bündelt bisher ungenutzte Flexibilitäten aller Leistungs- und Spannungsebenen bietet zusätzliche Partizipations- Möglichkeiten C/sells SINTEG JK2019

5 C/sells SINTEG JK2019

6 Automatisierter Daten- und Informationsaustausch
Zukünftige teil-automatisierte Abstimmungskaskade nach § 13(2) EnWG zwischen Netzbetreibern Übertragungs- netzbetreiber Verteilnetz- betreiber 1. Ebene Verbraucher/ Dezentraler Erzeuger Verteilnetz- betreiber 2. Ebene Bestätigung der Aufhebung Maßnahmen Bestätigung der Umsetzung Maßnahmen Aufhebung Anforderungen Vorabinformation Etablierung eines Ampelkonzepts und Umsetzung des Kaskadenprozesses über die Leitstellenkopplung Netzzustandsampel: Erfassung des Netzzustandes basierend auf Grenzwerten sowie Visualisierung in den Leitsystemen der Netzbetreiber basierend auf den sich ableitenden Maßnahmen (u.a. nach § 13 (1) und § 13 (2) EnWG) Kaskadenprozess: Steuerungsmodell aus dem EnWG-Kaskaden-Prozess bzw. Einspeisemanagement, bei dem im Notzustand über unterlagerte Netzbetreiber auf Anlagen zugegriffen wird (Basis: § 13 (2) EnWG) Abstimmungskaskade: Kaskadierter, automatisierter Informationsaustausch zwischen den Netzbetreibern in allen Ampelphasen sowie teilautomatisierte, ereignisorientierte Maßnahmendurchführung in dedizierten Ampelphasen C/sells SINTEG JK2019

7 Netzmodell und Simulation
Abstimmungskaskade ÜNB/VNB Wandel des Kraftwerksparks: Grund für Überlastungen des ÜN häufig im unterlagerten Netz ÜNB kennt den Netzzustand der VNB- Hochspannungsnetze bislang nicht Abstimmung der Netzbetreiber nötig: Kaskade mit maximiertem Flexibilitätspotential Welchen Einfluss haben die unterlagerten HS-Netze? Quelle: ScienceLab Wolfgang Biener C/sells SINTEG JK2019

8 Energiemanagement in Liegenschaften der Prosumenten
Zellen Prosumenten Betriebstrategien und Regelungskonzepte Bewertung des Flexibilitätspotentials Fragestellungen Im Vergleich zum Status-Quo, Welche Auswirkungen hat ein lokaler Handel? Was sind die Kauf- und Verkaufspreise verschiedener Prosumenten (GHD sowie Haushalt)? Welche Rollen spielen die Flexibilitätsoptionen (Batterien und Demand-Side Management)? “Zellularität” Die Zelle ist die grundlegende Einheit von C/sells. Sie kann geografischer Natur wie eine Stadt oder auch ein einzelnes Objekts wie ein Flughafen. Zellen können vielfältige Funktionen und Aufgaben übernehmen. Der Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch von Energie innerhalb einer Zelle wird ebenso geregelt wie die netzdienliche Bereitstellung von Flexibilität. Somit wird auch regionalisierter Handel ermöglicht. Quelle: C/sells SINTEG JK2019

9 DISTRICT Modell k j m Peer-to-Peer Handel
rp1 rp2 rp3 j k m Utility node ‘i’ pp2p_sell(j,i) pp2p_sell(j,k) pp2p_sell(j,m) Retail price (rp) rp1: pp2p_sell(i,k) rp2: pp2p_sell(i,m) rp3: pp2p_sell(i,j) Peer-to-Utility Peer-to-peer Utility-to-peer Energieflüssen (Gas,Wärme,Strom) und Finanztransaktionen abgebildet. Verschiedene Kaufs- und Verkaufspreise Peer-to-Peer (P2P) Ein lokaler, direkter Markt zwischen Liegenschaften (Peers) Eine Alternative zum zentralen Markt (EEX, EVU) Asset-Sharing (Batterien, Notstromaggregat, …) PV-Überschuss BHWK-Überschuss Wohngebiet GHD Flughafen Stuttgart C/sells SINTEG JK2019

10 Feldtest Fellbach: „Vom Lab Zur Zelle“
Netzengpassmanagement mit Elektrofahrzeugen (HEMS/SMGW) SmartEnergyLab Fraunhofer ISE Gleichzeitige Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen führen schnell zu Überlastungen im Verteilnetz Begrenzung der Ladeinfrastruktur Netzausbau Intelligentes Lastmanagement über Heimenergiemanagementsystem und Anreize / Steuerbefehle von außen Anlagensteuerung über intelligentes Messsystem (iMSys) und eigene HEMS-Steuerbox Feldtest mit 3 Prosumern in Fellbach Anfang 2019 gestartet Derzeit Inbetriebnahme von Smart Meter Gateways im Smart Energy Lab Fraunhofer ISE C/sells SINTEG JK2019

11 Partizipation: Wie geht es weiter nach dem EEG?
Fraunhofer ISE befragt Besitzer der frühen EEG-geförderten PV-Anlagen Online Befragung: aktuell haben bereits 1200 PV Prosumenten teilgenommen Rechtliche Lücke zum Weiterbetrieb: Nach aktueller Gesetzgebung besteht weder Anspruch auf die Zahlung des Marktwertes noch auf die Abnahme des eingespeisten Stroms. Anlagenbetreiber können gegebenenfalls ein Entgelt verlangen, dass dem durch die jeweilige Einspeisung vermiedenen Netzentgelten entspricht (§18 StromNEV). Wenn basierend auf der EU-Richtlinie „Erneuerbare Energien“ vom November 2018 keine Regelung von der Bundesregierung gefunden wird, ist es möglich, dass ein Abschalten der PV-Anlage gefordert wird, da keine „vagabundierenden“ Strommengen im Netz zulässig sind. Eine Eispeisung in das Netz darf demnach nur erfolgen, wenn ein Abnehmer, beispielsweise ein Direktvermarkter, benannt werden kann. Integration der Post-EEG-Anlagen in marktbasierte Flexibilitätsmodelle aufgrund der geringen Erträge und nötigen Neuinvestitionen in BSI-SMGW ggf. nicht sinnvoll, stattdessen einfache Lösung im Sinn des Bestandsschutz (ohne Neuinvestitionen) notwendig. C/sells SINTEG JK2019

12 ScienceLab 2020 SINTEG meets Research Das ScienceLab Format:
Sessions mit Vorträgen (Junior Scientists) und Keynote zum big picture Diskussion zur wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Verwertbarkeit Poster Pitches pro Session CfP für Forschungsarbeiten aus allen SINTEG Projekten Themenschwerpunkten ein: Technologieinnovationen zu Flexibilität Marktinstrumente für ein flexibles Energiesystem Digitalisierung im Netzbetrieb IKT zu SMGW Systemanalysen (bspw. Markt, Prosumenten und regulatorischer Rahmen) ScienceLab 2020 findet am 28. Januar 2020 in Berlin als Vorveranstaltung zur Tagung „Zukünftige Netze“ statt. Siehe: Call for Papers in Kürze online C/sells SINTEG JK2019