Flexibilisierung der städtischen Energieinfrastruktur

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Mit der Kopplung von Energiesektoren zur Flexibilisierung der Energieinfrastruktur befasst sich ein Forschungsvorhaben unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen (SCAI).

Die für das vom Land Nordrhein-Westfalen geförderte Projekt ES-Flex-Infra entwickelte Software soll Energieversorger in die Lage versetzen, Lastverlagerungen und die Integration von Speichern in der städtischen Infrastruktur analysieren und betreiben zu können, heißt es in einer Mitteilung des Instituts. Beteiligt sind neben dem Fraunhofer SCAI noch die Technische Hochschule Köln, die Werusys GmbH & Co. KG sowie die Rheinische Netzgesellschaft mbH.

„Wenn der Anteil der erneuerbaren Energien weiter wächst, wird die bisher übliche Energieoptimierung innerhalb der einzelnen Energiesektoren nicht mehr ausreichen. Vielmehr wird es notwendig, Energiesektoren wie Strom, Erdgas, Fernwärme und Verkehr miteinander zu koppeln“, so Bernhard Klaaßen, der beim Fraunhofer SCAI das Projekt begleitet. Verglichen mit der Energiespeicherung in Form von Elektrizität sei z.B. der Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch durch Lastverlagerung, Nutzung industrieller Abwärme und thermische Energiespeicherung deutlich kostengünstiger und effizienter.

Als Grundlage für die Entwicklung von ES-Flex-Infra als softwaregestützte Lösung wurden nicht nur virtuelle Simulationen durchgeführt – sondern auch das reelle Netz der Rheinischen Netzgesellschaft unter verschiedenen Lastzuständen betrachtet. Dabei wurden die Sektoren Strom, Gas und Wärme betrachtet.

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Quelle: Fraunhofer SCAI

Als Flexibilitätsoptionen in Frage kommen die Nutzung bisher ungenutzter Wärme (Abwärme, Flüsse) mit Wärmepumpen und Wärmespeichern bzw. Wärmenetzen, die Nutzung von Überschussstrom zur Erzeugung von Methan (Power-to-Gas) und die gleichzeitige Nutzung des hohen Prozesswärmeanteils durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK).

Als Möglichkeiten nennt das Fraunhofer-Institut auch den Bezug und die Einspeisung von Methan in Gasnetze bzw. Speicher, die Nutzung in Kraftwärmekopplungs-Prozessen sowie die Nutzung von Überschussstrom in der Elektromobilität bzw. über Power-to-Gas in Erdgas-betriebenen Fahrzeugen.

Die Vorteile der Sektorenkopplung würden zunehmend erkannt. Die vom Fraunhofer SCAI entwickelte Simulations-Software werde von der Industrie bereits nachgefragt, um zukünftige Planungen – etwa im Wasserstoffbereich – zu unterstützen. Industriell eingesetzt werde sie u.a. schon vom größten Fernleitungsbetreiber für Gas, der Open Grid Europe GmbH in Essen.

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