Modellierung von Kraftwerksbetrieb und Regelenergiebedarf bei verstärkter Einspeisung von Windenergie in verschiedene Energiesystem unter Berücksichtigung des Lastmanagement

(Programmlinie Energiesysteme d. Zukunft, 1. Ausschreibung)
 
Contact:Hans Auer
Project Team:Claus Huber, Carlo Obersteiner, Michael Stadler
 
Begin:
Apr 2004
Duration:
12 months
Status:
finished
 
Consortium:FhG-ISI
 

Simulation von optimalen Strategien der Integration von Windenergie für Österreich und Deutschland unter besonderer Berücksichtigung des Lastmanagements mit dem Ziel der Minimierung des Regelenergiebedarfs bzw. Maximierung des resultierenden CO2-Einspareffekts.

Beschreibung

Ziele des Projekts

  • Analyse des analytischen Zusammenwirkens von fluktuierender Winderzeugung – bestehendem Kraftwerkspark – Netz (mit/ohne Engpässe) – Nachfrage
  • Abbildung dieses Zusammenwirkens auf empirischer Datenbasis für zwei fundamental unterschiedliche Energiesysteme (Österreich, Deutschland) für verschiedene Szenarien der Windintegration bis zum Jahr 2020
  • Ableitung von praktischen Handlungsempfehlungen für Entscheidungsträger

Die wichtigsten Ergebnisse

  • Umfassende Kenntnis der Auswirkungen auf die veränderte Fahrweise des bestehenden Kraftwerksparks, auf die Regel- und Reserveenergie sowie auf die Netze bei vermehrter Windintegration
  • Ableitung von robusten Methoden (basierend auf Simulationsmodellen) zur Bestimmung des „Netto-Beitrags“ der Windstromintegration für CO2-Einsparung in unterschiedlichen Energiesystemen unter besonderen Berücksichtigung des Lastmanagements
  • Entwicklung und Modellierung von zukünftigen Szenarien der Windintegration für Österreich und Deutschland bis zum Jahr 2020

Die größten Herausforderungen des Projektvorhabens

  • Abbildung (allgemein) des Zusammenwirkens von fluktuierender Winderzeugung – bestehendem Kraftwerkspark – Netz (mit/ohne Engpässe) – Nachfrage
  • Abbildung (speziell) der Zielfunktion der Minimierung des Regelenergiebedarfs (min RE(t) = min {E(t)-N(t)}), d.h. der Differenz von Erzeugung und Nachfrage, unter verschiedenen Randbedingungen in Form eines Excel-Simulationsmodells inkl. Bedieneroberfläche
  • Definition der Schnittstellen einzelner z.T. bereits existierender Module bzw. Datenbanken und neu zu erhebender Daten
  • Aufbau einer Kooperation bzw. Kommunikation für Feedback und Verbreitung der Ergebnisse mit einer Steuerungsgruppe

Kurzbeschreibung

Das zentrale Ziel dieses Projektes ist in einem ersten Schritt die Beantwortung der in der Praxis sehr kontrovers diskutierten offenen Frage des resultierenden Beitrags der Windstromeinspeisung zur CO2–Einsparung, gestützt auf robusten Ergebnissen eigener Simulationsberechnungen des österreichischen und deutschen Energiesystems und unter besonderer Berücksichtigung bisher vernachlässigter Maßnahmen des Lastmanagements zur Minimierung des Regelenergiebedarfs. In einem weiteren Schritt werden schließlich Handlungsempfehlungen (insbesondere für Österreich) für eine optimale zukünftige Integration von Windenergie unter Berücksichtigung einer Vielzahl von erzeuger- und verbraucherseitiger Anpassungsmöglichkeiten unter verschiedenen Randbedingungen abgeleitet.

Zur Erreichung des zentralen Ziels sind folgende zentralen Fragen zu beantworten:

  • Welche Auswirkungen hat die fluktuierende Windkraftstromerzeugung auf ein bestehendes konventionelles Kraftwerkssystem (insbesondere im Hinblick auf die notwendige Regelenergievorhaltung) und das Netz unter verschiedenen Randbedingungen.
  • Wie sehen zukünftige Strategien unter besonderer Berücksichtigung von Lastmanagementmaßnahmen auf der Nachfrageseite aus, um die fluktuierende Windstromerzeugung optimal in ein Energiesystem zu integrieren und den gesellschaftlichen Nutzen daraus zu maximieren.

Um die zentralen Ziele dieses Forschungsprojektes zu erreichen, sind die einzelnen Arbeitsschritte in folgende Arbeitspakete zusammenfasst:

  • Internationale Übersicht der zusätzlichen Systemkosten durch Windintegration
  • Detaillierte Analyse der Methoden der Kostenallokation und der veränderten Fahrweise des existierenden Kraftwerksparks bei vermehrter Integration von Windenergie
  • Modellierung einer optimalen Integration von Windenergie in bestehende Energiesysteme (Österreich(hydraulisch), Deutschland(thermisch)) unter zusätzlicher Berücksichtigung des Lastmanagements
  • Gegenüberstellung der Ergebnisse aus den eigenen Simulationsberechnungen bei verschiedenen Szenarien der Windintegration in Österreich und Deutschland bis 2020
  • Handlungsempfehlungen und Schlussfolgerungen (insbesondere für Österreich)
  • Projektmanagement

Das zentrale Ergebnis dieses Projekts ist ein einfaches Simulations-Tool basierend auf einer Excel-Datenbank inkl. Bedieneroberfläche, das eine umfassende Abbildung des Zusammenspiels von Windstromerzeugung – bestehender Kraftwerkspark – Netz – Nachfrage im gesamten Energiesystem mit dem Ziel der Analyse verschiedener Szenarien der Windintegration bis 2020 bei unterschiedlichen existierende Kraftwerksstrukturen ermöglicht. Die Ergebnisse der einzelnen Szenarien (im wesentlichen „Netto-Regelenergieaufwand“ und in weiterer Folge „Netto-CO2-Einsparung“ bedingt durch Windintegration unter verschiedenen Randbedingungen) sind in einer umfassenden Ergebnis-Datenbank verfügbar. Konkret enthält dieses Simulations-Tool schlussendlich umfassende empirische Ergebnis-Daten für Österreich und Deutschland, da speziell bezüglich dieser Länder optimale Strategien der Windeinspeisung unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Anpassungsmöglichkeiten ermittelt werden sollen. Zur Aufbereitung der empirischen Datenlagen werden als Teil-Ergebnisse dieses Projekts weitere, bereits existierende Software-Module (Wind-Simulationsmodell, Lastfluss-simulation, Excel-Datenbank mit Lastverlagerungspotentialen, etc.) entsprechend adaptiert bzw. entsprechend erweitert.

Die wesentlichen Produkte, die im Rahmen dieses Projektes entstehen sind: Software-Tools (siehe bei Ergebnissen), eigene Projekthomepage, Reports, Präsentationsfolien für interne und externe Workshops bzw. Abschlusssymposium und weitere Verbreitungsaktivitäten bei Konferenzen (national, international), wissenschaftliche Veröffentlichungen in Fachzeitschriften, Organisation eigener „Energiegespräche“, Nachfolgeproposal bein weiteren Ausschreibungen der „Energiesysteme der Zukunft“.

Die angesprochenen Akteure (die auch von Beginn des Projektes an in einem Projektbeirat mit je einem Vertreter involviert sind) der Ergebnisse und Handlungsempfehlungen dieses Projekts sind u.a.: Windkraftanlagenbetreiber, Energieversorger, Netzbetreiber, Kundenorganisationen, nationale und internationale Verbände, Behörden, Gesetzgebung, Umweltorganisationen, Regulierungsinstanzen, Technologiefirmen im Bereich dezentraler Energieversorgung und des Lastmanagements, Forschungseinrichtungen, Consultants, etc.

Dieses Projekt wird im Rahmen der Programmlinie „Energiesysteme der Zukunft“ einer Initiative des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) durchgeführt. Die Programmlinie „Energiesysteme der Zukunft“ wird auf Empfehlung des Rates für Forschung und Technologie aus Sondermitteln der Technologieoffensive der Bundesregierung finanziert.
www.energiesystemederzukunft.at

 
Downloads:
Endbericht:
PDF File
(1275 kb)
Kurzfassung:
PDF File
(25 kb)
Abstract:
PDF File
(25 kb)
Zusammenfassung:
PDF File
(78 kb)
Summary:
PDF File
(73 kb)
 
last update downloads: 2006-04-07

back »