ENSURE – Neue EnergieNetzStruktURen für die Energiewende

 

ENSURE ist eines der 4 Kopernikus-Projekte, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in 2016 als größte Forschungsinitiative zur Umsetzung der Energiewende gestartet hat. Es ist eines der wenigen Projekte, die die stärksten (interdisziplinären und teilweise konkurrierenden) Partner aus Industrie, Forschung und Lehre zusammenführen (Institute der RWTH, KIT, E.ON, TenneT, SIEMENS, ABB und 17 weitere Teilnehmer sind beteiligt). Ziel der ENSURE-Forschung ist es, die optimale Mischung aus zentraler und dezentraler Versorgung zu finden, neue – z.T. leistungselektronische – Technologien (Phasenschieber, UPFCs, HVDC) und IKTTechnologien zu nutzen. Sektorenübergreifende betriebliche Konzepte werden entwickelt, welche Strom- und Gasnetze berücksichtigen, um eine zuverlässige und effiziente Energieversorgung mit über 80% erneuerbarer Energien zu ermöglichen.

 

Zur Erreichung der von der Bundesregierung gesetzten Ziele der Energiewende für 2050 für das
elektrische Versorgungssystem wird die installierte Leistung an erneuerbaren Energien künftig rund
das Dreifache der Spitzenlast inklusive Speicher sowie Regelkraftwerke betragen müssen, um die
Versorgungssicherheit auf aktuellem Niveau sicher zu stellen.

Neben der Stromversorgung sind gasförmige und flüssige chemische Energieträger und Wärme als
Energieformen in die ganzheitliche Optimierung einer nachhaltigen Energieversorgung einzubeziehen.

Im Projektrahmen ENSURE werden in diesem Zusammenhang zwei zentrale Zielsetzungen verfolgt:

Ziel 1 ist die Identifikation einer sowohl technisch/wirtschaftlich als auch unter gesellschaftlichen
Aspekten sinnvollen Struktur aus zentraler und dezentraler Versorgung, zusammen mit einer
geeigneten stabilen Systemführung unter Einbezug neuer Technologien.

   

Für Ziel 2 sollen die Erkenntnisse bezüglich des optimierten Zusammenspiels eines ganzheitlichen
Energieversorgungssystems mit zentralen und dezentralen Elementen in einem großtechnischen
Demonstrationsprojekt umgesetzt werden.

Während der Phase 1 wird dazu ein umfassendes Konzept hergeleitet, um die Vielzahl neu entwickelter
Technologien reibungslos in ein bestehendes Versorgungssystem zu integrieren. In Phase 2 wird dazu
eine Testumgebung entwickelt und genutzt, um Teilaspekte zu untersuchen. Die Resultate werden in
Phase 3 bis 2025 zum beabsichtigten Aufbau eines multimodalen Netzdemonstrators verwendet.

Das Projekt ENSURE ist in fünf Themencluster organisiert, die im Detail hier beschrieben sind.

ACS ist z.T. in Cluster 3 beteiligt, wo effiziente Systemführungskonzepte erarbeitet werden. Unser
Akzent liegt auf Bereitstellung von Systemdienstleistungen und Systemstabilität. Parallel hierzu
untersuchen wir (in Cluster 4) die Einbindung einer IKT-Infrastruktur, zusammen mit ihrer Auswirkung
auf die Versorgungssicherheit.

Die derzeitigen Forschungsziele des ENSURE-Team von ACS sind:

• Definition von zu erbringenden Systemdienstleistungen verteilter Erzeugungseinheiten und
  Speicher zur Unterstützung der Gesamtsystemführung, mit Fokus auf:
  • Virtuelle rotierende Masse
  • Frequenzregelung
  • Inselbildung und Selbstsynchronisation
  • Schwarzstart.
• Erarbeitung von Stabilitätskriterien für ein System geprägt durch Mangel an rotierenden
  Massen.
• Erarbeitung von Automatisierungskonzepten zur Betriebsführung mit dem Ziel der
  Energienutzung auf der Ebene der Erzeugung (Zellstruktur). Pool-basierter Ressourcen-
  Management mit einem Multiagenten-Ansatz, unter Berücksichtigung von Netzengpässen.
• Anforderungen der Betriebsführung an IKT. (Welche Kommunikationsmerkmale sollen für
  bestimmte Anwendungen der Betriebsführung zur Verfügung stehen?)
• Identifikation der Merkmale verschiedener existierender und zukünftiger IKT Technologien
  (Datengeschwindigkeit, Zuverlässigkeit usw.). Übersicht der IKT-Normen für Smart Grid
  Anwendungen und deren Implikationen für einzelne Betriebsführungsaufgaben.
• Einfluss von Bandbreitenlimitierungen und Verzögerungen von üblichen Industrieprotokollen
  und realistischen Charakteristika von Telekommunikationstechnologien auf Regel- und
  Stabilitätsverhalten von Umrichtersystemen.
• Bereitstellung einer Simulationsumgebung zur Validierung der Betriebsführung mit
  selektierter IKT Technologie.

 

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter Kennung 100297733
unterstützt.

 

Newsmeldungen

Am 27.02. fand der ENSURE Cluster 4 Workshop bei Nexans in Hannover statt. Das ACS wurde von Igor Sowa und Stefan Dähling vertreten. Neben der Diskussion des aktuellen Status im Cluster "Neue Technologien" stand auch die Planung der nächsten Projektphase im Fokus.

 

Der ENSURE-Cluster-3-Workshop fand am 19. Februar im EnergieCampus Nürnberg zusammen mit AP-Workshops am Vortag statt. ACS wurde von David Raisz und Lukas Razik vertreten. Die Teilnehmer diskutierten u.A. den aktuellen Fortschritt im Cluster "Systemführungskonzepte" und auch die Planung der Projektphase 2, die auf die Implementierung im Labormaßstab / Pilotmaßstab abzielt.

 

Dr. David Raisz vertrat ACS mit einem Poster und in einer Diskussionsrunde beim Statusworkshop des Projekts ENSURE in Aachen.

 

​Stefan Dähling, Lukas Razik, Igor Sowa und Dr. David Raisz vertreten ACS in Berlin, vom 4. bis 6. Juli, am gemeinsamen Cluster2-Cluster3 Workshop von ENSURE.

 

Beim ENSURE CLUSTER 3 Treffen in Oldenburg wurde das ACS vertreten durch Stefan Dähling (Leiter der Co-Simulationsarbeitsgruppe 3.1.2), Igor Sowa (Beitrag zu AP.3.2 mit kollaborativen Optimierungsstrategien in einem Aggregator), Lukas Razik (Beitrag zu AP.3.1 "IKT Lösungen ") und David Raisz (verantwortlich für Meilenstein M3.2.1 "Gesamtkonzepte zur Betriebsführung und Automatisierung" und mit Beitrag zu AP 3.4 "Stabilitätsaspekte"). Unsere Ergebnisse und Pläne für zukünftige Arbeiten wurden von unseren Partnern sehr geschätzt.

 

E.ON ERC war Gastgeber für das Cluster3-Gesamttreffen vom 26. bis 27. Juli. Kurz davor hat ACS zwei Vorabtreffen (für Mitwirkende in Arbeitspaketen 3.1 bzw. 3.4) veranstaltet. ACS wurde von Stefan Dähling, David Raisz und Igor Sowa vertreten.

 

Lukas Razik, Stefan Dähling und Igor Sowa haben das ACS beim ENSURE Cluster 4 und Cybersecurity Workshop in Ladenburg vertreten.

 

Über 60 Teilnehmer trafen sich für einen zweitägigen Workshop in Erlangen, um die nächsten Schritte für Cluster 3-Arbeitspakete zu definieren. Das ACS wurde durch Bettina Schäfer, David Raisz und Stefan Dähling vertreten.

 

Das Projekt ENSURE, eines der vier BMBF-geförderten Kopernikus Projekte, startete mit einem großen Kickoff Meeting aller Partner in Karlsruhe. Bettina Schäfer nahm für ACS teil.