InEEd-DC

 

„Integrative Kopplung von Energieträgern im netzgebundenen Endversorgungsbereich mit Fokus auf Mobilität und gleichstrombasierten Applikationen.“ ist ein vom BMBF im Rahmen des Forschungscampus Elektrische Netze (FEN) gefördertes Projekt. Das Projekt startete 2020 und erstreckt sich über 5 Jahre.

 

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Felix Wege

Team Simulation Infrastructure and HPC

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Für eine nachhaltige Dekarbonisierung des Energiesektors und die Eindämmung des Klimawandels spielt die Ersetzung fossiler Energiequellen mit Hilfe einer intelligenten Ausnutzung aller verfügbaren Energieträger, einer Anpassung an die steigenden Anforderungen bei der Energieumwandlung und ein durchdachtes Einbinden von Prosumern und Endkunden, eine wichtige Rolle.

Neuartige, dezentralisierte Energienetze sind komplex, ihr Betrieb ist anspruchsvoll und die Wirtschaftlichkeit der Einzeltechnologien ist abhängig von deren Vernetzung und möglichen Einsatzszenarien. Derzeit fehlt es an Werkzeugen zur ganzheitlichen Betrachtung vernetzter Komponenten und Energiesektoren um Unternehmen bei Entscheidungen zu unterstützen, städteplanerisch sinnvolle Randbedingungen zu ermitteln und neuartige Potenziale aufzudecken.

Im Rahmen des Projekts InEEd-DC wird daher in Zusammenarbeit mit E.ON SE, Kiepe Electric, sowie den RWTH Instituten PGS, EBC und ACS ein Modellframework zur Abbildung und Kopplung verschiedener Prosumer und Quartiere entwickelt. Dabei werden Basismodellierungen aus der ersten FEN-Projektphase erweitert und DC-Technologien, insbesondere in Bezug auf Mobilität, modularisiert abgebildet.

  Schematischer Projektüberblick

Die verfolgten Ziele des Projekts sind:

  • Entwicklung (und Veröffentlichung) von mathematischen Optimierungsmodellen zur Planung und Konzeptionierung einzelner Prosumer und multisektoral gekoppelter Quartiere
  • Erzeugung eines Werkzeugs zur ganzheitlichen Betrachtung der Sektorenkopplung sowie der Erforschung unterschiedlicher Pro- und Konsumerklassen und den Wechselwirkungen multisektoral gekoppelter Quartiere
  • Analyse des optimalen und wirtschaftlichsten Technologieeinsatzes gekoppelter Energieflüsse
  • Einführung gleichstrombasierter Technologien und Vernetzungsmöglichkeiten als Alternative zu bisherigen Verteilnetzen und die Analyse und Bewertung unterschiedlicher Mobilitätskonzepte
  • Skalierbare Lösungen für eine effiziente Simulation der modellierten Komponenten und Konzepte

Die Sektorenkopplung wird dabei in einem 3-stufigen Prozess modelliert.
Zunächst werden Einzel-Prosumer, wie Gebäude, Elektrofahrzeuge und Industrieprozesse klassifiziert und modelliert. Im darauffolgenden Schritt werden Stadtquartiere als eine Zusammensetzung von Prosumern und zentralen Strom-, Gas- und Wärmespeichern modelliert. Zuletzt werden die Stadtquartiere zu Ballungsräumen zusammengefasst. Das entstehende Gesamtmodell wird schließlich analysiert und verifiziert.

  Optimierungsmodell

Das ACS beschäftigt sich im Projektrahmen hauptsächlich mit der Entwicklung geeigneter Ansätze und Algorithmen zur Reduzierung der Modellkomplexität und der Beschleunigung der benötigten Berechnungen. Parallel zur Modellimplementierung muss dafür die Systemkomplexität fortlaufend analysiert werden und entsprechende Schnittstellen und Simulationsumgebungen definiert werden. Dadurch soll der steigenden Komplexität derartiger Multi-Energiesysteme, mit einer Vielzahl an Prosumern und betrachteten Modellebenen, entgegengewirkt und die Simulation effizient und skalierbar gehalten werden.

  Bundesministerium für Bildung und Forschung

Wir danken für die finanzielle Unterstützung des BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung), Förderkennzeichen ​03SF0597.