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Das Projekt MONA 2030

Methodik und No-Regret Measures

Florian Samweber

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Motivation des Projekts

Nutzung

elektrischer

Energie für

Mobilität und

Wärme Sicherer

Netzbetrieb

Mehrwert für

gesamtes

Energiesystem Technisch-

wirtschaftliches,

aber auch

ökologisch-

gesellschaftliches

Optimum

Zukunft

Stromnetz

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Gliederung

Dieser Vortrag führt in das Projekt MONA 2030 ein!

Wie es zu MONA 2030 gekommen ist.

Wer an dem Projekt beteiligt ist.

Wie wir im Projekt vorgegangen sind.

Was wir im Projekt festgestellt haben.

Was man aus dem Projekt lernen kann.

Bild:

Florian Samweber

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Akzeptanz als Motivation für ganzheitlichen Vergleich

Bild:

Florian Samweber

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Umweltfaktoren als Motivation für ganzheitlichen Vergleich

Bilder:

Thomas Kraft

Eric Ward

Andreas Trepte

Kreuzschnabel

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Einordnung des Projekts in „die Energiewende“ Zie

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Ausbau dezentraler Erzeuger

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Systematischer Vergleich Netzoptimierende Maßnahmen

Unter dem Begriff "Netzoptimierende Maßnahmen"

(NoM) werden alle Maßnahmen betrieblicher und

technischer Natur zusammengefasst, die zur

Optimierung des Netz-Ausbaus herangezogen werden

können.

Netz

op

tim

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Maß

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Szenarien

Basisnetztopologien Lastgänge

Typnetze

Herangehensweise – Aufbau des Projekts

Netzoptimierende Maßnahmen

SIM

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Merit Order

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MONA – Szenarien

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Fünf Szenarien bestimmen die zukünftige Netzbelastung, regulatorische Änderungen und Technische Entwicklungen

Netz-

entwicklung

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Stromhandel Trends bei der

Stromerzeugung

Änderung

betrieblicher

Vorgaben

Neue

Netzoptimierende

Maßnahmen

Neue

elektrische

Verbraucher

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Es konnten 18 Schlüsselfaktoren identifiziert werden, die die Grundlage der Szenarien bilden

Verbrauchsfaktoren Erzeugungsfaktoren

• Konventioneller

Kraftwerkspark

• Erneuerbarer

Kraftwerkspark

• Einsatz der KWK

• Speichertechnologien

Externe Faktoren

• CO2-Preise

• Brennstoffpreise

• Ausbau europäischer

Übertragungskapazitäten

• Technologische Entwicklungen

Rahmenfaktoren

• Digitalisierung der Energieversorgung

• Gesellschaftliche Akzeptanz für Infrastrukturprojekte

Regionalisierung und Simulation

• Umweltziele

• Politische Eingriffe

• Europäische Marktkopplung

• Wirtschaftsstruktur und -wachstum

• Demografische Entwicklung

• Energieeffizienz

• Struktur/Technologie der Wärmebereitstellung

• Verkehrsaufkommen und -struktur

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MONA – Basisdaten

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Basisdaten: Clusteranalyse von realen Netzdaten im Verteilnetz Untertitel

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Basisdaten: Messungen im Verteilnetz als valide Datengrundlage

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Auswirkungen einer Elektrifizierung von Mobilität und Wärmebereitstellung für Verteilnetze

Am Beispiel Durchdringung der haushaltsüblichen Sektorkopplungsmaßnahmen Power2Heat und Elektrofahrzeuge

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Leis

tun

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kW

Tageszeit

Elektromobilität (0 %)

elektrische Wärme (0 %)

"klassische" Haushaltslast

©FfE BMWi-30 MONA_eV_00100

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Leis

tun

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kW

Tageszeit

Elektromobilität (25 %)

elektrische Wärme (25 %)

"klassische" Haushaltslast

Gesamtlast

©FfE BMWi-30 MONA_eV_00101

0,0

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0,4

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0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00

Leis

tun

g in

kW

Tageszeit

Elektromobilität (50 %)

elektrische Wärme (50 %)

"klassische" Haushaltslast

Gesamtlast

©FfE BMWi-30 MONA_eV_001020,0

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0,4

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0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00

Leis

tun

g in

kW

Tageszeit

Elektromobilität (75 %)

elektrische Wärme (75 %)

"klassische" Haushaltslast

Gesamtlast

©FfE BMWi-30 MONA_eV_001030,0

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Leis

tun

g in

kW

Tageszeit

Elektromobilität (100 %)elektrische Wärme (100 %)"klassische" HaushaltslastGesamtlast

©FfE BMWi-30 MONA_eV_00104

Die Kombination realistischer Szenarien mit validen Basisdaten lässt Rückschlüsse auf die

zukünftige Netzbelastung zu.

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MONA-Maßnahmen

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Überblick über alle im Projekt MONA 2030 analysierten Netzoptimierenden Maßnahmen

Blindleistungs- management

Gleichspanungs- verteilnetz

Demand Side Management in Haushalten

Regelbarer Orts- netztransformator

Elektrofahrzeuge zur Netzentlastung

Quartierspeicher zur Netzentlastung

Freileitungs- monitoring

Hybridisierung Strom, Wärme, Gas

Hausspeicher- systeme zur

Netzentlastung

Topologische Schalthandlungen

Einspeise- management / Redispatch

Demand Response in der Industrie

Längsregler

Konventioneller Netzausbau

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Netzoptimierende Maßnahmen verhindern Betriebsmittelüberlastungen und Spanungsbandverletzungen

Übertragungsnetz Verteilnetz

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Übertragungsnetz Verteilnetz

Netzoptimierende Maßnahmen verhindern Betriebsmittelüberlastungen und Spanungsbandverletzungen

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Netzoptimierende Maßnahmen: Vergleich von Äpfeln und Birnen? Der Morphologische Kasten als Vergleichsgrundlage!

Hybridisierung Strom, Wärme, Gas

Einspeise- management / Redispatch

Wie vergleicht man so unterschiedliche Maßnahmen?

Der Morphologische Kasten ermöglicht im Projekt einen objektiven Maßnahmenvergleich!

Durch die richtige Betrachtung kann man selbst die vielzitierten Äpfel und Birnen

gegenüberstellen.

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Maßnahmenbewertung - Der „Morphologische Kasten“ mit etwa 70 Kriterien und 19 unabhängigen repräsentativen Faktoren

Mediale Berichterstattung

Netzebene

Einsatzort

Möglichkeit zum

Mehrfacheinsatz

Skalierbarkeit der Maßnahme

Regelbarkeit

Leistungsgradient Regelgenauigkeit

Ansprechzeit

Abrufbarkeit

Überlastfähigkeit Störungsanfälligkeit

Aufwand für Störungsbeseitigung

Einhaltung thermischer Limits und der maximalen Stromtragfähigkeit

Technology Readyness Level Investitionskosten

Fixe Betriebskosten Variable Betriebskosten

Lebensdauer (real)

Akteur

Zusätzliches Einnahme- potenzial für Akteur

Kostenwälzung

Regulatorische Praktibilität

Einordnung der NoM

Regulatorische Abschrei-

bungsdauer

Durchdringungs-potenzial

Regionale Verfügbarkeit

Auswirkung auf die Betriebsführung

Beitrag zur funktionalen Trennung der Spannungsebenen Resilienz

gegen- über

Störfaktoren

Bereitstellung von Regelleistung

Beitrag zum Versorgungs- wiederaufbau

Zusätzlicher Mehrwert der NoM

Einfluss auf die CO2-Bilanz des Versorgungsgebietes

Elektromagnetische Verträg- lichkeit für das Umfeld

Geräuschemissionen

Schafstoffbelastung Flächenbedarf

Verunreinigung von Boden/Grundwasser

Veränderung von Boden/Grundwasser

Auswirkung auf die Flora/Fauna und Habitate

Strukturveränderung

Technisches Risiko

Vorerfahrung

Gesellschaftliche Solidarität

Sinnhaftigkeit von Bürgerbeteiligung

Transparenz des Verfahrens

Handlungsspielraum

Abrufpotenzial

Bereitstellung von Betriebsreserven Auswirkung auf die

Kurzschlussleistung

Spannungshaltung

Erhöhung der Autarkie eines Netzgebietes

Elektromagnetische Verträglichkeit für das

Umfeld

Nachgelagerte Verluste

durch Flexibilisierung

Wirkungsgrad der NoM

Frequenzerhaltung

Robustheit im Betrieb

Zeitliche

Verfügbarkeit

Technische

Eignung

Regulatorische

Praktikabilität

Zusätzliches

Einnahmepoten

zial für Akteur

Ökonomische

Bewertung

Auswirkungen auf

die

gesellschaftliche

Akzeptanz

Umweltauswirkungen

Einfluss auf die CO2-

Bilanz des

Versorgungsgebietes

Beitrag zu

Systemdienst-

leistungen

Beitrag zur

Betriebsführung

Möglichkeit

zum

Mehrfach-

einsatz Durch-

dringungs-

potenzial

Technische

Flexibilität

Beschreibende Kriterien

Einfluss auf den Blindleistungshaushalt

des Netzgebiets

IKT-Bedarf der Maßnahme

Resilienz

gegenüber

Störfak-

toren

IKT-Bedarf

einer NoM

Wirkungsgrad

der NoM

Einfluss auf den

Blindleistungshaus-

halt des Netzgebiets

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MONA-Einsatzreihenfolge

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Die Analyse in den unterschiedlichen Bewertungskriterien belegt die großen Unterschiede der NoM

• Heterogenes Bild der NoM über die Kriterien, keine klare Tendenz erkennbar

• Viele Ausprägungen der NoM spielen für oder gegen eine NoM keine maßgebliche Rolle (gelb)

• Mit einer Nutzwertanalyse können die einzelnen Netzoptimierende Maßnahmen jetzt

verglichen werden und geeignete identifiziert werden.

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Zeitliche Verfügbarkeit

Regulatorische Praktikabilität

Robustheit im Betrieb

Einfluss auf den Netzbetrieb

Einfluss auf die CO2-Bilanz des Versorgungsgebietes

Umweltauswirkungen

Technische Flexibilität der NoM

Blindleistungsvermögen der NoM

IKT-Bedarf einer NoM

Auswirkungen auf die gesellschaftliche Akzeptanz

Durchdringungspotenzial

Zusätzliches Einnahmepotenzial für Akteur

Beitrag zu Systemdienstleitungen

Auswirkung auf die Verlustbilanz

Wirkungsgrad der NoM

Resilienz gegenüber Störfaktoren

Möglichkeit zum Mehrfacheinsatz

Struktureller Einfluss

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Valide Datengrundlage und detaillierte Simulationsmodelle sind Grundlage für objektiven Vergleich der NoM

Posterausstellung

mit der Möglichkeit

im Detail über

Simulationsmodelle

zu diskutieren

Übertragungsnetz Verteilnetz

Regionalisierte Datenbasis

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Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und viel Freude an der heutigen Veranstaltung!

Merit-Order Netzausbau 2030

16 Unternehmen unterstützen

das Projekt..

... und ermöglichen damit bis September 2017

über 15 Personenjahre an Netzforschung!