Projekte

Laufzeit: 01.10.2025 – 30.09.2028

Partner:

• Universität Passau
• Stiftung Umweltenergierecht Würzburg
• Institut für Energietechnik IfE GmbH an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden
• TTTech Deutschland GmbH
• Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

Thema:
Verbundvorhaben FlexNetHassfurt – Erschließung von Flexibilität unter Anwendung dynamischer Netzentgelte am Beispiel des Stadtwerks Haßfurt;

Teilvorhaben der Stadtwerk Haßfurt GmbH: Feldversuche zur Erschließung von Flexibilität unter Anwendung dynamischer Netzentgelte

gefördert unter FKZ 03EI6144D durch das 8. Energieforschungs­rahmenprogramm des Ministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz

Laufzeit: 01.09.2025 – 31.08.2028

Partner:

• OFFICE e.V. Institut für Informatik, Oldenburg
• EERA Consulting GmbH, Oldenburg

Thema:
Zusammenspiel von zeitvariablen Netzentgelten verschiedener Vermarktungsoptionen und Auswirkung auf die Netzauslastung, den Investitionsbedarf sowie die Netzkostendeckung ;

Teilvorhaben der Stadtwerk Haßfurt GmbH: Anwendbarkeit dynamischer Netzentgelte auf Netzstrukturen für langfristige Strategieentscheidungen

gefördert unter FKZ 03EI1097C durch das 8. Energieforschungs­rahmenprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz

Laufzeit: 01.01.2024 – 31.12.2026

Partner:

• Fraunhofer IEE
• 4Cast GmbH & Co. KG
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
• Institut für Vernetzte Energiesysteme (VE)
• SEtrade GmbH
• WEPROG GmbH Germany
• EnBW Energie Baden-Württemberg AG
• SWW Wunsiedel GmbH

Thema:
Der geplante massive Ausbau der Offshore-Windenergie stellt das Energiesystem vor wachsende Herausforderungen. Die großen Offshore-Windparks erzeugen zeitweise enorme Leistungen auf relativ kleiner Fläche. Dies führt bereits heute zu häufigen Engpasssituationen im Stromnetz, da diese vom Stromnetz nicht aufgenommen werden können. Aufgrund der hohen Volatilität und der hohen Leistungsausbeute der Offshore-Windparks führen Prognosefehler sehr häufig zu großen „Fahrplanabweichungen”, die von verschiedenen Akteuren wie Netzbetreibern und Stromhändlern aufwändig und oft kurzfristig mit teurer Reserveleistung ausgeglichen werden müssen. Um diese Schwankungen und Fehler zu glätten, werden zukünftig insbesondere probabilistische Prognosen, die die Unsicherheiten des Wettergeschehens berücksichtigen, eine zentrale Rolle bei der Planung und dem Einsatz verschiedener Flexibilitätsoptionen und Speicherkonzepte spielen.

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und
Klimaschutz (BMWK)

Laufzeit: 01.01.2024 – 31.12.2026

Partner:

• TU Dortmund
• KAUTZ GmbH, Trier
• SWW Wunsiedel GmbH
• TLU GmbH, Ilmenau

Thema:
Entwicklung eines hybriden Speichersystems zur gebündelten Bereitstellung
von Systemdienstleistungen aus einem SiC-MOSFET basierten, netzbildenden Mittelspannungsumrichter

Teilvorhaben: Erweiterung der Anlage in Haßfurt mit Entwicklung des NS-Wechselrichters und Einbindung eines über 1MWh Speichers

gefördert unter FKZ 03EI6110E durch das 7. Energieforschungs­rahmenprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz

Ziel des Projekts ist es, die möglichen Effekte von bi-direktionalem Laden (also Laden und Entladen von Fahrzeugen) zunächst simulativ zu ermitteln, dann auch mit Hilfe eines eines Prototyps am Standort Haßfurt zu testen und Rückschlüsse zu ziehen, welche Möglichkeiten wir als Verteilnetzbetreiber im Sinne eines stabilen Netzbetriebs bei einer teilweisen oder vollflächigen Einführung an unseren Ladesäulen entstehen würden und wie eine adäquate Tarifgestaltung aussehen könnte.

DeRIVE erforscht in diesem Zusammenhang zudem geeignete algorithmische Ansätze zur Entwicklung und Implementierung von prädiktiven DSM-Konzepten. Demand-Side Management (DSM) ist ein Rahmenkonzept, welches diese Herausforderungen durch Teilen von Informationen, integriertes Planen und intelligente Entscheidungsfindung über das Netzwerk verteilt adressiert. Die Kernidee ist, dass sich die Elektrofahrzeuge in den unterlagerten Netzebenen, einzeln oder im Verbund (Ladepark, Parkhaus, usw.) in Form einer „Energiezelle“ aktiv an der gesamtwirtschaftlichen Optimierung beteiligen, indem sie für den Netzbetrieb ein Leistungsband über definierte nicht zwingend synchrone, womöglich auch künftige Zeitintervalle als Freiheitsgrad für Versorgungsplanung einräumen.

Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

Weitere Details, wie z.B. beteiligte Partner, Stand der Entwicklung / Zwischenergebnisse etc., gibt es auf der Website des Projekts: https://derive-project.de/projekt/ 

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und
Klimaschutz (BMWK)

Laufzeit: 01.02.2022 – 30.01.2025

Partner:

• Forschungszentrum Jülich GmbH
• HI ERN
• Institut für Energietechnik IfE

Kofinanziert durch:
Freistaat Bayern (Bayerisches Energie­forschungsprogramm; FuE / Demonstration)

Projektleiter:
Alexander Derra

Forschungsgegenstand:
Das Stadtwerk Haßfurt betreibt bereits seit 2016 erfolgreich einen Elektrolyseur, der in einem Teilnetz der Erdgasversorgung der Stadt Haßfurt für einen Wasserstoffgehalt von derzeit 4 bis 5 Vol% versorgt. Eine Erhöhung des Wasserstoffanteils auf 10 Vol% ist in Planung. Diese Voraussetzungen sollen im Projekt genutzt werden, um in der entwickelten Anlage aus diesem Gasgemisch reinen Wasserstoff abzutrennen und diesen geeignet in reiner Form zu nutzen.

Intelligente Digitalisierung der Energieversorgung zur Optimierung des Netzbetriebs und zur Erhöhung der Akzeptanz

Partner:

• Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (Koordinator)
• Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg
• OFFIS e.V.
• PSI Software AG
• SWW Wunsiedel GmbH
• Es-geht! Energiesysteme GmbH

Forschungsgegenstand:
Das Ziel des Projekts bestand darin, den Wert und die Kosten von Informationen sowie deren Verwendung unter Beachtung des persönlichen Sicherheitsdenkens zu analysieren. Im Einzelnen verfolgten wir als Stadtwerk Haßfurt  in unserem Teilprojekt die folgenden Ziele:

• Aufbau und Verwendung der Energiedaten- und Nutzungsbasis 
• Erweiterung der virtuellen Flexibilitäts-Aggregation zu einem neuen Geschäftsfeld
• Integration der Aktivitäten in die Smart Green City – und Digitalisierungsstrategie der Stadt Haßfurt

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und
Klimaschutz (BMWK)

Strommarkt- und netzorientiertes Energie­management von flexiblen Verbrauchs­einrichtungen auf Basis resilienter Steuerungsfunktionen

Laufzeit: 01.07.2021 – 31.12.2024

Partner:

• Universität Siegen (Koordinator)
• Fraunhofer Institute for Microelectronic Circuits and Systems IMS
• Hager Electro GmbH & Co.KG
• VIVAVIS AG
• EEBUS Initiative e.V.

Forschungsgegenstand:
Das Projekt RESIGENT verfolgte das übergreifende Ziel, optimierte Schaltungen und Ladeprozesse an einer neuartigen Ladesäule über dezentrale, agentenbasierte Algorithmen zu ermöglichen, so dass neuartige, netzdienliche Funktionen durch den nicht-regulierten Strommarkt zur Verfügung gestellt werden können. Aus Sicht des Marktes (Vertriebs) werden auf Basis der Netzinformationen entsprechende Anreize (Incentives) an ein lokales Energiemanagement System (EMS), welches alle energierelevanten Endgeräte in der Liegenschaft bündelt und koordiniert, gesendet. Anstelle einer pauschalen Abschaltung aller Netzteilnehmer in einem überlasteten Abschnitt ist damit eine individuelle Fahrplanerstellung, unter Berücksichtigung von Stromtarifen + Netzrestriktionen möglich. Neben diesen kurativen Maßnahmen werden auch präventive Maßnahmen zur Erhöhung der Resilienz bzw. Erhaltung der Netzstabilität erarbeitet.

Die entwickelten Lösungen wurden in realen Szenarien in Verbindung mit einem flexiblen Stromtarif erprobt und bewertet. Die Ergebnisse werden als modulare Lösung in die Entwicklung innovativer Produkte der Entwicklungspartner unmittelbar einfließen. Ein erstes Produkt soll ein auf den Erkenntnissen des Projekt aufbauendes  Heimenergie­management­system (HEMS) mit standardisierter bidirektionaler Kommunikation sein.

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und
Klimaschutz (BMWK)

Strommarkt- und netzorientiertes Energie­management von flexiblen Verbrauchs­einrichtungen auf Basis resilienter Steuerungsfunktionen

Laufzeit: 01.07.2021 – 28.02.2025

Partner:

• Otto-Friedrich-Universität Bamberg, Lehrstuhl f. Wirtschaftsinformatik insb. Energieeffiziente Systeme aus Bamberg (Konsortialführer)
• Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Consolinno Energy GmbH, Regensburg
• Hoval GmbH, Aschheim
• BEN Energy GmbH, München (Enerlytica)

Forschungsgegenstand:
DigiSWM ist ein vom Freistaat Bayern gefördertes Projekt, in welchem sich die Partner  dem Thema Künstliche Intelligenz und fortgeschrittene Datenanalysen für ein Zusammenspiel von Strom, Wärme und Mobilität im Privatsektor widmen.

Die Integration erneuerbarer Energieträger im Privatbereich wird insbesondere durch die Kopplung der Verbrauchssektoren Strom, Wärme und Mobilität ermöglicht. Um die enormen Potentiale zu heben, müssen Energielösungen für den Privatbereich konsequent durchdacht werden. Durch die Sektorkopplung und die dafür erforderliche Digitalisierung steigt aber auch der Anspruch an die Akteure bei Entwicklung, Parametrierung, Optimierung und Vermarktung der Technologien. Umfangreiche Energiedaten (aus Systemen, Verbrauch und Verhalten) und KI-Verfahren können dabei helfen und neue Energiedienstleistungen ermöglichen, den Netzbetrieb optimieren und eine stärkere Verbreitung von Technologien für nachhaltige Energieversorgung fördern.

Im Projekt soll das Potenzial aus vorhandenen Energiedaten für solche Anwendungen nutzbar gemacht werden. Die validierte Big-Data-Analytics (BDA) Toolbox des Projekts wird Haushalte und Energieversorger mit Machine-Learning-Technologie unterstützen, um die Sektorkopplung voranzutreiben.

FuE Programm „Informations- und Kommunikationstechnologie“ des Freistaates Bayern

FEVER – Flexible Energy Production, Demand and Storage-based Virtual Power Plants for Electricity Markets and Resilient DSO Operation

Laufzeit: 01.02.2020 – 31.01.2024

Forschungsgegenstand:
FEVER ist ein Forschungs- und Innovationsprojekt, welches im Rahmen des Forschungsrahmenprogramms „HORIZON 2020“ von der Europäischen Kommission kofinanziert wird.

16 Partner aus 7 Ländern konzipieren und entwickeln gemeinsam Lösungen, die das Potential von Flexibilität bei der Erzeugung, der Speicherung und beim Verbrauch von Strom für ein optimales Betreiben von Stromnetzen nutzen.

Diese Lösungen werden Betreibern von Strom-Verteilungssystemen (sog. „DSOs“ = decentralised service operator) helfen, auf Basis fortschrittlicher Überwachungs- und Prognosealgorithmen ihre Netze optimal zu überwachen und den Austausch bzw. Handel von Flexibilität zu organisieren.

Weitere Details zum Projekt finden Sie in englischer Sprache auf der Projektwebsite.

Förderung:
Horizon 2020 – EU Rahmenprogramm für Forschung und Innovation (H2020-LC-SC3-2019-ES-SCC)

Laufzeit: 01.06.2020 – 30.06.2023

Forschungsgegenstand:
Das Forschungsprojekt eCREW ist ein internationales Verbundprojekt, welches über das Forschungsrahmenprogramm HORIZON 2020 von der EU kofinanziert wurde. Zehn wissenschaftliche- und Praxispartner aus sechs Ländern haben nutzerfreundliche Lösungen erarbeitet und getestet, mit denen Haushalte zukünftig in Energiegemeinschaften (sogenannten „eCREWs“) ihr eigenes Energienutzungsverhalten beobachten und effizienter gestalten können.

Vereinfacht dargestellt handelt es sich bei „eCREWs“ um Kundengruppen („Community Renewable Energy Webs“ = CREWs), in denen mehrere Haushalte  den (z.B. in PV – Anlagen einzelner Beteiligter) erzeugten Strom gemeinsam speichern und verbrauchen.  Zur Integration in eine CREW ist es unerheblich, ob ein Teilnehmer mit einer PV-Anlage als Stromerzeuger auftritt, mit einem Batteriespeicher die Möglichkeit der Stromspeicherung anbietet oder lediglich als reiner Stromkonsument durch den Verbrauch des lokal produzierten Ökostroms von den Vorteilen der Energiegemeinschaft profitieren will. Jeder leistet durch den vorrangigen Verbrauch lokal erzeugten Stroms einen wertvollen Beitrag und erzielt über die Gemeinschaft auch einen finanziellen Nutzen.

Weitere Details zum Projekt sowie ergänzendes Videomaterial finden Sie in englischer Sprache auf der Projektwebsite. Die im Projekt entwickelten Handlungsempfehlungen stehen hier zum Download zur Verfügung.

Förderung:
Horizon 2020 – EU Rahmenprogramm für Forschung und Innovation (H2020-LC-SC3EE-2019)

Aufbau und Betrieb der Versuchsanlage in Haßfurt für die CO2-Methanolsynthese

Laufzeit: 01.10.2018 – 30.09.2021

Partner:

• MAN Energy Solutions
• TU München
• SIEMENS AG

Forschungsgegenstand:
Die Herstellung und Nutzung strombasierter, erneuerbarer e-Fuels war lange nicht gesamtheitlich erforscht und demonstriert worden. Im angestrebten Verbundvorhaben sollte daher die komplette Prozesskette von der Erzeugung verschiedener e-Fuels, wie Wasserstoff (H2), Methanol (MeOH) und Oxymethylen­ethern (OME), bis hin zur energetischen Nutzung bei verschiedenen Einsatzzwecken (PKW, LKW, maritime und stationäre Großmotoren) studiert werden. Die Untersuchungen schlossen dabei sowohl technologische Entwicklungen als auch ökologische und wirtschaftliche Bewertungen ein. Durch die Verwendung von erneuerbarem H2 ist neben der Defossilisierung (Substitution von fossilen Kraftstoffen) eine Dekarbonisierung (Reduktion von im Kraftstoff gebundenem Kohlenstoff) möglich. Darüber hinaus wurde die System­dienlichkeit von Power-to-Fuel-Anlagen durch die Sektorkopplung im Stromsektor analysiert. Die gesamtheitliche Untersuchung der e-Fuels machte es möglich, durch intensive Zusammenarbeit und Austausch von Ergebnissen aus der Analyse der Produktions­prozessketten und der Motorenforschung ein optimales Gesamtkonzept zu identifizieren. Dem folgte die Aufgabe, eine Roadmap für die Einführung von e-Fuels mit dem Ziel zu erarbeiten,  bis 2030 bei PKW-Anwendungen und bis 2050 bei Großmotor­anwendungen einen entscheidenden Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen erreichen zu können.

Das Modul I setzt sich im Rahmen des Gesamtprojektes intensiv mit der Herstellung alternativer, strombasierter Kraftstoffe und der Einbindung der neuen Technologien in die Energiewirtschaft auseinander. Dies umfasst technologische Entwicklungen hinsichtlich Effizienz und Reduktion der Kosten von PtX-Anlagen, die Optimierung der Systemintegration von Elektrolyse und nachgeschalteter Synthese sowie eine Steigerung der Flexibilität des Gesamtsystems. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere Fluktuationen bei der Energiebereitstellung in den chemischen Prozessen zur Erzeugung von erneuerbaren Kraftstoffen Herausforderungen darstellen, die noch keine großtechnische Lösung gefunden haben. In diesem Zusammenhang werden sowohl systemanalytische, theoretische Studien als auch experimentelle Arbeiten durchgeführt. Die Ergebnisse aus Prozesssimulationen und Experimenten in kleinskaligen Laboranlagen sollen hierbei einen entscheidenden Beitrag leisten, um einen skalierbaren Festbettreaktor am MDT-Standort in Deggendorf aufzubauen und eine optimale technische Lösung des Reaktorsystems zu entwickeln. Unter Berücksichtigung der gewonnenen Er-kenntnisse zum optimalen Reaktorkonzept und entsprechender Fahrweisen soll eine gesamtheitliche Versuchsanlage bestehend aus CO2-Bereitstellung, Elektrolyse und Syntheseeinheit in Haßfurt entstehen. Mit dieser Anlage kann einerseits die Realisierbarkeit der Technologie demonstriert werden, andererseits dient der Betrieb der Anlage zur Untersuchung der Dynamik der Kopplung von Elektroly-se und Synthese, der Analyse von Lastwechsel­geschwindigkeiten und der Optimierung der Betriebs-weise. Die Ergebnisse sollen dazu dienen, Skalierungseffekte im Hinblick auf eine Großanlage zu analysieren, die Wirtschaftlichkeit der Technologie im Detail zu betrachten und letztlich die Marktreife zu erreichen.

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und
Energie

Systemdienst­leistungen aus der Nieder- und Mittel­spannungs­ebene

Laufzeit: 01.03.2015 – 31.03.2019

Partner:

• ASL Services GmbH
• TU Dortmund

Forschungsgegenstand:
Der voranschreitende Ausbau der dezentralen Stromerzeuger in der Nieder- und Mittelspannungsebene stellt die bestehenden Schutzkonzepte zur Frequenzstabilisierung vor neue Herausforderungen. Insbesondere bei Großstörungen muss sichergestellt sein, dass keine Photovoltaik- und Windenergieanlagen abgeschaltet werden, da diese einen systemstützenden Beitrag durch ihre Leistungseinspeisung liefern können. Innerhalb des Verbundvorhabens DeF-Neg untersuchten Forscher in diesem Zusammenhang, inwieweit Maßnahmen zur Frequenzstabilisierung in die Verteilnetze verlagert werden können.

Im Projekt erforschten Wissenschaftler einen Ansatz, die dezentrale Einspeisung aus erneuerbaren Energien und steuerbaren Lasten so gezielt zu schalten, dass diese das Netz stabilisieren können.

Die Besonderheit: Dank Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) ist es möglich, Systemdienstleistungen zur Frequenzstabilisierung dezentral zu erbringen. Ein weiteres Ziel des Projekts war, eine  Koordinierung von Lasten in Verteilnetzen und damit einen zukunftsfähigen Systemschutz zu gewährleisten, was bislang nicht möglich war.  Dafür entwickelten die Projektpartner im Projektverlauf die erforderlichen Betriebsmittel und erprobten sie in der Praxis. Die Verbundkoordination lag bei der TU Dortmund.

Der Partner ASL Services GmbH konzipierte ein dezentrales Frequenzrelais. Außerdem begleitete ASL  die Entwicklung der erforderlichen Kommunikationsinfrastruktur und den Feldtest.

Das Stadtwerk Haßfurt war für die Kommunikationskonzepte und die Demonstration der Testanlagen verantwortlich. Der Feldtest, in dem die entwickelten Komponenten in der Praxis getestet wurden, fand im Verteilnetz der Stadtwerke Haßfurt statt. Die Testanlagen wurden in einer Laborumgebung im August 2016 errichtet und ausführlichen Tests unterzogen. Der Feldversuch lief  vom Juni 2017 bis Februar 2019. Im Netz des Stadtwerks sind drei kleine Batteriespeicher mit speziell entwickelten Frequenz­relais installiert, deren Funktion zur dynamischen Bereitstellung von Leistung oder Bezug von Last sowie zur Frequenz­haltung im Rahmen des Projekts getestet wurden.

Sondervermögen „Energie- und Klimafonds“, Einzelplan 60, Kapitel 6092, Titel 68302, Haushaltsjahr 2018
0325686B

Nutzung von Wasserstoff als langzeitfähige Option für die Stromspeicherung

Laufzeit: 01.08.2017 – 31.08.2020

Partner:

• Institut für Energietechnik Amberg
• Städtische Betriebe Haßfurt

Forschungsgegenstand:
Im Rahmen eines Demonstrationsvorhabens der Städtischen Betriebe soll die bestehende Power-to-Gas Anlage um ein hochinnovatives Wasserstoff-Blockheizkraftwerk (H₂-BHKW) zur Rückverstromung des regenerativ gewonnenen Wasserstoffs erweitert werden, das über eine eigene Leitung aus der PtG-Anlage versorgt wird. Gegenüber dem bisher umgesetzten Stand der Technik erlaubt dies eine echte Rückverstromung des regenerativ gewonnenen Wasserstoffs ohne fossile Brennstoffanteile, wie es bei der bisher praktizierten Beimischung von Wasserstoff ins Erdgasnetz mit Rückverstromung über konventionelle BHKW der Fall ist.

Da sowohl die PtG-Anlage als auch das H₂-BHKW eine hohe Dynamik aufweisen, können mit dem Gesamtsystem Elektrolyseur – Speicher – H₂-BHKW Stromüberschüsse und Unterdeckungen aus der erneuerbaren Stromerzeugung im lokalen Bilanzkreis oder übergeordnet im Verteilnetz (Regelenergie) ausgeglichen werden.

Die Abwärme des BHKW kann im Gebietsumgriff der Power-to-Gas Anlage genutzt werden, z. B. über eine Wärmeanbindung des angrenzenden Gebäudebestands oder der Industriebetriebe. Dies ermöglicht eine optimale Wärmeintegration des Blockheizkraftwerks mit maximaler Gesamteffizienz.

Der Anwendungsfall in Haßfurt demonstriert in idealer Weise, wie auf Basis verfügbarer Technologien eine bidirektionale Sektorkopplung Strom-Gas dargestellt werden kann, die aufgrund ihrer hohen Dynamik eine maximale Flexibilität in der Anwendung aufweist und künftig eine tragende Rolle bei der Integration erneuerbarer Energien im lokalen Versorgungsnetz übernehmen kann.

Das Demonstrationsvorhaben wird von den Städtischen Betrieben GmbH im Verbund mit einem Forschungs- und Entwicklungsprojekt des Stadtwerks Haßfurt GmbH beantragt. Die Investition in das H₂-BHKW erfolgt durch die Städtischen Betriebe, die u. a. auch für die Investitionen in die Nahwärmeversorgung in Haßfurt zuständig sind. Das Stadtwerk Haßfurt ist als Tochterunternehmen der Städtischen Betriebe für den Betrieb des elektrischen Verteilnetzes und des Gasnetzes in Haßfurt zuständig und damit der künftige Anwender der Power-to-Gas und H₂-BHKW-Technologie. Im Rahmen des FuE-Projekts des Stadtwerks Haßfurt sollen die Systemzustände und das Betriebsverhalten des H₂-BHKW in Verbindung mit der PtG-Anlage im Praxisbetrieb untersucht und Betriebsstrategien sowie technisch und wirtschaftlich optimierte Fahrweisen für das System entwickelt werden.

Für die wissenschaftliche Begleitung des Verbundvorhabens soll das Institut für Energietechnik IfE GmbH an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden eingebunden werden. Parallel zum Demonstrationsvorhaben plant das IfE die Beantragung eines eigenständigen industriellen Forschungsvorhabens, im Rahmen dessen – ausgehend von der Demonstrationsanlage – Technologien für die weitere Optimierung der Wasserstoff-BHKW-Technologie untersucht werden sollen.

Bayerisches Energieforschungsprogramm, Teil: Forschung und Entwicklung
44-6665a2/116/1-EFP-1704-0002

Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell

Laufzeit: 01.04.2018 – 31.03.2021

Partner:

• Stadtwerke Radolfzell
• Easy Smart Grid GmbH
• EIFER Karlsruhe
• ISC Konstanz

Forschungsgegenstand:
Im Projekt „SoLAR“ soll demonstriert werden, wie die Nutzung fluktuierender erneuerbarer Energien im Rahmen eines dezentral organisierten Energiesystems auf besonders einfache, allgemein akzeptierte und wirtschaftliche Weise maximiert werden kann. Mit ca. 7000 Einwohnern, einer Einwohnerdichte von 260 Personen/km2, die dem deutschen Durchschnitt entspricht, und einer ebenso Deutschland-typischen Gebäudestruktur im Wohn- und Dienstleistungsgewerbebereich bietet sich Allensbach als Modell für die Energiewende in diesem Sektor an. Das demonstrierte System stellt dabei keine Insellösung dar, sondern ein auch allgemein im europäischen Netzverbund netzzonenübergreifend anwendbares Prinzip.

Allensbach ist eine Gemeinde am Bodensee mit 7000 Einwohnern und ehrgeizigen Klimaschutzzielen. Wegen seiner repräsentativen Bevölkerungsdichte und Gebäudestruktur kann und möchte sie ein Beispiel für eine erfolgreiche Energiewende in Deutschland sein.

Im vom Baden-Württembergischen Umwelt- und Energieministerium geförderten  Demonstrations­projekt SoLAR werden in einer Liegenschaft 22 Haushalte mit der Technologie von Easy Smart Grid ausgestattet. Lokale Stromerzeugung mit PV und einem kleinen Blockheizkraftwerk wird mit Wärmepumpen, Stromtankstellen für E-Fahrzeuge und besonders ausgestatteten Hausgeräten zusammengefasst, um die schwankende Erzeugung Erneuerbarer auszugleichen. Die Technologie von Easy Smart Grid schafft einen lokalen Energiemarkt, der einerseits maximale Nutzung lokal erzeugter Energie und andererseits geringste Speicher- und Steuerungs­komplexität und damit –kosten ermöglicht. Das Stadtwerk Haßfurt unterstützt dieses Projekt als assoziierter Partner und trägt mit Fachwissen aus bisherigen Pilotprojekten und zu Entwicklungen der Energiewirtschaft bei.

Erste Simulationen lassen Einsparungen von 75 % der CO2-Emissionen der Gebäude bei Nutzung verfügbarer Technologie und ohne höhere Energiekosten erwarten. Übertragen auf die Gemeinde Allensbach können durch Ersatz herkömmlicher Brennstoffe für Heizung und Verkehr durch Strom, sowie intelligentes, dezentrales Energiemanagement, rund 80 % der benötigten Energie aus erneuerbaren Quellen lokal erzeugt und mit dem bestehenden Verteilnetz transportiert werden.

Förderaufruf Smart Grid und Speicher

Impedanzregler und Dezentrales Engpassmanagement zur Autonomen Leistungsfluss­koordinierung

Laufzeit: 01.08.2016 – 31.12.2020

Partner:

• TU Dortmund
• ACCANTAS
• PSI Software AG
• ASL Services
• Stadtwerke Kelheim

Forschungsgegenstand:
Das übergeordnete Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines reaktiven Engpassmanagementsystems für Hoch- und Mittelspannungsnetze. Unter der kombinierten Betrachtung energietechnischer und kommunikationstechnischer Aspekte wird ein Gesamtsystem entwickelt, durch welches die Netzinfrastruktur auf der Hochspannungs- und Mittelspannungsebene besser ausgenutzt und die Notwendigkeit konventionellen Netzausbaus somit reduziert werden kann. Durch eine Erhöhung der Flexibilität bei Betrieb und Planung des Stromnetzes werden wechselnde Einspeisesituationen besser beherrschbar, sodass ein sicherer und stabiler Netzbetrieb erreicht werden kann.

Die hierfür notwendige kommunikative Vernetzung zwischen Agenten, Impedanzreglern, zentralen Leistellen und dezentralen Flexibilitäten wird auf Basis neuartiger Vernetzungskonzepte durch den Lehrstuhl für Kommunikationsnetze erforscht und erprobt. Der Fokus liegt hierbei auf dem Vergleich von vermaschten Vernetzungskonzepten und Vernetzungskonzepten mit direkter Weitverkehrskommunikation im Kontext der Agenten-basierten Leistungsflussregelung im Energienetz. Neben einer simulativen und labortechnischen Analyse wird das entwickelte System abschließend im Rahmen eines Feldversuchs evaluiert.

Unsere Ziele in diesem Projekt sind:

• Entwicklung eines neuen reaktiven Engpassmanagementsystems für Hochspannungsnetze, welches alle zur Verfügung stehenden Möglichkeiten der Leistungsflussregelung in einer koordinierten Weise berücksichtigt.
• Berücksichtigung der im MS-Netz befindlichen Flexibilitäten.
• Untersuchung von Möglichkeiten zur Leistungsflussregelung durch Einspeise-management, die Zu-/Abschaltung von Leitungen, als auch den Einsatz von konventionellen Leistungsflussreglern auf der NS- und MS-Ebene.
• Erarbeitung der relevanten Anforderungen des Netzbetreibers.
• Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen den Netzebenen (NS, MS, HS).

6. Energieforschungs­programm der Bundesregierung Deutschland

Hybride Kompensations­anlage für die Erbringung von Systemdienst­­leistungen in Mittelspannungsnetzen

Laufzeit: 01.09.2017 – 30.06.2022

Partner:

• TU Dortmund
• Horstmann & Schwarz
• FAPS
• SWW Wunsiedel GmbH
• Fraunhofer Umsicht
• Consolinno ENERGY
• Stadtwerke Kelheim
• ABO WIND
• Stornetic
• bayernwerk

Forschungsgegenstand:
Die zunehmende Integration dezentraler Erzeugungsanlagen in Mittel- und Niederspannungsnetzen erfordert die Erweiterung und Ertüchtigung der elektrischen Netze. Die Netzbetreiber sind hierbei bestrebt, erforderliche Netzerweiterungen aus wirtschaftlichen Gründen mit möglichst geringem Aufwand zu realisieren. Daher werden die Netze zunehmend an ihren Auslegungs­grenzen betrieben. Ebenso steigt die räumliche Ausdehnung insbesondere der Mittelspannungs-Netze und damit auch der technische Aufwand zum Beispiel zur Fehlerbehandlung. Der Einsatz intelligenter Betriebsmittel kann hier einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, notwendige Netzausbau­maßnahmen zu reduzieren oder zumindest zu verzögern und damit Kosten einzusparen.

Ziel des Projektes war die Entwicklung und Realisierung einer hybriden Kompensationsanlage sowie deren Erprobung im Verteilnetz in Haßfurt. Im Gegensatz zu den heute eingesetzten Komponenten ist dieser in der Lage, in Mittelspannungs­verteilnetzen verschiedenartige Systemdienst­leistungen mit einer einzigen Anlage bereitzustellen. Zu den Aufgaben zählten die Erdschlussstrom­kompensation, insbesondere unter Berücksichtigung neuer Anforderungen wie der Kompensation höherfrequenter Harmonischer Schwingungen und Wirkstromanteile, die Oberschwingungs­kompensation, die Stabilisierung des Netzes durch Einspeicherung und Rückspeisung von Energie bei variierender regenerativer Einspeisung sowie die Blindleistungs­kompensation.

Das System umfasste einen multifunktionalen Umrichter, ein Speichersystem bestehend aus einer RedOx-Flow-Batterie und einem Schwungmassen­speicher sowie die entsprechenden Mess-, Steuerungs- und Kommunikations­einrichtungen. Durch die Kombination von Speichersystemen mit unterschiedlichen Eigenschaften – RedOx-Flow-Batterien zur längerfristigen Speicherung und Bereitstellung größerer Energiemengen und Schwungmassen­speichern zur kurzfristigen Speicherung und Bereitstellung größerer Leistungen – kann ein solches System flexibel auf wechselnde Anforderungen bezüglich Wirk- und Blindleistungs­management reagieren.

6. Energieforschungs­programm der Bundesregierung Deutschland

Laufzeit: 01.09.2017 – 30.06.2022
Feldversuch: bis 28.02.2021

Projektwebsite: sit4energy.eu

Forschungsgegenstand:
Ziel des SIT4Energy Vorhabens war, zu demonstrieren, wie integriertes Energiemanagement für Prosumer-Szenarien durch eine intelligente IT-Lösung realisiert werden kann. Dazu wurden ein intelligenter mobiler Empfehlungsdienst mit einem kontextbasierten Benachrichtigungsdienst sowie ein Smart Energy Dashboard für intuitive visuelle Analysen von Effizienzpotentialen in der lokalen Energieerzeugung und dem Energieverbrauch entwickelt. Das umfasste auch eine nutzerfreundliche Präsentation der Ergebnisse und Hinweise zur Auslotung der Energiesparpotentiale, um die Nutzerakzeptanz sicherzustellen. Die entwickelten Lösungen wurden in Feldtests mit ausgewählten Nutzergruppen in zwei unterschiedlichen klimatischen Regionen (Griechenland, Deutschland) implementiert und evaluiert.

Im Detail wurden folgende Projektziele realisiert:

• Entwicklung und Evaluation von IT-basierten Services und Geschäftsmodellen für ein integriertes Energiemanagement in Prosumer-Szenarien.
• App Entwicklung mit intelligentem Empfehlungssystem.
• Pilottest mit ausgewählten Kunden in unserem Versorgungsgebiet.
• Entwicklung eines Geschäftsmodells zur zielgerichteten Verbreitung solcher IT-basierter Services bei kleinen regionalen Energieversorgern.

Das Vorhaben wurde in Zusammenarbeit von zwei Forschungspartnern (Hochschule Stralsund, CERTH – Griechisches Zentrum für Forschung und Technologie) mit einem  KMU (ITML G.P.) aus Griechenland durchgeführt. Dies ermöglichte den Transfer der entwickelten Lösungen in neue kommerzielle Angebote des beteiligten KMU, uns als Stadtwerke in Deutschland und eines innovativen IT-Dienstleistungs- und Softwareentwicklungsunternehmens. Die Validierung der Piloten diente als Vorbereitung für die Übernahme der entwickelten Lösungen durch das Stadtwerk Haßfurt. Wir werden das System als Grundlage für die Modernisierung unseres Leistungsangebotes  und als Marketing-Schaufenster für die kommerzielle Verwertung  verwenden. Die Forschungs- und Hochschulpartner (CERTH, HOST) werden die Ergebnisse für wissenschaftliche Publikationen, die Entwicklung neuer Projekte und den Transfer in Lehre und Beratung für die regionalen KMU nutzen.

Deutsch-Griechisches F&I Programm

Laufzeit: 01.11.2016 – 31.10.2019
Feldversuch: 01.06.2018 – 31.10.2019

Projektwebsite: www.encompass-project.eu

Forschungsgegenstand:
Effektive und nutzerfreundliche digitale Systeme, um Energieverbrauchsdaten verständlich zu machen (für Privathaushalte, Schulen, öffentliche Gebäuden, Energieunternehmen und Gebäudemanager) und um Sie darin zu unterstützen, Energie effizient zu nutzen – mit Kosteneinsparungen und ohne Einschränkung Ihres Wohlbefindens.

Das ist das Ziel des europäischen Horizon2020 Projekts enCOMPASS (Collaborative Recommendations and Adaptive Control for Personalized Energy Saving – Kooperative Empfehlungen und Adaptive Steuerung für individuelles Energiesparen, www.encompass-project.eu) welches, koordiniert von der Universität Politecnico di Milano, in den nächsten drei Jahren einen integrierten sozio-technischen Energiesparansatz entwickeln wird.

Das Erreichen der Nachhaltigkeitsziele der EU bis zum Jahr 2020 wird nicht nur technische Interventionen erfordern, sondern auch eine Änderung des individuellen Energieverbrauchsverhalten. Das Projekt wird beispielhaft zeigen, wie dies mit einer offenen Plattform erreicht werden kann, die folgende Aspekte integriert:

1. Anzeige von nutzergenerierten Informationen und Verbrauchsdaten, die durch intelligente Stromzählersysteme gemessen werden;
2. Intuitive Benutzeroberflächen, um die gesammelten Daten verständlich darzustellen;
3. Spielerische Bildung zu Nachhaltigkeitsthemen;
4. Integration mit intelligenten Gebäudeautomations- und -kontrollsystemen.

Die Plattform wird das Herz des neuen Systems bilden, welches Stromversorger befähigen soll, ihre eigenen Energiesparlösungen zu entwickeln oder zu integrieren und innovative nutzerorientierte Dienste nutzen zu können.

EnCOMPASS wird beispielhaft in drei verschiedenen europäischen Gebieten mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen (feuchtes Kontinentalklima in Haßfurt, Deutschland, Mediterranes Klima in Athen und Thessaloniki, Griechenland, und subkontinentales Klima in Gambarogno, Schweiz) und in drei unterschiedlichen Gebäudetypen (Privathaushalte, Schulen und öffentlichen Gebäude) getestet.

Das System soll soziale, wirtschaftliche und umweltrelevante Auswirkungen haben, die über experimentelle Ansätze hinausgehen, da der holistische Ansatz auch in anderen Kontexten angewandt werden kann.

Horizon 2020 – EU Rahmenprogramm für Forschung und Innovation (EE-2016-RIA-IA)

Laufzeit: 01.03.2018 – 31.02.2012

Projektwebsite: www.easyres-project.eu

Forschungsgegenstand:
EASY-RES is a Horizon 2020 research project devoted to improving EU energy security by allowing very high penetration (up to 100%) of Renewable Energy Sources (RES) in the grid with simultaneous decommission of large Synchronous Generators (SG) driven by conventional fuels. The high RES penetration will be achieved by making their variable generation more predictable and grid friendly.

Horizon 2020 – EU Rahmenprogramm für Forschung und Innovation (LCE-07-2017)