Fortschrittliche Technologien und Dienstleistungen zur Erschließung des Flexibilitätspotenzials im Energiebereich
Der europäische Binnenmarkt hat sich als Reaktion auf die steigende Stromnachfrage erheblich gewandelt. In jüngster Zeit hat es eine Verlagerung hin zur dezentralen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, zur variablen Stromnachfrage und zur Elektrifizierung des Heizungs- und des Verkehrssektors gegeben. Das daraus resultierende Energiesystem ist durch erhebliche Versorgungsschwankungen und eine erhöhte Nachfrageelastizität gekennzeichnet. Diese dynamische Landschaft bringt operative Herausforderungen mit sich, insbesondere für die rund 2 350 kleinen und mittleren Verteilernetzbetreiber, die das physische Stromversorgungsnetz und die Mehrzahl der Markttransaktionen miteinander verbinden. Das EU-finanzierte Projekt FLEXIGRID wurde ins Leben gerufen, um eine integrierte Architektur zu entwickeln, mit der sich die Energieflexibilität effektiv verwalten lässt. Diese Architektur umfasste vier Schlüsselebenen: Markt, IKT, Netz und Kundschaft. „In die Architektur sind mehrere Energiequellen und -dienstleistungen integriert, eine Funktion, die über herkömmliche Energiemanagementsysteme hinausgeht. Dazu gehören Batteriestromspeicher, Aufladen von Elektrofahrzeugen, nachfrageseitige Steuerung und variable Erzeugung, um intelligente Stromnetze zu schaffen, die sich an die dynamische Energielandschaft anpassen können und gleichzeitig eine erschwingliche und sichere Energieversorgung gewährleisten“, erklärt Projektkoordinator Magnus Andersson. „Der Schwerpunkt lag auf der Entwicklung und Erprobung lokaler Marktmechanismen, um Anreize für Flexibilität zu schaffen, insbesondere um Netzengpässe abzumildern und den lokalen Energiebedarf auszugleichen.“
Erprobung von Technologien in Demonstrationsanlagen
Das Team von FLEXIGRID richtete Teststandorte in Bulgarien, Schweden, der Schweiz und der Türkei ein, die die Möglichkeit boten, innovative Energielösungen unter verschiedenen Marktbedingungen zu validieren. Diese Bedingungen trugen dazu bei, dass die Projektaktivitäten skalierbar und replizierbar sind und den Wissenstransfer erleichtern. Der Schwerpunkt der Projektaktivitäten lag auf Netzüberwachung, -steuerung und -flexibilisierung sowie dem lokalen Energieaustausch. Das Projektteam konzentrierte sich auch auf Blockchain-basierte Energiedienstleistungen und Flexibilitätsmaßnahmen, die durch lokale Energiespeicherung und erneuerbare Quellen bereitgestellt wurden.
Ganzheitliche Ansätze für das Engpassmanagement
Zu den demonstrierten Technologien gehören eine IoT-Plattform für Verteilernetze, auf der Daten von allen Demonstrationsstandorten integriert sind, sowie ein Instrument für Engpassprognosen und ein lokaler Flexibilitätsmarkt zur Vereinfachung des Engpassmanagements. Zudem „entwickelten wir die Peer-to-Peer-Plattform eFlex für Flexibilitätshandel, die auf Blockchain-Technologie basiert. Dieses System ermöglicht es Verteilernetzbetreibern, mit kleinen Prosumenten zu interagieren, um Flexibilitätsdienstleistungen zu kaufen, um netzbezogene Probleme wie Netzengpässe und Überlastung von Transformatoren zu bewältigen“, betont Andersson. Zu den weiteren Entwicklungen im Rahmen von FLEXIGRID gehörten die Bereitstellung von Finanzplandiensten, eine Plattform für das Management von Elektrofahrzeugen, ein Steuerungssystem, das Flexibilitätsdienstleistungen für dezentrale Energie-Ressourcen anbietet, sowie ein Leitfaden, der es Verteilernetzbetreibern ermöglicht, Flexibilitätsdienstleistungen zu implementieren.
Theoretische Fortschritte
Die Projektpartner entwickelten im theoretischen Bereich eine Reihe von neuen Werkzeugen und Algorithmen. Dazu gehörten ein Algorithmus zur Prozessgestaltung für die Flexibilitätsbeschaffung und den Dispatch sowie ein Algorithmus zur Netzzustandsschätzung des Verteilernetzes, der das Problem der nicht beobachtbaren Netze auf Verteilungsebene löst. Darüber hinaus entwickelten sie ein Instrument zur Quantifizierung der Verfügbarkeit und Sicherheit verschiedener Flexibilitätsressourcen sowie für die optimale Zuweisung und den Dispatch von Flexibilitätsdienstleistungen. Ein Algorithmus für die Rekonfiguration des Netzes und die fehlerbedingte Inselbildung bietet eine flexible Option für Verteilernetzbetreiber. Schließlich wurden ein fortschrittlicher Algorithmus für das Batteriemanagement und ein Instrument für Engpassprognosen in Verteilernetzen entwickelt.
Mehrere Vorteile in verschiedenen Bereichen
Die Fortschritte von FLEXIGRID betreffen verschiedene Bereiche. Die FLEXIGRID-Lösungen erhöhen durch die bessere Ausnutzung der Kapazität des Verteilernetzes für erneuerbare Energiequellen die Flexibilität und verringern Netzengpässe. Es wird erwartet, dass die aufgezeigten Lösungen politische Entscheidungen beeinflussen und wertvolle Fallstudien für die künftige Forschung liefern werden. Das Projektteam gewährleistet die Übertragbarkeit seiner Lösungen auf künftige Verteilernetze durch seine Finanzplandienste und einen Schritt-für-Schritt-Leitfaden für die Umsetzung von Flexibilitätslösungen. Darüber hinaus ebnet FLEXIGRID den Weg für neue Finanzierungsmöglichkeiten im Zusammenhang mit Flexibilitätsdienstleistungen und unterstützt die weitere Entwicklung und den Einsatz innovativer Energielösungen.
Schlüsselbegriffe
FLEXIGRID, Verteilernetzbetreiber, Verteilernetz, erneuerbare Energie, Netzengpass, Blockchain, Peer-to-Peer-Flexibilitätshandel