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www.ffe.de/mona
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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Umweltfaktoren als Motivation für ganzheitlichen Vergleich
Bilder:
Thomas Kraft
Eric Ward
Andreas Trepte
Kreuzschnabel
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www.ffe.de/mona
Einordnung des Projekts in „die Energiewende“ Zie
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Netzin
tegra
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Ern
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ien
Ausbau dezentraler Erzeuger
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www.ffe.de/mona
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
nah
men
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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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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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www.ffe.de/mona
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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Auswirkungen einer Elektrifizierung von Mobilität und Wärmebereitstellung für Verteilnetze
Am Beispiel Durchdringung der haushaltsüblichen Sektorkopplungsmaßnahmen Power2Heat und Elektrofahrzeuge
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
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 (0 %)
elektrische Wärme (0 %)
"klassische" Haushaltslast
©FfE BMWi-30 MONA_eV_00100
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
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 (25 %)
elektrische Wärme (25 %)
"klassische" Haushaltslast
Gesamtlast
©FfE BMWi-30 MONA_eV_00101
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
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
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
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
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
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 (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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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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www.ffe.de/mona
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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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.
Kriterium Traf
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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