Open Source Simulationswerkzeug für Energienetz: Innovation in der Energieplanung
Letztes Update: 28. Juni 2024
Der Artikel beleuchtet den Wandel in der Energiewelt und die Rolle datengestützter Geschäftsmodelle. Er zeigt, wie Open Source Simulationswerkzeuge innovative Lösungen für die Planung und Optimierung von Energienetzen bieten.
Wandel in der Energiewelt und datengestützte Geschäftsmodelle simulieren
Herausforderungen durch dezentrale Energiequellen
Die Energiewelt befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel. Eine wachsende Zahl dezentraler Energiequellen wie Solaranlagen und Verbraucher wie Wärmepumpen stellt das elektrische Verteilnetz vor immense Herausforderungen. Gerade für kleinere Stadtwerke und Netzbetreiber fehlen oft die Möglichkeiten, diese Veränderungen zu simulieren und sich auf die neue Energiewelt einzustellen. Hier setzt das Projekt VISE-D an, das von einem Forschungskonsortium entwickelt wird.
Das Projekt VISE-D: Ein Open Source Simulationswerkzeug für Energienetz
Im Projekt VISE-D arbeiten die Universität zu Köln, die TH Köln und die Ruhr-Universität Bochum an einem Open Source Simulationswerkzeug für Energienetz. Dieses Tool soll es ermöglichen, neue datengestützte Geschäftsmodelle zu entwickeln und die Auswirkungen von Veränderungen im Netz zu ermitteln. Prof. Dr. Marc Oliver Bettzüge von der Universität zu Köln erläutert: „Wir entwickeln ein leicht zugängliches und übertragbares Modell von Stromverteilnetzen. Es bildet vielfältige technische und ökonomische Aspekte ab, einschließlich des Nutzungsverhaltens.“
Netz- und Marktmodell: Eine ganzheitliche Betrachtung
Im Fokus der Analysen steht das Niederspannungsnetz, also die unterste Ebene des Stromnetzes. Da dessen Gestalt je nach Siedlungsstruktur sehr unterschiedlich sein kann, verwenden die Projektpartner Benchmark-Netze, die sich in anderen Projekten bewährt haben. Darauf aufbauend werden Stromerzeuger und -verbraucher sowie weitere Anlagen wie Photovoltaik-Anlagen, Batteriespeicher, Wärmepumpen oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge im Netz simuliert. Zudem fließen Faktoren wie Netzzustand und Wetterdaten ein.
Das Marktmodell
Neben diesem Netzmodell entsteht im Projekt ein Marktmodell. Dazu sollen zunächst die Akteur*innen des digitalen Energiesystems wie Endverbraucher oder Stadtwerke sowie deren Präferenzen und Bedürfnisse analysiert werden. Anschließend werden Modelle erstellt, um individuelle Interessenslagen abzubilden und den Effekt von neuen Tarifmodellen oder politischen Maßnahmen wie der CO2-Bepreisung zu ermitteln.
Ein risikoarmer Experimentierraum
„Durch diese ganzheitliche Betrachtung von Netz und Markt und der zahlreichen technischen, sozioökonomischen sowie wirtschaftlichen Aspekte können wir eine Vielzahl von Fragestellungen und die verschiedenen Spannungsfelder adäquat adressieren und erforschen. Das Simulationstool wird ein risikoarmer Raum sein, in dem Marktteilnehmer*innen die richtigen Weichenstellungen in einer sich verändernden Energiewelt vorab erproben können“, sagt Prof. Dr. Thorsten Schneiders von der TH Köln.
Praktische Anwendungsmöglichkeiten
In den vergangenen Jahren sind immer mehr Solaranlagen als dezentrale Erzeuger sowie Wärmepumpen und Ladestationen für E-Autos als große Verbraucher an ein Netz angeschlossen worden, das dafür ursprünglich nicht ausgelegt ist. Ziehen die Verbraucher zeitgleich Strom aus dem Netz, droht Instabilität. „Dieser konkreten Problemlage kann durch einen geeigneten regulatorischen Rahmen begegnet werden, etwa indem die Versorger unterschiedliche Tarife anbieten, z.B. mit günstigem Nachtstrom, damit E-Autos eher in dieser Zeit geladen werden, oder mit der stärker invasiven Möglichkeit für Netzbetreiber, Wärmepumpen per Fernzugriff netzdienlich abzuschalten – beide und noch viele weitere Optionen lassen sich mit unserem Tool testen“, sagt Prof. Dr. Andreas Löschel von der Ruhr-Universität Bochum.
Über das Projekt VISE-D
Das Projekt „VISE-Smart Data: Mehrwertgenerierung durch Energiedaten – Trends & Transformationsprozesse“ wird im Rahmen des Virtuellen Instituts Smart Energy (VISE) durchgeführt, einer NRW-weiten interdisziplinären Forschungsplattform unter der Leitung der TH Köln und der Ruhr-Universität Bochum. Das Energiewirtschaftliche Institut an der Universität zu Köln leitet das Teilprojekt VISE-D und verantwortet die Themen Regulatorik und Marktgeschehen. Das Cologne Institute for Renewable Energy der TH Köln untersucht die Auswirkungen auf die technische Infrastruktur, während der Lehrstuhl für Umwelt-/Ressourcenökonomik und Nachhaltigkeit der Ruhr-Universität Bochum das Nutzungsverhalten und Ansätze zur Verhaltensmodellierung untersucht. VISE-D wird unterstützt durch die assoziierten Partner Stadtwerke Troisdorf GmbH, Beenic Buildings Intelligence GmbH, BDEW-Landesgruppe NRW, ASEW GbR und SME Management GmbH. Fördermittelgeber ist das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen.
Die Rolle der TH Köln
Die TH Köln zählt zu den innovativsten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften. Sie bietet Studierenden sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland ein inspirierendes Lern-, Arbeits- und Forschungsumfeld in den Sozial-, Kultur-, Gesellschafts-, Ingenieur- und Naturwissenschaften. Zurzeit sind rund 23.500 Studierende in etwa 100 Bachelor- und Masterstudiengängen eingeschrieben. Die TH Köln gestaltet Soziale Innovation – mit diesem Anspruch begegnen wir den Herausforderungen der Gesellschaft. Unser interdisziplinäres Denken und Handeln, unsere regionalen, nationalen und internationalen Aktivitäten machen uns in vielen Bereichen zur geschätzten Kooperationspartnerin und Wegbereiterin.
Fazit: Ein Blick in die Zukunft
Der Wandel in der Energiewelt ist unaufhaltsam und stellt alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Das Open Source Simulationswerkzeug für Energienetz, das im Rahmen des Projekts VISE-D entwickelt wird, bietet eine vielversprechende Möglichkeit, diesen Wandel aktiv zu gestalten. Durch die Simulation von Netz- und Marktmodellen können neue datengestützte Geschäftsmodelle entwickelt und die Auswirkungen von Veränderungen im Netz ermittelt werden. Dies ermöglicht es insbesondere kleineren Stadtwerken und Netzbetreibern, sich auf die neue Energiewelt einzustellen und die richtigen Weichenstellungen vorzunehmen.
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