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Systemansätze und -komponenten für cross-sektorale Netze

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Zusammenfassung

Effiziente Transportnetze für Gas, Elektrizität und Wasser sind von größter Bedeutung, die industrielle Produktion mit ihrem umfänglichen Ressourcenbedarf nicht mehr wegzudenken. Um unsere Ansprüche und Sicherheitsvorstellungen in Balance zu Ressourcenknappheit und Klimaschwankungen zu bringen, braucht es Systemansätze für sektorübergreifende Optimierungen. Hierzu sind Konversionstechnologien (Power‐to‐X) aber auch Flexibilitätsoptionen (Speicher) notwendig. Neben den erforderlichen Technologien werden hier zwei ineinandergreifende Ansätze, welche der Entscheidungsfindung, Planung und dem Betrieb dienen, beschrieben. Aus technologischer Sicht geht es um die Entwicklung von Cross‐Energy‐Technologien und ihre Einbringung als Komponenten in cross‐sektorale Netze. Zur Optimierung aus Sicht der Netze wird ein Ansatz zur Modellierung, Simulation und Analyse relevanter Energiekreisläufe und ihrer Komponenten erläutert mit dem Ziel eine fundierte Entscheidungsunterstützung zu bieten. So unterschiedlich der Startpunkt jeweils ist, beide Ansätze gehören zusammen und sollen in der Praxis konvergieren.

Silodenken überwinden: Cross‐sektorale Energietechnologien und Netzwerke spartenübergreifend betrachten ermöglichen neue Optimierungspotenziale

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Notes

  1. 1.

    Cross‐sektoral bedeutet sektor‐ oder bereichübergeifend (https://www.bmvit.gv.at/service/glossar/c/crosssektoral.html).

  2. 2.

    Häufig auch Power2Heat.

  3. 3.

    Häufig auch Power2Gas.

  4. 4.

    Häufig auch Power2Liquid.

  5. 5.

    PEM steht für Proton Exchange Membrane (Protonen‐Austausch‐Membran).

  6. 6.

    Unter dem unscharfen Begriff „Überschussstrom“ wird im allgemeinen Strom verstanden, für den es regional keine Verwendung gibt, was dazu führt, dass entweder die regenerative Erzeugungsanlage abgeregelt wird oder aber mit extrem geringen oder sogar negativen Preisen für den Strom versucht wird für diesen eine andere Verwendung zu finden.

  7. 7.

    Vgl. Ausfelder et al. (2015), Buddenberg (2016).

  8. 8.

    Vgl. Bergins et al. (2015).

  9. 9.

    „[…] Für die spezifischen Treibhausgasemissionen von Kraftstoffen nach Anlage 1 Buchstabe a und b ist der in Anlage 1 hinterlegte Wert in Kilogramm Kohlenstoffdioxid‐Äquivalent pro Gigajoule nur dann zugrunde zu legen, sofern ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien nichtbiogenen Ursprungs für die Herstellung der Kraftstoffe nach Absatz 1 eingesetzt wurde und der Strom nicht aus einem Netz nach § 5 Nummer 26 des Erneuerbare‐Energien‐Gesetzes vom 21. Juli 2014 (BGBl. I S. 1066), das durch Artikel 9 des Gesetzes vom 26. Juli 2016 (BGBl. I S. 1786) geändert worden ist, in der jeweils geltenden Fassung, entnommen wurde […]“.

  10. 10.

    Vgl. Buddenberg (2016).

  11. 11.

    Residuallast ist die verbleibende Last nach Abzug von EE und Must‐run Kapazitäten.

  12. 12.

    Vgl. EEG (2000, § 8,1 und 2).

  13. 13.

    Vgl. EEG (2016).

  14. 14.

    Annahme 1000 km Transportentfernung und 10 m/s Gasgeschwindigkeit.

  15. 15.

    Vgl. Scheibe und Weimann (1999), Aymanns et al. (2008).

  16. 16.

    Vgl. Rogalla und Wolters (1994), Stevanovic et al. (2009).

  17. 17.

    Vgl. Milano (2015), Zimmerman und Murillo‐Sanchez (2015).

  18. 18.

    Wie bspw. Bazaraa und Shetty (1979), Bertsekas (1999), Avriel (2003), Fletcher (2013).

  19. 19.

    Vgl. Murtagh und Saunders (1978), Gill et al. (2005), Wächter und Biegler (2006), Nocedal und Wright (2006), Belotti et al. (2013).

  20. 20.

    Vgl. Gay (2005).

  21. 21.

    Vgl. Baumanns et al. (2012), Clees (2012, 2016), Clees et al. (2016a, 2016b, 2016c, 2016d).

  22. 22.

    Vgl. Gay (2005).

  23. 23.

    Vgl. Fourer et al. (2002).

  24. 24.

    Vgl. Modelica (2012).

  25. 25.

    Für ein allgemeines Konzept für Transportnetzwerke, siehe Clees (2012), effiziente und numerisch stabile neue algorithmische Entwicklungen werden in Clees et al. (2016c, 2016d) diskutiert.

  26. 26.

    Vgl. Clees et al. (2016c, 2016d).

  27. 27.

    Vgl. Clees et al. (2016c, 2016d).

  28. 28.

    Vgl. Clees et al. (2016a, 2016b, 2016c, 2016d).

  29. 29.

    Vgl. Clees (2016) mit Anwendungen im Gastransport.

  30. 30.

    Veröffentlichung in Artikelform noch ausstehend.

  31. 31.

    Leibniz‐Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften.

  32. 32.

    SuperMUC ist ein Supercomputer des Leibniz‐Rechenzentrums in Garching bei München; die Endung „MUC“ wurde dem IATA‐Code des Münchner Flughafens entlehnt.

Literatur

Verwendete Literatur

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Authors and Affiliations

  1. Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen, Deutschland

    Prof. Dr. Christian Doetsch

  2. Fraunhofer SCAI, Sankt Augustin, Deutschland

    Dr. rer. nat. Tanja Clees

Authors
  1. Prof. Dr. Christian Doetsch
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  2. Dr. rer. nat. Tanja Clees
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  1. Fiduiter Consulting , Ottobrunn, Bayern, Germany

    Oliver D. Doleski

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Doetsch, C., Clees, T. (2017). Systemansätze und -komponenten für cross-sektorale Netze. In: Doleski, O. (eds) Herausforderung Utility 4.0. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-15737-1_17

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