Projekt SWARM - Virtueller Großspeicher im Test

Die Softwarearchitektur des Simulationsbaukastens i7-AnyEnergy für die Simulation hybrider Energiesysteme

Interaktives Hausmodell erstellt mit i7-AnyEnergy

Forschungsgegenstand:

Der Lehrstuhl für Informatik 7 entwickelte ein Simulationsmodell für intelligente Energiesysteme, welches das Zusammenspiel von verschiedenen Erzeugern, Verbrauchern und Speichern durch Informations-  und Kommunikationstechnik in Verteil- und Übertragungsnetzen, abbildet. Das Modell ermittelt die technischen Auswirkungen der Speicher auf die Netze und zum anderen den ökonomischen Nutzen für die Haushalte und die Investitionsbereitschaft der Nutzer.

Ansprechpartner:

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Informatik 7 | Rechnernetze und Kommunikationssysteme
Prof. Dr. Reinhard German
Martensstr. 3
91058 Erlangen
Tel:       +49 9131 85-27916
Email:   Reinhard.German@fau.de

Angesichts der zunehmenden installierten Leistung von erneuerbaren Energieanlagen werden die heutigen und zukünftigen elektrischen Energiesysteme vor große Herausforderungen gestellt. Künftig werden nicht nur konventionelle Großkraftwerke zur Frequenzregelung beitragen, sondern zunehmend auch Kleinspeicherverbunde. Das bedeutet, dass Batteriespeichersysteme (BSS) zukünftig in die Bereitstellung von Primärregelleistung eingebunden werden.

Forschungsgegenstand:
Für die N-ERGIE AG und Caterva GmbH wurde das Zusammenspiel zwischen Energiesystemen und Speichern hinsichtlich des stationären und dynamischen Betriebsverhaltens in Verteilnetzen und der Frequenzstabilität in Übertragungsnetzen untersucht. Mittels Netzberechnungen wurden dabei die Wechselwirkungen zwischen Speichern und Stromnetz simuliert und anhand von Messungen überprüft. Es wurde untersucht, in welchem Maße sich der Einsatz von Speichersystemen auf den künftigen Umfang von Netzausbaumaßnahmen in Verteil- und Übertragungsnetzen auswirken. 

Das Hauptaugenmerk der Untersuchungen lag sowohl auf den Betriebs- und Planungsaspekten von Verteilnetzen als auch auf dem Frequenzregelverhalten in Übertragungsnetzen. Einerseits wurde das Zusammenspiel zwischen PV, Speichersystemen und Verteilnetzen der Main-Donau-Netzagentur (MDN) analysiert; andererseits standen die Analysen zur Auswirkung von Verbundspeichern auf die Frequenzregelung in heutigen und zukünftigen Energiesystemen bei den Simulationen in Übertragungsnetzen im Fokus.

Ergebnisse:

• Anhand der Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass Speicher das Frequenzverhalten in positiver Weise beeinflussen. In den Versuchen hinsichtlich eines relativen Lastsprungs von 50 MW konnte die dynamische sowie die stationäre Frequenzabweichung mit steigender Speichergröße deutlich reduziert werden. Durch den Einsatz eines 35 MW-Speichers verringerte sich die Frequenzabweichung um bis zu 15%.
• Ebenso nimmt die benötigte Regelleistung durch konventionelle Kraftwerke ab, je mehr Leistung durch das Speichersystem bereitgestellt wird. Aufgrund der geringen Reaktionszeit (ca. 1,5 s) des Speichers wird das Leistungsungleichgewicht zudem schneller ausgeglichen, als ohne Einsatz von Speichern. Diese können mit Hilfe eines BSS um ca. 7% gesenkt werden.

Ansprechpartner:
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Elektrische Energiesysteme
Prof. Dr.-Ing. Matthias Luther
Cauerstr. 4 | Haus 1
91058 Erlangen
Tel:       +49 9131 85-67540
Email:   Matthias.Luther@fau.de

Forschungsgegenstand:

Dieses Teilprojekt befasst sich mit der Investitionsbereitschaft privater Haushalte in Kleinspeicheranlagen. Durch verhaltensökonomische und experimentale Methoden wurden im Rahmen einer mehrstufigen Panelbefragung umfangreiche Umfragedaten gewonnen. Mit der Zuhilfenahme von korrelationsbasierten Clusteralgorithmen konnten dabei vier Kundentypen mit unterschiedlichen Anspruchshaltungen identifiziert werden: finanziell, sicherheits-, idealistisch und multilateral orientierte Speicherkunden. Die Ergebnisse verschiedener Random-Forest-Analysen deuten zudem darauf hin, dass Investitionsbereitschaft und -treiber in den vier Gruppen divergieren und zielgruppenspezifische Fördermaßnahmen die vermehrte Nutzung von Kleinspeicheranlagen unterstützen können.

Dabei wurden folgenden Fragestellungen nachgegangen.

• Welche Faktoren treiben die Akzeptanz, Adoption und Diffusion vernetzter Stromspeicher unter potenziellen Investoren?
• Unterscheiden sich Anwender systematisch hinsichtlich ihrer Anforderungen an einen Batteriespeicher?

Ergebnisse:

• Im Prozess der Entscheidungsfindung sind finanzielle Aspekte besonders betont – vor allem die Möglichkeit zur Senkung der eigenen Stromkosten.
• Potenzielle Investoren unterscheiden sich systematisch hinsichtlich ihrer Erwartungshaltung an die Eigenschaften eines Stromspeichers. Vier verschiedene Anspruchsgruppen wurden identifiziert: finanziell orientierte, sicherheitsorientierte, idealistisch und multilateral orientierte Haushalte.
• Sowohl Investitionstreiber als auch die Bereitschaft zur Investition sind in diesen Segmenten unterschiedlich ausgeprägt. Zielgruppenspezifisches Marketing und Förderung sind angeraten, um die Marktdurchdringung elektrischer Energiespeicher zu stimulieren.
• Ältere Kunden, die der Energiewende grundsätzlich positiv gegenüberstehen und der eigenen Versorgungssicherheit eine hohe Bedeutung beimessen, sind besonders investitionsaffin.

Ansprechpartnerin:

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Volkswirtschaftslehre, insbes. Wirtschaftstheorie
Prof. Dr. Veronika Grimm
Lange Gasse 20
90403 Nürnberg
Tel:       +49 911 5302-224
Email:   Veronika.Grimm@fau.de