Projekt FlexMex
Zukünftigen Lastausgleich im Stromsystem untersuchen
Projekt FlexMex
Zukünftigen Lastausgleich im Stromsystem untersuchen
Modellgestützte Szenarioanalysen der zukünftigen Entwicklung von Energieversorgungssystemen kommen oft zu abweichenden Ergebnissen und Schlussfolgerungen, wenn unterschiedliche Modelle verwendet werden. Dies kann durch heterogene Eingangsdaten und durch inhärente Unterschiede in den Modellformulierungen verursacht werden. Die Darstellung von Technologien zur Umwandlung, Speicherung, Nutzung und dem Transport von Energie wird in umfassenden Systemmodellen in der Regel stilisiert, um die Größe des mathematischen Problems zu begrenzen, und kann sich zwischen den Modellen erheblich unterscheiden.
Mehr Verständnis für technisch-strukturelle Flexibilitäten
Das Team des Forschungsvorhabens FlexMex hat im Rahmen der Projektlaufzeit umfangreiche Erkenntnisse zu den Zusammenhängen von Modellierungsansätzen und Modellergebnissen bei der Abbildung und Analyse von technisch-strukturellen Flexibilitäten in zukünftigen Stromsystemen gewonnen. Durch das systematische Vergleichen systemanalytischer Modelle innerhalb eines definierten Experiments mit harmonisierten Eingangsdaten haben die Projektpartner über zahlreicher Szenarienrechnungen unterschiedlicher Komplexität eine umfassende Datengrundlage für die Ergebnissynthese erzeugt.
Die übergeordneten Ziele waren die systematische Bewertung unterschiedlicher Modellierungsansätze von Energiesystemmodellen und die Quantifizierung von Modellunsicherheiten. Hierfür hat das Projektteam vielversprechende Modellansätze für die Analyse zeitlich und räumlich aufgelöster Zukunftsenergiesysteme zukünftige Stromversorgung in Deutschland verglichen.
Der Schwerpunkt lag auf der Bewertung des Einsatzes verschiedener Lastausgleichsoptionen im Jahresverlauf. Die betrachteten Lastausgleichsoptionen umfassten den internationalen Stromaustausch, Strom-zu-Strom-Speicher, regelbare Kraftwerke und Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen, Lastmanagement sowie die zentralen Technologien der flexiblen Sektorenkopplung (unter anderem Batterieelektromobilen, Wärmepumpen und Elektrolyseuren).
Der Modellvergleich ist anhand des ermittelten Bedarfs nach verschiedenen Lastausgleichsoptionen sowie der jährlichen Auslastung aller betrachteten Anlagen im Stromsystem erfolgt. Darüber hinaus haben die Projektpartner die Systemkosten und die Abregelung fluktuierender erneuerbarer Stromerzeugung verglichen.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Anwendung von neun Stromsektor-Modellen in einem systematischen Vergleich
- Berücksichtigung von vereinfachten Testfällen und vollständig harmonisierten Eingangsdaten
- Vereinfachte Testfälle, um die Auswirkungen von Modellunterschieden nachvollziehbarer zu machen
- Die größten Unterschiede in der Technologiemodellierung sind für Lastmanagement, Wasserkraftwerke und batteriebetriebene Elektrofahrzeuge aufgetreten
- Die analysierte Modellvielfalt ermöglicht die Identifizierung geeigneter Modellierungsansätze
Einflussfaktoren auf die Modellergebnisse
Der Modellvergleich in FlexMex setzte sich aus zwei, aufeinander aufbauenden Teilen zusammen. Im ersten Teil des Vergleichs stand die detaillierte Analyse der Auswirkung von Unterschieden in den Modellierungsansätzen und der Abbildung einzelner Technologien im Vordergrund. Dafür wurden die betrachteten Lastausgleichsoptionen unter Verwendung identischer Eingangsdaten jeweils einzeln in einem stark vereinfachten System betrachtet. Im zweiten Teil des Modellvergleichs wurden alle Lastausgleichsoptionen gemeinsam und folglich auch deren vielfältige Wechselwirkungen betrachtet. Damit wurde die sich aus der Modellwahl ergebende Unsicherheit in den Ergebnissen quantifiziert.
In beiden Teilen hat das Forscherteam bewertet, wie sich die Modelleigenschaften auf die berechneten Ergebnisse ausgewirkt haben.
FlexMex hat auf den Eingansgdaten und Ergebnissen des Vorgängerprojekts RegMex aufgebaut. Innerhalb des Vorhabens wurde bereits einen Modellvergleich zu Lastausgleichsoptionen im kleineren Maßstab durchgeführt. (ml)
Projektpartner
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. – Institut für Technische Thermodynamik
- Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung, DIW Berlin (Institut für Konjunkturforschung) – Abteilung Energie, Verkehr, Umwelt (EVU)
- FfE Forschungsstelle für Energiewirtschaft
- Reiner Lemoine Institut
- Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen – Fakultät 6 – Elektrotechnik und Informationstechnik – Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA)
- Universität Duisburg-Essen – Fakultät für Wirtschaftswissenschaften – Lehrstuhl für Energiewirtschaft
- Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie
- Universität Stuttgart – Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik – Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER)
Weitere Modellexperimente
Förderung
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) fördert das Projekt FlexMex innerhalb des Schwerpunkts Systemanalyse. Den Rahmen dafür bildet das 7. Energieforschungsprogramm. Hier finden Sie weitere Informationen zur Forschungsförderung.
