MEO - Modellexperimente in der operativen Energiesystemanalyse

Untersuchungsgegenstand

In der Energiesystemanalyse werden Fragen hinsichtlich der Ausgestaltung unseres Energiesystems untersucht. Ein prominentes Beispiel hierfür ist die Ermittlung von kostenoptimalen Ausbaupfaden zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Die gefundenen Antworten bilden in der Energiepolitik eine wichtige Grundlage für die Erarbeitung regulatorischer Maßnahmen. Aufgrund von Komplexität und Umfang der untersuchten Systeme müssen bei der Modellierung jedoch Vereinfachungen vorgenommen werden, bspw. hinsichtlich der zeitlichen und räumlichen Auflösung von Energieerzeugung und -verbrauch oder der Netzinfrastrukturen. Hierdurch bleibt in der klassischen Energiesystemanalyse teilweise offen, welche operativen Auswirkungen die gefundenen Antworten im realen System haben.

Die zur Schließung dieser Lücke benötigten Ansätze unterscheiden sich von solchen der klassischen Energiesystemanalyse, welche eine strategische Ausrichtung aufweist. Sie werden daher im Folgenden unter dem Begriff operative Energiesystemanalyse subsumiert. Hierzu zählen beispielsweise Modelle, mit denen der Betrieb von Stromnetzen in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung simuliert werden kann, um zu ermitteln, wie sich bestimmte Erzeugungsstrukturen auf die Spannungsniveaus auswirken. Es ist offensichtlich, dass derartige Modelle als Ausgleich für die höhere Auflösung nur einen geringeren Systemumfang abbilden können. Daher fokussieren die Modelle der operativen Energiesystemanalyse jeweils bestimmte Teilaspekte des Energiesystems, wie zum Beispiel die Modellierung von Betriebsstrategien für virtuelle Kraftwerke oder die Auswirkungen von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen auf (räumlich hoch aufgelöste) Wärme- und Stromnetze.

Dort, wo Modelle der operativen Energiesystemanalyse untereinander Überschneidungen aufweisen, stellt sich zunächst die Frage, ob sie bei gleichgearteten Fragestellungen auch die gleichen Antworten liefern. Dies zu beantworten ist erstes Ziel des hier beschriebenen Vorhabens. Das zweite Ziel ist es, im Falle von Differenzen zu ermitteln, worin diese begründet liegen. Dabei sind nicht nur die Modelle selbst, sondern auch das methodische Vorgehen zur Modellerstellung und Simulation in Betracht zu ziehen. Die darauf aufbauende Identifikation von individuellen Optimierungspotenzialen ist das dritte Ziel. Da die operative Energiesystemanalyse noch ein recht junger Forschungsbereich ist, existiert darüber hinaus Klärungsbedarf, welches Modell sich für welche Untersuchungen besonders eignet und welches methodische Vorgehen sich empfiehlt. Die Beantwortung dieser Fragen stellt das vierte Ziel des Vorhabens dar.

Partner

  • Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Softwaretechnik (Prof. Dr. Stefan Eicker), Universität Duisburg-Essen
  • Helmut-Schmidt-Universität Hamburg – (IfA)
  • Universität Kassel (e2n)
  • Bergische Universität Wuppertal (EVT)
  • Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE)
  • Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. (GWI)
  • Fraunhofer-Gesellschaft/ Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE)
  • Hochschule Offenburg (INES)
  • Institut für Informatik (OFFIS)

Projektförderung

Die Universität Duisburg-Essen wird im Rahmen des dreijährigen Projekts gefördert durch die Bundesrepublik Deutschland. Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Christian Derksen

Dipl.-Ing.

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