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BMWi
Zentrales Energiemanagement 9.1.2017

Durch das Zusammenspiel von Stromerzeugern und Verbrauchern können Lastverschiebungen genutzt werden, die sich wie ein virtueller Speicher auswirken.
© TU Dortmund

Die Stadt als Speicher

Wenn Stromerzeuger und Verbraucher einer Stadt über ein zentrales Managementsystem zusammenarbeiten, entsteht durch Verschiebepotenziale ein virtueller Energiespeicher für das Energiesystem. Ein Konsortium aus Wissenschaft, Industrie und kommunaler Unternehmen entwickelte im Projekt „Stadt als Speicher“ ein Managementsystem, das KWK-Anlagen, Wärmepumpen, Nachtspeicherheizungen, PV-Batterien und weitere Anlagen bündelt.

Projektstatus Projekt abgeschlossen
Speichereffekt Temperaturänderung (Sensible Wärme), Reversible chemische Reaktionen
Entwicklungsgegenstand Hilfseinrichtungen (Optimierung des Beriebsverhaltens bereits vorhandener elektrischer und thermischer Speicher)
Projektlaufzeit Dezember 2013 bis November 2017

Im dem Verbundvorhaben werden in städtischen Gebieten vorhandene Flexibilitätspotentiale erschlossen und nutzbar gemacht. Dies erfolgt durch Bündelung von KWK-Anlagen, Wärmepumpen, Nachtspeicherheizungen, PV-Batterien und weiterer flexibler Erzeugungs- und Verbrauchseinrichtungen in einem zentralen Managementsystem. Unter Berücksichtigung der individuellen Randbedingungen der Anlagen, des lokalen Netzzustandes sowie den Anreizen der Elektrizitätsmärkte wird das Betriebsverhalten der Anlagen wirtschaftlich optimiert. Das sowie die hierzu entwickelte IKT-Infrastruktur werden anschließend in den Modellregionen Herten und Wunsiedel demonstriert und so für die beteiligten Stadtwerke verfügbar gemacht.

Durch den fortschreitenden Wandel des deutschen Energiesystems wird aus ökonomischer und technischer Sicht ein Ausbau elektrischer Speicherkapazitäten notwendig. Ein großes Speicherpotential versteckt sich derzeit ungenutzt in verschiedensten Anlagen in den Verteilnetzen. Durch Bündelung zu einem virtuellen Energiespeicher kann dieses Potential für den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien genutzt werden. Dieser Herausforderung stellt sich ein Konsortium aus Wissenschaft, Industrie und kommunaler Unternehmen, bestehend aus der Bittner+Krull Softwaresysteme GmbH, der Robert Bosch GmbH, dem Fraunhofer Institut UMSICHT, der Universität Duisburg-Essen, der TU Dortmund, den Hertener Stadtwerken und der SWW Wunsiedel GmbH. Die Laufzeit des Projektes beträgt vier Jahre.

Speicher identifizieren

Besonderes Augenmerk liegt auf der Erschließung bereits vorhandener, bisher jedoch nicht genutzter Speichermöglichkeiten. Insbesondere in kommunalen Unternehmen befindet sich eine Vielzahl von Erzeugungsanlagen, deren Flexibilität bisher nicht aktiv genutzt wird. Im Projekt werden diese verteilten Speichermöglichkeiten identifiziert und durch ein zentrales Managementsystem zu einem virtuellen Großspeicher gebündelt. Gleichzeitig wird die Eignung verschiedener Anlagentypen und die Wirtschaftlichkeit von Speichererweiterungen, passende Geschäftsmodelle sowie die Übertragbarkeit auf andere urbane Regionen untersucht. Zur Garantie einer sicheren und verlässlichen Kommunikation mit den Einzelanlagen wird zudem eine IKT-Lösung entwickelt. So wird die Stadt zum Speicher für die Energiewende.

Anders als herkömmliche Speicher unterliegt ein virtueller Energiespeicher Einschränkungen, die sich aus der primären Versorgungsaufgabe der Einzelanlagen ergeben. Um den Betrieb des virtuellen Speichers auf die Erfordernisse der Strommärkte anzupassen, wird eine umfassende Betriebsoptimierung entwickelt. Diese ermittelt den optimalen Speichereinsatz unter Berücksichtigung der Anlagenrestriktionen, dem Zustand des lokalen Verteilnetzes und den Anforderungen des Energiemarktes und wirkt somit als Koordinator des virtuellen Speichers.

Modellregionen als Keimzelle

Das in diesem Projekt entwickelte Konzept soll im Anschluss an das Projekt in den Modellregionen verbleiben und als Keimzelle für eine wirtschaftliche und ökologische Anschlussnutzung dienen. Mögliche Geschäftsfelder sind hierbei zentrale und dezentrale Energiemanagementsysteme sowie Contracting-Modelle zur lokalen Wärmebereitstellung. Aus diesem Grund ist der gesamte Projektverlauf auf eine möglichst effiziente Umsetzung des Projektkonzeptes ausgerichtet.

Projektstatus

Das Projekt befindet sich derzeit in der konzeptionellen Phase, in der die zu bündelnden Anlagen in den beiden Modellregionen des Projektes identifiziert werden. Gleichzeitig werden die notwendigen Koordinationsalgorithmen zum optimierten Betrieb des virtuellen Energiespeichers entworfen und die notwendige Kommunikationsinfrastruktur angepasst und erprobt. Nach Abschluss der Konzeptionierungsphase Anfang 2016 geht in das Projekt  in die Demonstrationsphase über, in der der virtuelle Energiespeicher in zwei Modellregionen über ein Jahr in der Praxis betrieben wird.

Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

23. Oktober 2017
E-Mobility Power System Integration Symposium

24. Oktober 2017
Wirtschaftliche Energiespeicher

7. November 2017
Energiespeicher & Wärmepumpentechnologie

» Alle Termine

Infobox

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.