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Stofflicher Speicher
BMWi
Versorgungsnetze 4.10.2016

Konvergenz von Strom- und Gas
© iStock, Shutterstock

Erneuerbare mit Strom- und Gasnetzen koppeln

Im Projekt KonStGas untersuchten die Wissenschaftler, welche Potenziale

zur Integration von erneuerbaren Energien sich durch die Kopplung der

Energienetze ergeben. Dazu modellierten sie die Energieströme der

gesamten Energieversorgungsstruktur, bewerteten diese

volkswirtschaftlich und leiteten dann Handlungsempfehlungen für die

Anpassung der Energieinfrastrukturen und des zukünftigen Energiemarktes

ab.

Projektstatus Projekt abgeschlossen
Projektlaufzeit August 2013 bis September 2016

Die Energieversorgung ändert sich rapide von einer verbrauchs- zu einer angebotsgesteuerten Struktur. Entscheidend ist daher der Aufbau von Speichertechnologien und -kapazitäten. Neben den Lösungsansätzen auf der Stromseite, wie Batteriespeicher und Netzausbau, bietet die Kopplung mit der Gasinfrastruktur große Chancen für ein optimiertes Gesamtenergiesystem. Die Chancen der Kooperation der Netze liegen vor allem bei der Power-to-Gas-Technologie sowie der Speicherfunktion und der großen Transportkapazität der Gasinfrastruktur. In diesem Projekt wird untersucht, welche Potenziale zur Integration von erneuerbaren Energien sich durch die Kopplung der Energienetze ergeben. Dazu werden die Energieströme der gesamten Energieversorgungsstruktur modelliert, volkswirtschaftlich bewertet und Handlungsempfehlungen für die Anpassung der Energieinfrastrukturen und des zukünftigen Energiemarktes abgeleitet.

  • Power-to-Gas dienst als Schittstelle zwischen Strom- und Gasnetz. © DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH
  • Konvergenz von Strom- und Gas © iStock, Shutterstock

Anlass des Projektes sind die stark gestiegenen EE-Energiemengen, die insbesondere in den norddeutschen Regionen zu einem deutlichen Überschuss zwischen EE-Stromerzeugung und regionalem Verbrauch führen. Der gehemmte Ausbau der Stromnetze lässt erwarten, dass es zunehmend Netzinstabilitäten geben wird und daraus folgend Abschaltungen von EE-Stromerzeugern. Die Ziele sind deshalb eine gemeinsame dynamische Simulation von Strom- und Gasnetzen zur Identifizierung von Synergien in der Energiespeicherung. Dazu gehören die Positionierung und Dimensionierung von Koppelpunkten der Netze über Power-to-Gas-Systeme sowie Gaskraftwerke. Die technischen Simulationen gehen einher mit Analysen des Energiemarktes zur Einordnung von wirtschaftlichen Geschäftsmodellen und den Einflüssen auf die Volkswirtschaft für den Zeitrahmen bis in das Jahr 2050. Die Koordination des Verbundprojekts liegt bei der DBI-Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg. Darüber hinaus sind weitere 12 Forschungsinstitute beteiligt. Das Projekt wird durch ein Industriekonsortium aus Strom- und Gasnetzbetreibern begleitet. Die Laufzeit beträgt 38 Monate, das Projekt endet im September 2016.

Augenmerk liegt auf Energieinfrastruktur und -märkten

Dieses Projekt zeichnet sich dadurch aus, dass das gesamte Energiesystem, sowohl die Energieinfrastrukturen auf der Gas- und der Stromseite als auch die Energiemärkte hinsichtlich der Szenarien, Eingangsdaten und Annahmen aufeinander abgestimmt modelliert werden und somit ein für das Gesamtsystem optimales Ergebnis zu erwarten ist. Dazu wird die Entwicklung des Energiesystems einmal ohne und einmal mit Kopplung modelliert, um den Einfluss der Kopplung und insbesondere der Power-to-Gas-Technologie auf die Integration der EE bewerten zu können.

Die Ergebnisse des Projektes zeigen die Potenziale der Kopplung von Strom- und Gasnetzen für den Transport und die Speicherung von EE-Strom. In dem Projekt werden bestehende Assets berücksichtigt sowie notwendige Ausbauszenarien analysiert und damit die zukünftigen Kosten für die saisonale Energiespeicherung spezifiziert. Es werden Handlungsempfehlungen für politische und wirtschaftliche Entscheidungsträger formuliert. Das Projekt hat einen Studiencharakter und soll tragfähige volkswirtschaftlich sinnvolle Geschäftsmodelle aufzeigen. Es zeigt damit Möglichkeiten für eine langfristige Wandlung des Energiesystems auf.

Meilensteine

Meilenstein 1: Es werden die Entwicklungsszenarien und deren Rahmenbedingungen entwickelt.
--> Der Meilenstein wurde am 30. Januar 2014 durch einen öffentlichen Workshop abgeschlossen.

Meilenstein 2: Nach einem Jahr sind die Ausgangsdaten zusammengestellt und die Modelltechnologien finalisiert. Die Entwicklung der Teilmodelle läuft an.
--> Der Meilenstein ist abgeschlossen.

Meilenstein 3-5: Nach 18 Monaten sind die Teilmodelle zu den Strom- und Gasnetzen sowie zum Energieversorgungsmodell erarbeitet und verifiziert.
--> Die Meilensteine sind abgeschlossen.

Meilenstein 6: Nach 2 Jahren sind die Szenarien überarbeitet und die ersten Ergebnisse aus den Modellen liegen vor.
--> Der Meilenstein ist unmittelbar vor dem Abschluss.

Meilenstein 7: Nach 2,5 Jahren liegen die Modellergebnisse, Handlungsempfehlungen und Roadmap vor und werden in einem öffentlichen Abschlussworkshop diskutiert.
--> Der Abschlussworkshop findet am 22. September 2016 in Berlin statt.

Teilvorhaben

Im Teilprojekt A - Stromnetze werden Stromnetzmodelle weiterentwickelt, um dynamische Verhältnisse aus fluktuierender Erzeugung, Kapazitäten und Reaktionsmöglichkeiten konventioneller Kraftwerke sowie Bedarf und die Kopplungspunkte zwischen Strom- und Gasnetz abzubilden. Das Ziel ist die netzknotenscharfe Auflösung von Erzeugung und Bedarf mit Schwerpunkt auf Deutschland, aber auch die Berücksichtigung des europäischen Strommarktes.

Im Teilprojekt B - Gasnetze werden Modelle auf der Gastransport- und der Verteilnetzebene weiterentwickelt, um die Kapazitäten zur Aufnahme Erneuerbarer Energien sowie die zukünftige Bedarfsstruktur und langfristige Netzentwicklung bei zunehmender Konvergenz der Netze zu berechnen. Es werden Transportnetze mit Verbindungen in das europäische Ausland und exemplarisch regionale Gastransport- und Verteilnetze betrachtet.

Im Teilprojekt C - Energieversorgungssystem wird ein einheitlicher Szenariorahmen festgelegt und für die Teilmodelle spezifiziert. Die Ergebnisse aus den Teilprojekten A und B werden zusammengeführt und Szenarien für das gesamte Energiesystem berechnet. Der Schwerpunkt bei der Modellentwicklung liegt in der Integration von Power-to-Gas-Anlagen. Ein wesentliches Ergebnis ist die Ermittlung von CO2-Einsparungspotenzialen und monetären Aufwendungen für das Energiesystem.

Im Teilprojekt D - Bewertung der Modellergebnisse und Handlungsempfehlungen werden die Ergebnisse aus den ersten drei Teilprojekten analysiert und bewertet. Dazu werden positive Ansätze und Hemmnisse aus dem regulatorischen Rahmen und den Marktstrukturen herausgearbeitet und Handlungsempfehlungen abgeleitet.

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

Projektadressen

Ansprechpartner
Weitere Adressen

Infobox

Forschungsförderung

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