Referenzprojekt Universal Smart Energy Framework

Referenzprojekt Universal Smart Energy Framework

Das Referenzprojekt „Universal Smart Energy Framework“ (USEF) in Zusammenarbeit mit dem Netzbetreiber Stedin Netbeheer B.V. hat zum Ziel, unter Einsatz von Venios Energy Solution (VES) ein integriertes Smart Grid zu schaffen, in dem Anbieter und Nutzer von Flexibilitäten effizient miteinander verknüpft werden. Dadurch soll eine optimierte Netzbewirtschaftung verwirklicht und der Netzausbaubedarf reduziert werden.

Was sind Flexibilitäten? Wie können sie geschaffen und für die Netzbewirtschaftung genutzt werden?

Als Flexibilitäten bezeichnet man Potentiale zur Verschiebung bei Verbrauch und Einspeisung auf der Verteilnetzebene, die intelligent genutzt werden können, um Verbrauch und Einspeisung besser aufeinander abzustimmen und Einspeisespitzen oder Verbrauchsspitzen abzufedern. Auf lokaler Ebene kann eine aktive Steuerung von Nachfrage und Angebot durch die Nutzung von Flexibilitäten zu einer verbesserten Netzstabilität beitragen und den Netzausbaubedarf reduzieren.

Damit diese Flexibilitäten für eine aktive Steuerung zur Verfügung stehen, müssen zuerst rechtliche und technologische Grundlagen geschaffen werden: Nachfrageseitig können z.B. für den Endkunden Anreize zur selbstständigen Verschiebung oder Minderung des Verbrauchs zu bestimmten Zeiten über eine Flexibilisierung des Strompreises gesetzt werden. Im Bereich der größeren Erzeuger und Verbraucher, wie Solarparks oder Industrieunternehmen, kann eine Einbindung in die aktive Netzsteuerung durch den Versorger über vertragliche Vereinbarungen umgesetzt werden. Auch Speichertechnologien können zur Lastverschiebung genutzt werden, indem in Zeiten hoher Einspeisung Speicherkapazitäten geladen werden, die in Zeiten hoher Last wiederum genutzt werden können.
Darüber hinaus ist die grundlegende Voraussetzung für die Nutzung der zur Verfügung stehenden Flexibilitäten im Verteilnetz eine ausreichende Transparenz über Einspeisung und Verbrauch auf dieser Ebene. Auf einer ausreichenden Datenbasis erlauben Einspeise- und Verbrauchsprognosen die Vorhersage von Kapazitätsüberschüssen und -engpässen im Netz, die durch eine Verknüpfung mit den zur Steuerung zur Verfügung stehenden Flexibilitäten aktiv ausgeglichen werden können (Abbildung 1).


Abbildung 1 – Prinzip des USEF-Projekts zur Nutzung von Flexibilitäten

Die Herausforderungen im Projekt „Universal Smart Energy Framework“ sind typisch für die Energiewende

Durch eine Zunahme an einzelnen PV-Anlagen und deren Einspeisung in das Niederspannungsnetz wird das niederländische Stromnetz zunehmend belastet, was zu Kapazitätsproblemen führt. Hinzu kommt eine steigende Zahl an Elektrofahrzeugen und Ladesäulen, welche auf der Verbrauchsseite die Leitungskapazität an ihre Grenzen bringt.

Der Netzbetreiber Stedin Netbeheer B.V. in Rotterdam hat diese Problematik in seinem Netzbereich erkannt und setzt in dem Projekt USEF auf ein aktives Netzmanagement durch die Nutzung von Flexibilitäten zur Reduzierung von Überlastungssituationen im Niederspannungsnetz. Hierbei sind zum einen rechtliche Fragestellungen zu vertraglichen Vereinbarungen relevant, die es erst ermöglichen, Flexibilitäten, die in Industrie und Haushalten vorhanden sind, nutzen zu können. Zum anderen müssen technologische Herausforderungen bewältigt werden, um das Angebot und die Nachfrage an Flexibilitäten effizient und zeitgenau zu verknüpfen.

Das „Universal Smart Energy Framework“ (USEF) als Rahmen vertraglicher Vereinbarungen für ein integriertes „Smart Grid“

Bei dem „Universal Smart Energy Framework“ (USEF), nach dem auch das Projekt mit dem Netzbetreiber Stedin Netbeheer B.V. benannt ist, handelt es sich um ein rechtliches Rahmenwerk zur Schaffung eines integrierten „Smart Grids“. Das Rahmenwerk wurde von der USEF-Stiftung, einer Non-Profit Organisation bestehend aus sieben Unternehmen aus dem „Smart Energy“-Umfeld, entwickelt: ABB, Alliander, DNV GL, Essent, IBM, ICT Automation und Stedin.

In dem Rahmenwerk werden die Akteure eines „Smart Grid“, ihre Rollen und die vertraglichen Vereinbarungen festgelegt und definiert. Damit dient es als rechtliche Grundlage für die Umsetzung der Projektziele und für weitere „Smart Energy“-Produkte und -Services, die darauf aufbauen können.

Venios Energy Platform macht Flexibilitäten sichtbar und nutzbar

Die Venios Energy Platform (VEP) ist in dem Projekt der zentrale, technologische Baustein zur Identifikation und Nutzung von Flexibilitäten unter USEF. Dabei dient VEP zur Netzsicherheitsanalyse, Generierung von Flexibilitätsinformationen und Netzsteuerung.

Für die Netzsicherheitsanalyse wird das relevante Verteilnetz mit allen Verbrauchern und Erzeugern durch Verwendung bestehender Messdaten kombiniert mit Modellen in VEP kostenoptimal abgebildet und eine Netzzustandsberechnung durchgeführt. Durch die Verknüpfung der verschiedenen Informationen des Verteilnetzes (Messdaten, Netzinformationen, Verbrauchsprognoseinformationen, Last- und Erzeugungsprognosen) kann dieses als Gesamtsystem betrachtet werden, um Netzengpässe und mögliche Flexibilitäten zu erkennen und technisch nutzbar zu machen. Hierfür generiert der Optimierungsalgorithmus von VEP Flexibilitätsinformationen, die zur Netzsteuerung an die Erzeugungseinheiten im USEF-Framework gesendet werden und auf dessen Basis Erzeuger situativ hinzu- oder abgeschaltet werden können.

Zur Gewährleistung der Datensicherheit werden verschlüsselte Übermittlungskanäle und ein Datensicherheitssystem genutzt. Der modulare Aufbau von VEP erlaubt im weiteren Projektverlauf die Integration und Steuerung von weiteren Smart Grid Technologien, wie Speichern, regelbaren Ortsnetztransformatoren oder Smart Metern, sowie eine einfache Ausweitung auf weitere Netzbereiche über die des aktuellen Projektbereichs hinaus.

Die Einbindung von VEP in das Gesamtsystem wird in der folgenden Abbildung 2 dargestellt.


Abbildung 2 – Rolle von Venios im Gesamtsystem (Quelle: Stedin Netbeheer B.V.)

Ausblick auf die Entwicklung des Verteilnetzes durch die Nutzung von Flexibilitäten

Die mit dem Projekt verfolgten Ziele haben eine weitreichende Wirkung auf das gesamte System rund um das Stromverteilnetz. Zum einen schafft das Einbinden und Beteiligen aller Akteure in das Gesamtsystem „Smart Grid“ Anreize und Akzeptanz für die Nutzung von Flexibilitäten. Zum anderen gleicht die gezielte Steuerung auf Grundlage von Flexibilitäten im Verbrauch und in der Erzeugung Engpässe im Verteilnetz, wodurch in der zukünftigen Entwicklung des Verteilnetzes Elektrofahrzeuge und Ladesäulen, sowie Batteriespeicher einfacher und effizienter in das Netz integriert und Netzausbaukosten eingespart werden können.

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