Stromsystem

Die Zukunft der Energieversorgung und insbesondere der Stromerzeugung tritt immer mehr in den Vordergrund der politischen und gesellschaftlichen Diskussion. In vielen Ländern wird der Ausbau der Erneuerbaren Energien stark vorangetrieben. So hat die deutsche Bundesregierung mit der Veröffentlichung ihres Energiekonzepts im Jahr 2010 den Weg in ein auf erneuerbaren Energien basierendes Energiesystem vorgezeichnet.

Die Integration von hohen Anteilen an Erneuerbaren Energien, welche in großen Teilen fluktuierenden Charakter aufweisen, stellt das Elektrizitätssystem in vielen Bereichen vor neue Herausforderungen.

Lösungsansätze werden meist mit Energiesystemmodellen basierend auf Optimierung entwickelt. Folgende Bereiche des Stromsystems und deren Interdependenzen werden in den einzelnen Forschungsschwerpunkten analysiert:

Erneuerbare Energien

Geografisch und zeitlich stark schwankende Bereitstellung regenerativer Energie. Wo ist der Ausbau sinnvoll? Wie sieht ein optimaler Technologie-Mix aus? Welche zeitlichen und örtlichen Zusammenhänge verschiedener Energiequellen bestehen?

Konventionelle Kraftwerke

Deckung der verbleibenden Last, Bereitstellung der Regelleistung und Blindleistung. Wie gestalten sich Einsatz und Ausbau optimal? Wie ändert sich in Zukunft die Regelleistungsbereitstellung?

Netze

Ausgleich lokaler Asymmetrien von Erzeugung und Last und Glättung fluktuierender Erzeugung.Wie groß ist der Ausbaubedarf? Wie sind die Wechselwirkungen zur Speicherung? Inwieweit sind Netze ein Mittel zur Integration fluktuierender Erzeugung?

Last

Zukünftige Entwicklung der Stromnachfragecharakteristik. Wie stark kompensieren Effizienzmaßnahmen den Nachfrageanstieg durch Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum? Wie hoch sind Potentiale zur Lastverschiebung? Wie wirkt sich die Kopplung zu anderen Verbrauchssektoren aus?

Speicher

Nutzung zur zeitlichen Verschiebung von Erzeugung bzw. Last. Wie groß ist der Speicherbedarf? Wie beeinflussen  Rahmenbedingungen und Systemkonfigurationen den Einsatz unterschiedlicher Technologien?

Elektromobilität

Zusätzlicher Verbrauch mit zeitlicher Flexibilität beim Ladevorgang und evtl. Rückspeisung ins Netz (V2G). Wie wirkt sich die Integration von Elektrofahrzeugen auf das Stromsystem aus? Wie nachhaltig ist Elektromobilität hinsichtlich der Energiebereitstellung?

Markt

Koordination von Angebot und Nachfrage. Welche Marktinstrumente unterstützen die geforderten Ausbauziele? Wie beeinflussen Marktmechanismen die Wirtschaftlichkeit verschiedener Kraftwerke?

Modellierung / Optimierung

Optimierung und Simulation des Zusammenspiels von Erzeugung, Verteilung und Speicherung von Strom. Die Modelle schließen intertemporalen Kraftwerksausbau, detaillierte Abbildung des Übertragungsnetzes sowie Kraftwerkseinsatzplanung ein.

Welche Kraftwerke, Speicher und Netze sind in Zukunft wirtschaftlich? Wie können Klimaschutzziele effizient erreichen werden? Welche Systemveränderungen sind notwendig, um Erneuerbare Erzeugung zu integrieren?