Im deutschen Stromnetz mit seinem hohen Anteil erneuerbarer Energien ist ein möglichst vollständiger Überblick über die Energieflüsse nötig, damit die Stromversorgung kostengünstig und zuverlässig erfolgen kann. Genaue Vorhersagen von Energieströmen bis in die Verteilnetze sind auch Bedingung für neue Geschäftsmodelle von Energiedienstleistern und einen intelligenten Netzbetrieb.
Die ZSW-Forschungsarbeiten zur Beschreibung der aktuellen und zukünftigen Energieflüsse erfolgen im Rahmen des auf vier Jahre angelegten Projekts C/sells. Im Gesamtprojekt C/sells wird der technische und wirtschaftliche Betrieb von Energienetzen mit einem sehr hohen Anteil an Solarenergie in 46 Beispielregionen und Quartieren (Zellen) in Süddeutschland optimiert. Beteiligt sind die Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW und TenneT, Verteilnetzbetreiber, Stadtwerke, Energie- und Softwaredienstleister sowie Forschungsinstitute. C/sells wird im Rahmen der „Initiative Schaufenster intelligente Energien – Digitale Agenda für die Energiewende“ (SINTEG) vom Bundeswirtschaftsministerium mit rund € 50 Mio. gefördert. Das gesamte Projektvolumen der 42 Partner beträgt rund € 100 Mio..
Im Stromnetz müssen Einspeisung und Verbrauch stets im Gleichgewicht gehalten werden. Bei zentraler Einspeisung durch einen jederzeit regelbaren Kraftwerkspark ist diese Aufgabe leicht zu lösen; die Einspeisung wird am Verbrauch ausgerichtet. Bei zunehmend dezentraler Einspeisung aus den fluktuierenden Quellen Sonnen- und Windenergie ist dagegen ein lokal aufgelöstes Bild der Energieflüsse notwendig.
Die Prognosen der Einspeiseleistung in das Netz sind derzeit räumlich noch nicht ausreichend aufgelöst und in einigen Wettersituationen zu ungenau. Auch wird der Verbrauch von Haushalten und kleineren Gewerbebetrieben nur in Form von Standardlastprofilen geschätzt. Die Schätzungen geben, aufgrund der Veränderungen im Nutzerverhalten der vergangenen Jahre, aber nicht mehr ausreichend die Realität wieder.
Hinzu kommen seit Kurzem Prosumenten, die Strom nicht nur erzeugen, sondern auch selbst verbrauchen. Allein in Süddeutschland gibt es inzwischen rund 800.000 von ihnen. Eine Vorhersage ihres Verhaltens ist ebenfalls wünschenswert. Bessere Vorhersagen von Einspeisung und Verbrauch führen dazu, dass weniger fossile Kraftwerke für Regelenergiedienstleistungen bereitgehalten werden müssen. Das senkt die volkswirtschaftlichen Kosten und trägt zu einem stabileren Betrieb bei.
Intelligente Verfahren können Energiesystem optimieren
Neue intelligente Verfahren sollen nun die Energieflüsse im Stromnetz genauer beschreiben: Big Data hält Einzug in die Energiewende. Das ZSW entwickelt derzeit mithilfe leistungsfähiger Rechnerplattformen auf der Basis von Grafikkarten-Clustern moderne Methoden zur Verbesserung der Hochrechnung des Ist-Zustands mit hoher regionaler Auflösung und zur Prognose zukünftiger Netzzustände und Energieflüsse.
Forschungsprojekt im Süden der Republik
Am Forschungsprojekt C/sells sind Akteure und Netzgebiete in Bayern, Baden-Württemberg und Hessen beteiligt. Die Region weist die höchste solare Erzeugung in Deutschland auf. Sie hat außerdem eine vielschichtige Netzstruktur mit über 400 Verteilnetzbetreibern, eine Kombination von industrialisierten Ballungszentren mit ländlichen, dünn besiedelten Regionen und liegt zentral im europäischen Netzverbund.
_{(Quelle: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW))}