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Flexi-Sync Flexible Energy System Integration using Concept development, demonstration and replication

Erneuerbare Energiequellen werden für nachhaltige Energiesysteme benötigt, wobei Herausforderungen durch die Diskrepanz zwischen wetterabhängiger Stromerzeugung und Nachfrage entstehen. Eine Lösungsmöglichkeit besteht in der Nutzung von Flexibilität bestehender Infrastruktur im Bereich Fernwärme und -kälte. Auf diese Weise werden die Verwendung von erneuerbaren Energien sowie die Flexibilität und Resilienz lokaler Energiesysteme erhöht. Damit Fernwärmesysteme als Komponente beim Ausgleich des Stromnetzes mithelfen können, stärkt Flexi-Sync (flexible und synchronisierte Energiesysteme) lokale und regionale Energiesysteme indem es die Flexibilität des Wärme-/Kältebereichs optimiert. Es werden die kostengünstigsten und klimabeständigsten Lösungen für lokale Interessenvertreter identifiziert. Auf Basis einer bestehenden Plattform wird ein neues Service entwickelt, das eine optimale Flexibilitätsnutzung ermöglicht.

Ausgangssituation

Die Dekarbonisierungsziele auf internationaler Ebene und insbesondere die 2030 Ziele Österreichs bzgl. 100% erneuerbarem Strom erfordern eine massive Erhöhung der PV- und Windkrafterzeugung, was zu erheblichen Schwankungen im Stromnetz führt. Wesentliche Herausforderungen sind hierbei das begrenzte erzeugungsseitige Potential sowie die erforderliche Systemflexibilität. Andererseits gibt es in Österreich mehr als 2400 ländliche Biomasse-Fernwärmenetze von denen viele am Ende ihrer technischen Lebensdauer sind und eine niedrige (Kosten-)Effizienz haben. Die Integration von Power-to-Heat Einheiten kann die Flexibilität dieser Wärmenetze freisetzen und damit die lokale Netzkapazität für PV und Wind erhöhen. Außerdem können Biomasse-KWK-Anlagen die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien unterstützen, die nicht durch PV und Wind bereitgestellt werden kann.

Projektverlauf

Das Projekt hat fünf Phasen: Erstens wird das Flexibilitätspotential des derzeitigen Fernwärmenetzes quantifiziert (Systemdesign und operative Faktoren). Zweitens wird die quantifizierte Flexibilität auf Energiesysteme von Städten und Regionen skaliert, in denen sich die jeweiligen Demoprojekte befinden. Drittens werden die Belastbarkeit und Zuverlässigkeit von identifizierten kostengünstigen Energiesystemen ausgewertet. Viertens werden die Ergebnisse für maximierte und kosteneffiziente Flexibilität integriert und durch Kombinierung der Angebots- und Nachfrageoptimierung operationalisiert. An jeder Demosite werden operative Lösungen aus der Kombination von Nachfrage und Angebot getestet und ausgewertet.
Die Aufmerksamkeit richtet sich dabei auch auf den Einfluss von Flexibilität auf Wärmepreise, Geschäftsmodelle von Fernwärmenetzen und auf Nutzung und Auslegung von Wärmespeichern.
Darüber hinaus wird das Projekt herausfinden, wie die gesteigerte Flexibilität des Fernwärmenetzes die Volatilität der Energieerzeugung in den sechs Demosites in Europa ausgleichen kann.

Meilensteine

Quantifizierung des Flexibilitätspotenzials des Wärmenetzes der Demosite Maria Laach
Modellbasierte Systemanalyse der Demoregion Niederösterreich
Entwicklung und Durchführung neuer Dienstleistungen im Bereich Flexibilitätsbereitstellung mit Fokus auf ländliche Wärmenetze
Ermittlung von Geschäftsmodellen und Marktanalyse für diese Dienstleistungen mit Fokus auf die Demoregion Niederösterreich
Etablierung von Stakeholder-Netzwerken
Disseminationsaktivitäten (nationale Informationsblätter, Präsentationen bei nationalen und internationalen Konferenzen und Tagungen, Veröffentlichung von Artikeln in Fachzeitschriften)

"Die Dekarbonisierung des Energiesystems benötigt Flexibilität, sowohl auf Technologie- und Systemebene als auch im Denken."

– Demet Suna –

Ergebnisse

• Ein konkreter Workflow zur Bewertung von Flexibilitätspotentialen und Optionen zur Sektorenkopplung in Wärmenetzen und deren Skalierung auf die Systemebene zur Entwicklung von Energiebedarfs- und Versorgungsszenarien.
• Eine Methodik zur Entscheidungsfindung für die Installation neuer Power-to-Heat und KWK-Anlagen in Wärmenetzen basierend auf dem beschriebenen Workflow.
• Konkrete Geschäftsmodelle für den zukünftigen Betrieb von oft unrentablen ländlichen Biomasse-basierten Wärmenetzen einschließlich Flexibilitätsoptionen, Power-to-Heat und KWK- Technologien unter Berücksichtigung zusätzlicher Einnahmen aus der Unterstützung des Stromnetzes.

Downloads

Demosites-Maria-Laach.pptx

Dipl.-Ing. Dr. Demet Suna

Projektleitung

Dipl.-Ing, Dr. Demet Suna arbeitet seit April 2016 am AIT Austrian Institute of Technology, Center for Energy, als Scientist im Bereich der Energiewirtschaft und Energiesystemmodellierung. Sie hat mehr als sieben Jahre als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Energy Economics Group (EEG) am Institut für Energiesysteme und elektrische Antriebe der Technischen Universität Wien gearbeitet. Des Weiteren war sie im Zeitraum Juli 2013 bis März 2014 als Senior Consultant im Bereich Erneuerbare Energie bei der Organisation der Vereinten Nationen für industrielle Entwicklung (UNIDO) tätig. Demet Suna studierte Elektrotechnik (Energietechnik) an der Technischen Universität Yildiz (Istanbul) sowie an der Technischen Universität Wien. Im September 2013 promovierte sie zum Dr. techn. im Bereich Energiewirtschaft.

demet.suna@ait.ac.at