Studie zu lokalen Energiespeicherbedarfen

„Analyse und Prognose der Technologien und Anwendungsfelder thermischer und elektrischer Energiespeicher auf Nieder- und Mittelspannungsebene“

IKT-Infrastrukturvorschlag zur koordinierten Systemführung multimodaler Energieversorgungssysteme insbesondere der Strom- und (Nah-)Wärmeversorgung (zum Vergrößern anklicken)
IKT-Infrastrukturvorschlag zur koordinierten Systemführung multimodaler Energieversorgungssysteme insbesondere der Strom- und (Nah-)Wärmeversorgung (zum Vergrößern anklicken)

Analyse der Netze

Die ThEGA-Studie ermittelt die Energiespeicherbedarfe und Verbrauchsoptionen für die Systemebenen Mittel- und Niederspannung und unterstützt damit die Entwicklung und Nutzung der identifizierten Speichertechnologien. Für unterschiedliche Quartierstypen oder Siedlungsräume werden im Rahmen der Studie verschiedene Szenarien ermittelt und daraus abgeleitet, welche Speichertechnologien dafür effektiv eingesetzt werden können. In die elektrische Systemanalyse wurde zusätzlich zu den Untersuchungen der Kenngrößen Energie, Leistung, Spannung auch die Einhaltung von zulässigen Betriebsmittelkenngrößen untersucht und die Bewertung der Stromqualität einbezogen.

Problemstellung für den Netzbetrieb

Sofern kein Netzausbau oder Einspeisemanagement stattfindet, werden aus Sicht des elektrischen Netzes lokale Netzspeicher im Jahr 2023 benötigt, um das Überschreiten von Betriebsmittelgrenzen, insbesondere Spannungsbandverletzungen und Überlastung der Kabel und Transformatoren zu verhindern. Ohne die Ergreifung geeigneter Maßnahmen ist zu befürchten, dass die elektrischen Netze auf Mittel- und Niederspannungsebenen teilweise nicht mehr ordnungsgemäß betrieben werden können. Es zeigte sich aber auch, dass nicht bei allen Netzabschnitten Handlungsbedarf besteht, sondern nur dort, wo der Ausbau der Erneuerbare-Energien-Anlagen vorrangig stattfindet. Es ist somit eine differenzierte Betrachtung nach lokalen Gegebenheiten, Netztyp und Ausbauszenario der Erneuerbaren Energien zu berücksichtigen.

Thermische und elektrische Speicher als Handlungsoption

Ausgehend von den ausführlichen Systemanalysen wurden die Potenziale für thermische und elektrische Energiespeichersysteme bestimmt. Es konnte gezeigt werden, dass die Integration von Netzspeichern einen positiven Beitrag zur Gewährleistung der Stromqualität leisten kann. Niederspannungsnetze vom Typ der Siedlungsbebauungen zeigen ein hohes Potenzial zur Integration von Speichersystemen für die Steigerung der lokalen Stromnutzung.

Der intelligente Einsatz von elektrischen und thermischen Speichersystemen wird perspektivisch zu einer Steigerung der Eigenverbrauchsdeckung einzelner Haushalte, Gebäude und ganzer Siedlungsstrukturen beitragen. Da immer mehr Erneuerbare EnergienErneuerbare Energien
Der Begriff "Erneuerbare Energien", auch regenerative Energien genannt, bezeichnet nachhaltige Energiequellen, die sich laufend erneuern, sehr lange zur Verfügung stehen und damit unerschöpflich sind.
 für die Stromerzeugung genutzt werden, gewinnen elektrische als auch thermische Speicher - insbesondere für die Versorgungssicherheit - immer mehr an Bedeutung. Netzbetreibern, Planern und Anwendern wie z.B. privaten Haushalten, Kommunen und Unternehmen bietet die Studie eine fundierte Grundlage für konkrete Handlungsstrategien in der Praxis.

Power to Heat und Nahwärmenetze

Vielfältige Anknüpfungspunkte und Vorteile ergeben sich mit dem Einsatz von Power to Heat - Anwendungen (auf Nieder- und Mittelspannungsebene). So wird das Stromangebot aus Erneuerbaren Energien, das sonst auf der Niederspannungsebene abgeregelt werden würde, im Wärmesektor genutzt, was einem sonst notwendigen Netzausbau entgegenwirkt und damit eine zusätzliche Flexibilitätsoption zur Entlastung der Netze bietet. Die Entwicklung und der Ausbau von Nahwärmenetzen ist dabei eine hoch interessante Option, denn die Leistungsaufnahme hat im Vergleich zu kleinen Verbrauchern eine relevante Größenordnung und ist zudem noch hoch effizient.

Download Methodik und Ergebnisse (PDF-Datei, 6 MB)
Download Studie (PDF-Datei, 12 MB)

Kontakt Studienersteller und wissenschaftlicher Partner

Institutsteil Angewandte Systemtechnik (AST) des Fraunhofer IOSB 

Dr.-Ing. Peter Bretschneider,
Stellvertretender Leiter Fraunhofer-Anwendungszentrum Systemtechnik (AST), Leiter Abteilung Energie
Am Vogelherd 50
98693 Ilmenau

Tel.: 03677 461-100
E-Mail.: peter.bretschneider(at)iosb-ast.fraunhofer.de
Web: www.iosb-ast.fraunhofer.de
Abteilung Energie: www.iosb.fraunhofer.de/servlet/is/5379/

Ihr Ansprechpartner

Axel Wipprecht
Projektleiter Ressourceneffizienz 

Mainzerhofstraße 10
99084 Erfurt

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