Institut für Energiesystemtechnik

Energiesysteme und Energiewirtschaft (Prof. Hartmann)

Projekte

Das Energiesystem der Zukunft im Sonnenbogen Süddeutschlands

Projektteil Offenburg: Ökonomische Analysen, Prädiktive Steuerung und Musterliegenschaft Offenburg

Laufzeit

  • Januar 2017 bis Dezember 2020

Projektpartner

  • 50 Partner aus Energiewirtschaft und Wissenschaft

Fördergeber

  • Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Links

  • Beschreibung C/sells
  • Artikel zu C/sells im Hochschulmagazin Campus

Demonstrationsbetrieb einer Elektrolyseanlage im Industriegebiet Freiburg Nord zur Verbindung des Strom- und Erdgasnetzes und zur Speicherung erneuerbarer Energien

Projektziel

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Algorithmen für die Einbindung eines Elektrolyseurs in die Strom- und Gashandelsmärkte (Projektteil Freiburg) sowie in ein Microgrid (Projektteil Offenburg). Darüber hinaus ist die Durchführung eines mehrmonatigen Demonstrationsbetriebs des Elektrolyseurs in einem stromnetzoptimierten Einsatz geplant. Dies soll sowohl im neuen Speicherzentrum des Fraunhofer ISE im Freiburg Nord durchgeführt werden als auch auf dem Mikrogrid der Hochschule Offenburg.

Für den Demonstrationsbetrieb in Freiburg ist die Errichtung eines Erdgas-Netzanschlusses zur Wasserstoff-Einspeisung und einer Versorgungsanlage für die Speicherung und den Weitertransport von Wasserstoff notwendig, um die Voraussetzungen für eine Einspeisung zu schaffen. 

Der Demonstrationsbetrieb in Offenburg bringt die Wasserstoffsystemeinheit zum Einsatz, die aus einem Elektrolyseur, einem Wasserstoff-Flaschenspeicher und einer Brennstoffzelle besteht.

Laufzeit

  • Dezember 2013 bis März 2017

Projektpartner

  • Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme
  • badenova AG & Co. KG
  • SICK AG und Freiburg Wirtschaft Touristik und Messe  GmbH & Co. KG im Unterauftrag

Fördergeber

  • Baden-Württemberg-Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung BWPLUS

Publikationen

  • Bolívar, L. und A. Weidlich (2016): Optimal Microgrid Scheduling with Peak Load Reduction Involving an Electrolyzer and Flexible Loads. Applied Energy 169, S. 857-865.
  • Präsentation auf dem Kongress "Speicher- und Energietechnologien" am 24.11.2014 in Stuttgart.
  • Artikel "Power-to-Gas im Energieverbund - Elektrolyseanlage als Puffer und Bindeglied zwischen Strom- und Gasnetz", Einblicke 2014, Journal zur Umweltforschung in Baden-Württemberg (Schwerpunkt: Energie und Speichertechnologie); zum kompletten Heft.
  • Weidlich, A., U. Hochberg und W. Bessler: Power-to-Gas optimiert einsetzen, Forschung im Fokus, Offenburg, 2015.

Flexibilität als ökonomisches Gut im intelligenten Energiesystem zur effizienten Einbindung erneuerbarer Energien

Projektziel

Aufgrund des Ausbaus der erneuerbaren Energien werden Fluktuationen in der Stromerzeugung in Zukunft weiter zunehmen. Um auch bei hohen Anteilen an Wind- und Solarstrom einen störungsfreien Netzbetrieb zu gewährleisten, müssen Schwankungen durch die Flexibilität anderer Systemkomponenten wie regelbare Kraftwerke oder auch eine flexibilisierte Nachfrage, Speicher, Im- und Export oder die Kopplung mit anderen Energiesystemen (z. B. Wärme) ausgeglichen werden.

In einem effizienten Elektrizitätssystem sollten je nach Flexibilitätsbedarf stets die günstigsten Optionen genutzt werden. Jedoch gibt es zum einen bisher nur wenige Möglichkeiten, Flexibilität als Produkt zur Systemstabilisierung kommerziell anzubieten, zum anderen sind die ökonomischen Charakteristika wie Bereitstellungs- und Abrufkosten teilweise kaum quantifiziert. Systematische Untersuchungen der Auswirkungen einer optimierten Einbindung von Flexibilitäten auf die Strommärkte stehen somit noch am Anfang.

Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes, zunächst die ökonomischen Charakteristika von Flexibilitäten im Energiesystem zu untersuchen und insbesondere die Grenzkosten ihres Einsatzes zu quantifizieren. Darauf aufbauend soll ein Simulationsmodell erstellt werden, das das deutsche Elektrizitätssystem mit seinen Flexibilitäten realistisch abbilden kann. Anhand von Simulation sollen dann verschiedene Fragestellungen im Hinblick auf die Einbindung von Flexibilitäten in die Strommärkte untersucht werden.

Laufzeit

  • Dezember 2014 bis November 2017

Projektpartner

  • Fichtner GmbH & Co. KG
  • Wissenschaftlicher Austausch: Öko-Institut Freiburg
  • Promotionspartner: Karlsruher Institut für Technologie

Fördergeber

  • Bundesministerium für Bildung und Forschung

Publikationen und Abschlussarbeiten

  • Künzel, T., F. Klumpp, A. Weidlich, A. Stuible (2016): Flexibility Options for Integrating Renewable Energy and Grid Stability, 10th International Renewable Energy Storage Conference IRES, Düsseldorf (Poster).
  • Künzel, T., A. Weidlich (2016): Methodik zur Quantifizierung der Grenzkosten flexibler Systemkomponenten, 3. Konferenz Zukünftige Stromnetze für Erneuerbare Energien, S. 110-114, Berlin. Paper
  • Yahiaoui, Nesrine (2015): Economic Evaluation of Load Management in the Industrial Sector, Masterarbeit, Hochschule Offenburg.
  • Mau, Isabelle (2015): Technische und ökonomische Betrachtung der Flexibilisierung konventioneller Kraftwerke, Bachelorarbeit, Hochschule Offenburg.
  • Künzel, T., A. Weidlich (2015): ÖkoFlex - Flexibility as an economic commodity in the intelligent energy system for the efficient integration of renewable energies, Energy Science Technology Conference, Karlsruhe 2015 (Poster).

Demonstration der Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit und der Smart Grid-Potentiale von Virtuellen Kraftwerken mit Mikro- und Mini-BHKW

Projektziel

Virtuelle Kraftwerke mit Mini- und Mikro-BHKW bieten ein vielfältiges Smart Grids- und Klimaschutzpotential für die "Wärmewende". Die Marktverbreitung dieser Systeme stehen aber vielfältige Hemmnisse entgegen, wie z. B. die hohen Anschluss- und Integrationskosten der Anlagen, vielfältige Informationsdefizite bei den Endkunden sowie die aktuelle Regulierung. Daher werden meist nur Anlagen in höheren Leistungsklassen (> 500 kW) in VKK eingebunden und für Systemdienstleistungen wie z. B. Regelleistung genutzt.

Im Rahmen des Projekts mikroVKK soll demonstriert und nachgewiesen werden, dass auch BHKW-Anlagen unter < 100 kW in ein VKK wirtschaftlich integriert und durch eine Kombination von verschiedenen marktlichen und netzdienlichen Geschäftsmodellen und Betriebsführungsstrategien wirtschaftlich betrieben werden können.

Die Ergebnisse helfen, das hohe Smart Grids- und Klimaschutzpotential insbesondere in der Wohnungswirtschaft und im Gewerbe zu erschließen. Mit diesem Beitrag werden auch die Ausbauziele der Landesregierung im KWK-Bereich unterstützt.

Laufzeit

  • Oktober 2015 bis Oktober 2017

Projektpartner

  • GridSystronic Energy GmbH
  • schäffler sinnogy

Fördergeber

  • Land Baden-Württemberg im Rahmen von BWPLUS

Links

  • Nachricht des Landes Baden-Württemberg zur Projektförderung
  • Bericht zur Förderübergabe mit Minister Untersteller

Wissenschaftliche Begleitforschung zur Etablierung eines klimafreundlichen Berufspendlerverkehrs in der Hochrheinregion

Projektziel

Das Ziel des Vorhabens ist die Förderung des klimafreundlichen Pendelns in der Hochrheinregion am Beispiel der Wege der Mitarbeiter von ABB von der und zur Arbeitsstätte. Damit soll die Energiewende in der Schweiz und Deutschland aktiv unterstützt und zu einer Reduktion von Luftschadstoffen beigetragen werden.

Zur Vorbereitung des Projektes wurde bereits bei ABB Schweiz eine Machbarkeitsstudie zum klimafreundlichen Berufspendeln der deutschen Mitarbeiter/innen durchgeführt. Die Studie umfasste alle relevanten technischen und administrativen Aspekte für die Umsetzung eines vom Unternehmen unterstützten Pendlerkonzepts. Dazu gehörte die Untersuchung des bisherigen Mobilitätsverhaltens der Pendler/innen sowie ihrer Bereitschaft, auf elektromobile Car-Sharing-Modelle umzusteigen. Dies hat unter anderem das Potenzial, CO2-Emissionen zu senken, Kosten einzusparen, nachhaltige Mobilität zu fördern, die Wertschöpfungskette der Elektromobilität zu stimulieren und die Loyalität zum Arbeitgeber zu festigen.

Das Ergebnis der Machbarkeitsstudie soll nun in eine Praxisphase bei ABB  Schweiz münden, die wissenschaftlich begleitet wird. Der Umstieg auf Elektrofahrzeuge und die Bildung von Fahrgemeinschaften mit diesen Elektrofahrzeugen sollen durch geeignete Mechanismen gefördert werden. Ein wichtiges Projektergebnis ist die Zusammenfassung und Veröffentlichung der gemachten Erfahrungen, damit auch andere Unternehmen ähnliche Mobilitätsstrategien anwenden und dabei von den Erfahrungen profitieren können.

Weitere Informationen: klimafreundlichpendeln.org

Laufzeit

  • Januar 2016 bis Juni 2018

Projektpartner

  • ABB Schweiz
  • FH Nordwestschweiz
  • Hochschule Reutlingen
  • Regierungspräsidium Freiburg
  • Kanton Schaffhausen
  • Landkreis Waldshut
  • Kanton Aargau
  • Landkreis Lörrach   

Fördergeber

  • Interreg (EU)

Feldtestphase gestartet

Im Juli 2016 startete der Pilotversuch mit Elektroautos: insgesamt fahren fünf zu 100% elektrisch betriebene BMW i3, die via den Mobilitätsdienstleister Alphabet für eine Dauer von 12 Monaten geleast werden. Eines dieser Elektroautos wird sowohl als Pendelfahrzeug als auch als Pool-Fahrzeug für Dienstfahrten von anderen ABB-Mitarbeitenden eingesetzt. [Link]