4 Planung moderner Energiesysteme am Beispiel von ganzheitlichen standardisierten Verfahren für Energiezellen
-
Michael Stadler
Zusammenfassung
Die Planung und der Betrieb zellularer Energiesysteme sind eine komplexe Herausforderung. Es müssen eine Vielzahl von dezentralen Energietechnologien, verschiedenste Ziele und auch Entscheidungsträger berücksichtigt werden. Dieser Beitrag beschreibt das Konzept des zellularen Energiesystems und wie es optimal geplant und betrieben werden kann. Es werden die Funktion des Zellmanagers erklärt und es wird anschaulich beschrieben, welche detaillierte Planungsschritte notwendig sind. Ein spezieller Fokus auf die techno-ökonomische Planung zeigt, dass mathematische Verfahren notwendig sind, welche auch die optimale Betriebsplanung berücksichtigen. Nur so kann sichergestellt werden, dass der zukünftige Betrieb der Energiezelle auch die gewünschten und geplanten Ergebnisse liefert. Ein praktisches Rechenbeispiel zeigt, wie bei der Optimierung von zellularen Energiesystemen vorzugehen ist und welchen Einfluss die Betriebsplanung auf das optimale Design der Zelle hat. Am Ende des Beitrages werden zwei reale Energiezellen aus Europa und deren Planung und Betrieb diskutiert. Praktische Überlegungen und Ergebnisse der Planung und des Betriebs der zwei Zellen zeigen die komplexe Natur auf, welche neue Modellierungsansätze notwendig macht.
Zusammenfassung
Die Planung und der Betrieb zellularer Energiesysteme sind eine komplexe Herausforderung. Es müssen eine Vielzahl von dezentralen Energietechnologien, verschiedenste Ziele und auch Entscheidungsträger berücksichtigt werden. Dieser Beitrag beschreibt das Konzept des zellularen Energiesystems und wie es optimal geplant und betrieben werden kann. Es werden die Funktion des Zellmanagers erklärt und es wird anschaulich beschrieben, welche detaillierte Planungsschritte notwendig sind. Ein spezieller Fokus auf die techno-ökonomische Planung zeigt, dass mathematische Verfahren notwendig sind, welche auch die optimale Betriebsplanung berücksichtigen. Nur so kann sichergestellt werden, dass der zukünftige Betrieb der Energiezelle auch die gewünschten und geplanten Ergebnisse liefert. Ein praktisches Rechenbeispiel zeigt, wie bei der Optimierung von zellularen Energiesystemen vorzugehen ist und welchen Einfluss die Betriebsplanung auf das optimale Design der Zelle hat. Am Ende des Beitrages werden zwei reale Energiezellen aus Europa und deren Planung und Betrieb diskutiert. Praktische Überlegungen und Ergebnisse der Planung und des Betriebs der zwei Zellen zeigen die komplexe Natur auf, welche neue Modellierungsansätze notwendig macht.
Kapitel in diesem Buch
- Frontmatter I
- Liste der beteiligten Autoren V
- Geleitwort von Dr. Peter Körte, Chief Technology Officer & Chief Strategy Officer der Siemens AG XI
- Vorwort der Herausgeber XV
- Inhalt XXI
- Abkürzungsverzeichnis XXVII
- Einheitenverzeichnis XXXVII
- 1 Geschichte und aktuelle Herausforderungen elektrischer Energieversorgung 1
- 2 Allgemeine technische Aspekte der elektrischen Energieversorgung – ein System im Wandel 43
- 3 Die wesentlichen nicht-technischen Kardinalfragen der heutigen Energieversorgung: zwischen Energiepolitik und Regulierung 61
- 4 Planung moderner Energiesysteme am Beispiel von ganzheitlichen standardisierten Verfahren für Energiezellen 85
- 5 Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Planung von Energiesystemen 117
- 6 Szenarien für das Energiesystem 133
- 7 Einfluss der CO2-Ziele auf die Energieplanung – optimale Energieversorgung aus Klimasicht 149
- 8 Energiespeicher-Technologie zur Unterstützung von Energiewende und Klimaneutralität 169
- 9 Elektrische Versorgungsinfrastruktur im Wandel 183
- 10 Innovation (nicht nur) im Netzsektor – auch Markt und Regulierung müssen sich neu erfinden 209
- 11 Herausforderungen heutiger Energieverteilung 239
- 12 Digitale Betriebsführung von Stromverteilnetzen 265
- 13 Digitalisierung und Innovation: Wie Verteilnetzbetreiber organisatorische und technologische Synergien ganzheitlich nutzen 289
- 14 Integrales Energiekonzept für Versorgungssicherheit Netzstabilisierung 299
- 15 Einführung in den Energiehandel und in die Rolle von Energiebörsen 315
- 16 Smarte Verteilnetze – sicher, marktlich, partizipativ und digital 329
- 17 Energiemärkte, Stromnetze und Flexibilität: ein zukünftiges Marktdesign für ein dekarbonisiertes Energiesystem 339
- 18 Lokaler Handel in Energiegemeinschaften 365
- 19 Nachweismethoden für erneuerbaren Strom – von Herkunftsnachweisen über PPA zu strombasierten Kraftstoffen 383
- 20 Grundlagen der elektrischen Energiemesstechnik 399
- 21 Mess- und Steuertechnik privater Kunden in intelligenten Häusern: Das intelligente Messsystem 427
- 22 Echtzeit als natürliche Systemgrenze 449
- 23 Internet of Things (IoT) und Sensorik in der Energieversorgung 475
- 24 Schattenseiten der Digitalisierung 489
- 25 Künstliche Intelligenz und Dateneffizienz 503
- 26 Datenschutz- und Sicherheitsaspekte in vernetzten intelligenten Systemen 527
- 27 Den digitalen Transformationsprozess mit der systemischen Organisationsentwicklung aktiv gestalten 541
- 28 Neue IT für die digitale Energie der Zukunft 573
- 29 Vernetzung und Digitalisierung der Energiewelt durch eine dynamische IT-Strategie 595
- 30 Informationssicherheit und Digitalisierung bei Verteilnetzbetreibern 617
- 31 Digitale Effizienz – ein mächtiges Werkzeug! 643
- 32 Asset Management in der Energiewende – Anforderungen und Technologien 669
- 33 Strommangellage 693
- 34 Blackout: Situation in Europa und Krisenprävention 711
- 35 Stromlosigkeit im Haushaltskundenbereich 747
- 36 Technische Voraussetzungen und Implikationen funktionierender Sektorkopplung 759
- 37 Schritte von der Planung zur Umsetzung von Quartiersvorhaben mit Sektorkopplung 789
- 38 Potenziale von grünem Wasserstoff für den Stromsektor 801
- 39 Marktmodelle und -anreize internationaler und sektorgekoppelter Energieversorgung 813
- 40 E-Mobilität und Sektorkopplung aus Nutzersicht 829
- 41 Projektbeispiel „pebbles“ 845
- 42 Neue digitale Technologien halten Einzug im Netzbereich 867
- 43 Dekarbonisierung durch und Digitalisierung in der gewerblichen Immobilienwirtschaft 887
- 44 Szenarien für Aus- und Weiterbildung 903
- 45 Electricity Market and Electricity System Transformation – North American Perspective 923
- Stichwortverzeichnis 933
Kapitel in diesem Buch
- Frontmatter I
- Liste der beteiligten Autoren V
- Geleitwort von Dr. Peter Körte, Chief Technology Officer & Chief Strategy Officer der Siemens AG XI
- Vorwort der Herausgeber XV
- Inhalt XXI
- Abkürzungsverzeichnis XXVII
- Einheitenverzeichnis XXXVII
- 1 Geschichte und aktuelle Herausforderungen elektrischer Energieversorgung 1
- 2 Allgemeine technische Aspekte der elektrischen Energieversorgung – ein System im Wandel 43
- 3 Die wesentlichen nicht-technischen Kardinalfragen der heutigen Energieversorgung: zwischen Energiepolitik und Regulierung 61
- 4 Planung moderner Energiesysteme am Beispiel von ganzheitlichen standardisierten Verfahren für Energiezellen 85
- 5 Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Planung von Energiesystemen 117
- 6 Szenarien für das Energiesystem 133
- 7 Einfluss der CO2-Ziele auf die Energieplanung – optimale Energieversorgung aus Klimasicht 149
- 8 Energiespeicher-Technologie zur Unterstützung von Energiewende und Klimaneutralität 169
- 9 Elektrische Versorgungsinfrastruktur im Wandel 183
- 10 Innovation (nicht nur) im Netzsektor – auch Markt und Regulierung müssen sich neu erfinden 209
- 11 Herausforderungen heutiger Energieverteilung 239
- 12 Digitale Betriebsführung von Stromverteilnetzen 265
- 13 Digitalisierung und Innovation: Wie Verteilnetzbetreiber organisatorische und technologische Synergien ganzheitlich nutzen 289
- 14 Integrales Energiekonzept für Versorgungssicherheit Netzstabilisierung 299
- 15 Einführung in den Energiehandel und in die Rolle von Energiebörsen 315
- 16 Smarte Verteilnetze – sicher, marktlich, partizipativ und digital 329
- 17 Energiemärkte, Stromnetze und Flexibilität: ein zukünftiges Marktdesign für ein dekarbonisiertes Energiesystem 339
- 18 Lokaler Handel in Energiegemeinschaften 365
- 19 Nachweismethoden für erneuerbaren Strom – von Herkunftsnachweisen über PPA zu strombasierten Kraftstoffen 383
- 20 Grundlagen der elektrischen Energiemesstechnik 399
- 21 Mess- und Steuertechnik privater Kunden in intelligenten Häusern: Das intelligente Messsystem 427
- 22 Echtzeit als natürliche Systemgrenze 449
- 23 Internet of Things (IoT) und Sensorik in der Energieversorgung 475
- 24 Schattenseiten der Digitalisierung 489
- 25 Künstliche Intelligenz und Dateneffizienz 503
- 26 Datenschutz- und Sicherheitsaspekte in vernetzten intelligenten Systemen 527
- 27 Den digitalen Transformationsprozess mit der systemischen Organisationsentwicklung aktiv gestalten 541
- 28 Neue IT für die digitale Energie der Zukunft 573
- 29 Vernetzung und Digitalisierung der Energiewelt durch eine dynamische IT-Strategie 595
- 30 Informationssicherheit und Digitalisierung bei Verteilnetzbetreibern 617
- 31 Digitale Effizienz – ein mächtiges Werkzeug! 643
- 32 Asset Management in der Energiewende – Anforderungen und Technologien 669
- 33 Strommangellage 693
- 34 Blackout: Situation in Europa und Krisenprävention 711
- 35 Stromlosigkeit im Haushaltskundenbereich 747
- 36 Technische Voraussetzungen und Implikationen funktionierender Sektorkopplung 759
- 37 Schritte von der Planung zur Umsetzung von Quartiersvorhaben mit Sektorkopplung 789
- 38 Potenziale von grünem Wasserstoff für den Stromsektor 801
- 39 Marktmodelle und -anreize internationaler und sektorgekoppelter Energieversorgung 813
- 40 E-Mobilität und Sektorkopplung aus Nutzersicht 829
- 41 Projektbeispiel „pebbles“ 845
- 42 Neue digitale Technologien halten Einzug im Netzbereich 867
- 43 Dekarbonisierung durch und Digitalisierung in der gewerblichen Immobilienwirtschaft 887
- 44 Szenarien für Aus- und Weiterbildung 903
- 45 Electricity Market and Electricity System Transformation – North American Perspective 923
- Stichwortverzeichnis 933
