Der DVGW

Das Kompetenznetzwerk im Gas- und Wasserfach

Der DVGW fördert das Gas- und Wasserfach in allen technisch-wissenschaftlichen Belangen. In seiner Arbeit konzentriert sich der Verein insbesondere auf die Themen Sicherheit, Hygiene, Umwelt- und Verbraucherschutz. Mit der Entwicklung seiner technischen Regeln ermöglicht der DVGW die technische Selbstverwaltung der Gas- und Wasserwirtschaft in Deutschland. Hierdurch gewährleistet er eine sichere Gas- und Wasserversorgung nach international höchsten Standards. Der im Jahr 1859 gegründete Verein hat rund 14.000 Mitglieder. Hierbei agiert der DVGW wirtschaftlich unabhängig und politisch neutral

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DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie
DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des KIT
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Windkraftanlagen

01. März 2020

TrafoKommunE

Transformationsprozess für die kommunale Energiewende – sektorengekoppelte Infrastrukturen und Strategien zur Einbindung von lokalen Akteuren
© Sebastian Ganso | https://pixabay.com
Projektbeschreibung
‏‏‎Projektschema TrafoKommunE
‏‏‎Projektschema TrafoKommunE © TrafoKommunE

Projektlaufzeit: 03.2020 – 02.2023

Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

SW.aktiv

SW.aktiv wurde innerhalb des Themenverbunds Aktivierung der Stadtwerke, aus drei aktuellen Forschungsprojekten von AGFW, Fraunhofer UMSICHT und DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des KIT gegründet. SW.aktiv unterstützt relevante Akteurinnen und Akteure dabei, erfolgversprechende Lösungen für aktuelle und zukünftige Herausforderungen zu finden und umzusetzen. Ziele des Themenverbundes sind es:

  • Ergebnisse aus der Forschung in die Praxis bringen
  • Erfahrungstransfer ermöglichen
  • Zur Transformation ermutigen
  • Plattform für Austausch und Vernetzung schaffen

 

Die Veranstaltungsreihe SW.aktiv ist im Mai 2021 gestartet. Bisher (Stand Januar 2024) gab es 14 erfolgreiche Veranstaltungen, jeweils Dienstag 15:00 – 16:30 Uhr mit der Möglichkeit einer offenen Diskussion im Anschluss. In der Veranstaltungsreihe werden erfolgreiche Technologien und Lösungsansätze vorgestellt und diskutiert, der Erfahrungsaustausch und die Vernetzung gefördert und die Möglichkeit gegeben, Themen in die Projektförderung einzubringen. Ein wichtiger Teil der Veranstaltungsreihe ist die Interaktion. Teilnehmerinnen und Teilnehmer sind eingeladen, ihre Erfahrungen und Wünsche einzubringen und die Termine der Veranstaltungsreihe mitzugestalten.

Für weitere Informationen zur SW.aktiv Veranstaltungsreihe

Poster

Poster-Link oder Poster-PDF wird hinzugefügt.

Projektvideo

Video wird auf der Homepage hochgeladen.

Als Teil des Projekts wurde das Webtool KoSyWeb entwickelt. KoSyWeb basiert auf einer dynamischen Energiesystemsimulation in der Modellierungssprache Modelica und ermöglicht Optionen der Sektorenkopplung in einem Energiesystem zu analysieren. Die Simulationen in KoSyWeb sind auf den Energiebedarf von 10.000 Haushalten normiert, um eine praxisnahe aber vergleichbare Perspektive zu gewährleisten. In diesem komplexen Energiesystem werden in KoSyWeb Energieanlagen über ein gesamtes Jahr simuliert. Die Ergebnisse umfassen Investitions- und Energiekosten, Energiemengen sowie den Anteil lokal erzeugter erneuerbarer Energie und THG-Einsparung für ein Jahr.

KoSyWeb beinhaltet Effizienz, spezifische Verluste und typische Dynamik der integrierten Energieanlagen und Speicherelementen. Die einzelnen Prozesse sind dynamisch gekoppelt und bilden zusammen das Gesamtenergiesystem und die Synergieoptionen. Über eine Steuerung sind die Prozesse aufeinander abgestimmt, damit die erzeugte erneuerbare Energie auf effiziente Weise lokal genutzt und zu jedem Zeitpunkt die Energiebedarfe der Verbraucher abgedeckt wird.

Mithilfe von Schiebereglern wird die Dimensionierung der einzelnen Energieanlagen und Ausbau des Wärmenetzes eingestellt, sodass unterschiedlich ausgestaltete Energiesysteme zusammengestellt werden. Dies ermöglicht die Eigennutzung von mehr oder weniger erneuerbarer Energie im System.

Deutschland strebt bis 2045 die Klimaneutralität an. Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen, müssen in den nächsten zwei Jahrzehnten wichtige Weichen im Energiesystem gestellt werden. Das Projekt TrafoKommunE untersuchte den notwendigen Transformationsprozess mit Fokus auf die kommunale Energiewende und gibt Handlungsempfehlungen zur kostengünstigen und zeitlich umsetzbaren Ausgestaltung versorgungssicherer kommunaler Energiesysteme. Schlüsselakteure für die Umsetzung sind Energieversorger und Kommunen.

Im kommunalen Energiesystem wurden technologische, infrastrukturelle, betriebswirtschaftliche und soziale Aspekte szenarienbasiert bewertet, um daraus Strategien zur Transformation der Infrastrukturen sowie darauf abgestimmte Geschäftsmodelle im Rahmen der Ziele der Energiewende abzuleiten. Hierfür wird sowohl netz- als auch anwendungsseitig ein sektorenübergreifender Ansatz mit flankierenden sozialwissenschaftlichen Untersuchungen gewählt. Als Grundlage werden Realdaten von Stadtwerken und Energieversorgern aus bereits existierenden Reallaboren und weitere Praxis- und Forschungsdaten verwendet. Darüber hinaus wurden die aktuellen politischen Rahmenbedingungen untersucht und es fanden Aktivitäten statt, die zur Aktivierung von Energieversorgungsunternehmen beitragen eine aktive Rolle bei der lokalen Energiewende einzunehmen.

Wichtige Themenschwerpunkten in TrafokommunE waren:

  • Transformation der Energieinfrastruktur in allen Sektoren für die klimaneutrale Kommune unter Berücksichtigung von Akzeptanz
  • Transferleistung von Forschungsergebnissen in die Praxis verbessern und Untersuchung neuer Geschäftsmodelle
  • Handlungsempfehlungen für die strategische Entwicklung von Geschäftsfeldern von Stadtwerken
  • Zukunftssichere IKT-Infrastruktur für Stadtwerke und Verteilnetzbetreiber

Im Rahmen des Projekts wurde der lokale Ausbau von erneuerbaren Energiequellen, die Nutzung alternativer Technologien (z. B. Wärmepumpen und batterieelektrische Fahrzeuge) und die Umsetzung von Sanierungsmaßnahmen von Gebäuden mit Hilfe eines hochauflösenden Stadtmodells untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Sanierungsrate von Gebäuden eine entscheidende Rolle einnimmt. Höhere Sanierungsraten reduzieren den Energiebedarf erheblich. Insbesondere im urbanen und hochverdichteten Raum ist der Ausbau von Fernwärme langfristig unter den im Projekt getroffenen Annahmen wirtschaftlich.

Die Verteilung von Strom, Gas und Fernwärme für Haushalte, Gewerbe und Industrie wurde auf Basis von Realdaten durch Netzsimulationen abgebildet und anhand von Szenarien in die Zukunft projiziert. Dabei wurden verschiedene Energieerzeugungs- und -Verbrauchsstrukturen sowie unterschiedliche Siedlungs- und Gewerbestrukturen untersucht. Die Netze wurden hinsichtlich veränderter Lastflüsse analysiert und Transformationspfade aufgezeigt.

Durch die Stromnetzsimulation konnte gezeigt werden, dass zusätzliche Lasten und Erzeuger (z.B. PV, Wärmepumpen, batterieelektrische Fahrzeuge) im Niederspannungsnetz zu einer deutlichen Mehrbelastung führen, wodurch ein erheblicher Netzausbau erforderlich wird. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, können sich dynamische Stromtarife positiv auf die lokalen Niederspannungsnetze auswirken.

 

Die Gasnetzmodelle zeigen, dass die hydraulische Kapazität der bestehenden Netze durch den Effekt der sinkenden Gasnachfrage auch in Zukunft ausreichen wird. Allerdings werden die Netzentgelte aufgrund der geringen Anzahl von Verbrauchern im Gasnetz steigen. Die teilweise Stilllegung von Gasverteilnetzen muss in Zukunft mitgedacht werden. Die anteilige Stilllegung der Netze mit Anerkennung der Stilllegungskosten in der Regulierung ist die wirtschaftlich attraktivste Option für Netzbetriebe und Netznutzende. Die Planung eines Wärmenetzes sollte gleichzeitig die Anpassung der Gasnetze beinhalten.

Die Entwicklung in der straßengebundenen Mobilität im Personen- und Güterverkehr wurde mit einer agentenbasierten Simulation abgebildet, die ortsaufgelöste Strombedarfe im urbanen Raum aufzeigte.

DVGW x TrafoKommunE
https://www.youtube.com/watch?v=RmbmcZu_PWA
Ansprechpartner
Bei Fragen zum Forschungsbericht wenden Sie sich bitte an folgenden Ansprechpartner:
Wolfgang Köppel
Gastechnologie ∙ Gruppenleiter Systeme und Netze

Telefon+49 721 608-41223