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Digitales

Flexible Vielfalt

Serie Sinteg – Die ostdeutschen Bundesländer haben sich im Schaufensterprojekt Windnode zusammengetan, um gemeinsam Lösungen für die Energiewende zu entwickeln. So vielfältig wie die Länder sind auch die Teilprojekte. Ein Schwerpunkt ist das Thema Flexibilität.

30. August 2018

Von Mecklenburg-Vorpommern an der Ostseeküste und der Mecklenburgischen Seenplatte bis nach Sachsen mit Lausitz und Erzgebirge: Die sechs ostdeutschen Bundesländer zeigen nicht nur geografisch eine Vielfalt an Regionen, sondern bringen auch verschiedene Kompetenzen und Erfahrungen im Bereich Energie mit.

Während Mecklenburg-Vorpommern zum Beispiel sehr hohe Anteile an Windenergie hat, bietet Brandenburg Erfahrungen im Zusammenspiel von konventionellen und erneuerbaren Energien. Sachsen-Anhalt und Sachsen sind industriell geprägt. Berlin nutzt als Verbrauchszentrum auch erneuerbare Energien aus dem Umland. Thüringen ist ein Energietransitland ohne Großkraftwerke.

Die Länder haben sich im Projekt Windnode zusammengetan. Es ist eines der fünf Schaufensterprojekte intelligente Energie, kurz Sinteg. »Wind in die Städte war einmal ein Leitgedanke bei der Entwicklung von Windnode, und so kommt es, dass wir deutlich mehr Projekte in den Städten als auf dem Land haben – die Seite der flexiblen Lasten und nicht so sehr die Erzeugungsseite steht im Fokus«, so Markus Graebig, Gesamtprojektleiter Windnode.

Wichtig sei aber, dass es ein gemeinsames Projekt aller beteiligten Bundesländer in Ostdeutschland ist. Die Bundesländer seien nicht nur als politische Schirmherren dabei, sondern im Dialog mit dem Projekt und aktiv eingebunden.

Potenziale in Gewerbe, Industrie und Quartieren

Die Frage, mit der sich die verschiedenen Partner aus ganz Nordostdeutschland in dem Projekt beschäftigen, betrifft die Integration der erneuerbaren Energien in das Energiesystem: Wie kann es gelingen, den Stromverbrauch der Nutzer bestmöglich auf die schwankende Erzeugung abzustimmen und die Netze stabil zu halten?»Neben dem notwendigen Netzausbau lautet ein wichtiger Teil der Antwort: Flexibilitäten. Bei Windnode machen wir uns systematisch auf die Suche nach solchen Flexibilitäten in Industrie, Gewerbe und Wohnquartieren«, so Graebig. Zudem arbeite man an Stromspeichern mit großen Batterien, an Power-to-Heat und Elektromobilität. »Diese Sektorkopplung ist ein entscheidendes Instrument, um in der Wärmeversorgung und im Straßenverkehr die nach wie vor dominierenden fossilen Energieträger durch regenerativen elektrischen Strom zu ersetzen.« Die Partner entwickeln auch die erforderliche Informations- und Kommunikationstechnik, um etwa den angeschlossenen Nutzern zu signalisieren, wann eine gute Zeit zum Stromverbrauch ist.

Viele Partner eingebunden

Graebig sieht bei Windnode drei Besonderheiten: Erstens repräsentiert das Projekt eine fast komplette Regelzone. Die 50-Hertz-Regelzone habe die höchsten Erneuerbaren-Anteile im Strommix, über 53 Prozent. »Aufgrund ihrer zeitweisen Produktionsüberschüsse ist die Region ein großer Energieexporteur.«

Zweitens habe die Region nicht nur eine lange Tradition in der Energietechnik, sondern verfüge auch über einzigartige Transformationserfahrungen, von der Wiedervereinigung bis hin zum Strukturwandel in der Lausitz.

Drittens besteht das Projekt aus einem pluralistischen Konsortium von über 70 Partnern. »Das führt zu einer großen Vielfalt an Lösungsansätzen.« Als ein konkretes Beispiel nennt er das Thema Netzengpassmanagement, für das fast alle Sinteg-Konsortien Lösungsvorschläge entwickeln. »Unsere Flexibilitätsplattform ist allerdings auch deshalb etwas Besonderes, weil sie in einer echten Kooperation von Übertragungsnetzbetreibern, Verteilnetzbetreibern und Flexibilitätsanbietern entsteht.«

Das ist nicht alles an Schwerpunkten: Ein Arbeitsfeld des Projektes beschäftigt sich zum Beispiel mit intelligentem Netzbetrieb. Flexibilität ist aber ein Kernthema. »Wir gliedern das bewusst in zwei Schritte.« So ist ein Ziel des Projektes Flexibilitäten zu identifizieren, also technische Potenziale für Lastverschiebungen sowie im Bereich der Sektorkopplung zu finden und zu charakterisieren.

Das zweite Ziel ist, diese Flexibilitäten zu aktivieren, also wirtschaftliche Potenziale netz-, system- und marktdienlich zu nutzen. Dabei spielt die Flexibilitätsplattform eine wichtige Rolle. Mit ihr wollen die Partner einen entsprechenden Marktplatz entwickeln und erproben. Der Testbetrieb soll ab Ende 2018 erfolgen.

»Die Frage nach der wirtschaftlichen Nutzung ist komplex und sehr spezifisch für unser regulatorisches und marktliches Umfeld. In einem anderen Land mag es ganz andere Rahmenbedingungen für die Nutzung von Flexibilität geben«, erläutert Graebig.

Das Vorgehen zur Identifikation technischer Potenziale verspreche eine größere Übertragbarkeit. »Auch haben wir gelernt, dass es sich viel besser systematisch nach Flexibilitätspotenzialen suchen lässt, wenn man nicht von Anfang an die wirtschaftliche Verwertung mitdenken muss.«

Fünf Flexibilitäts Optionen

Das Projekt unterscheidet fünf große Anwendungsfälle. Zum einen gibt es flexible Erzeuger, wie etwa das Regionalkraftwerk Uckermark von Enertrag. Hier stehen Windkraftanlagen in enger Nähe zu Speichern und Nutzern der Sektorkopplung inklusive Power to Gas. Außerdem bestehen industrielle und gewerbliche Lastverschiebungspotenziale. So sind etwa im industriellen Bereich vier Berliner Werke von Siemens in das Projekt eingebunden, die Berliner Wasserbetriebe und das Leipziger Werk von BMW.

Gewerbliche Lastverschiebungs- und Speicherpotenziale untersucht das Projekt in den Filialen von Lidl und Kaufland. Der vierte Bereich betrifft Flexibilitäten in Quartieren in Berlin und Sachsen.

So wird beispielsweise ein Quartier in Berlin-Prenzlauer Berg im Herbst mit modernen Messeinrichtungen ausgerüstet.

In einem Teil der Gebäude soll ein Smart Meter Gateway zum Einsatz kommen, um die Kommunikation zwischen den Komponenten zu erproben. Die Daten aus den Zählern unterliegen dem Datenschutz. Sie werden nicht überwacht, sondern die Partner wollen sie in aggregierter und anonymer Form nutzen, um die Heizzentrale im Quartier bedarfsgerecht zu steuern. Diese besteht aus einem BHKW, Power-to-Heat-Elementen und Heizkesseln.

Steuerbare Lasten im Smart Home

Ein weiteres Projekt untersucht, inwieweit Letztverbraucher mit Smart-Home-Komponenten bereit sind, steuerbare Lasten zur Verfügung zu stellen. Es geht um die Integration steuerbarer Verbraucher in ein übergreifendes Steuerungssystem, das Marktanreize für Kleinstanlagen gibt und zugleich die lokale Netzsituation berücksichtigt.

»Das einzelne Smart Home ist für sich genommen keine netzkritische Last, aber wenn sich die Haushalte bündeln und sich gleichzeitig, automatisiert, mit einem zentralen Marktsignal synchronisieren, können Netzengpässe lokal hervorgerufen werden«, so Oliver Schaloske, Asset Manager TechIT, Stromnetz Berlin. Damit seien Gruppenschaltungen auch in der Niederspannung netzrelevant und müssen künftig am lokalen Netzstrang gespiegelt werden. Das Projekt bündelt solche Anlagen so, dass die Gruppe netzverträglich schaltbar ist und die Anlagen trotzdem einem übergeordneten Anreiz folgen können.

Fünftens werden Anwendungen der Sektorkopplung untersucht, insbesondere der Bereich Power to Heat. Darunter fällt ein Projekt mit Nachtspeicherheizungen bei der Wemag sowie eine 120-MW-Power-to-Heat-Anlage von Vattenfall in Berlin. Außerdem beschäftigen sich die Partner in Projekten mit Power-to-Cold-Anwendungen und gesteuertem Laden von Elektrofahrzeugflotten.

Digitaler Plattform Gedanke

Neben den Flexibilitätszielen spielen weitere Aspekte eine Rolle. Ein anderes Ziel ist, Nutzen aus Daten zu ziehen. Das Projekt will die Digitalisierung der Energiewirtschaft konkret machen, mit einem Energiedatenmarktplatz, einem Open-Data-Portal für Energiedaten und verschiedenen Mehrwertdiensten.

So werden im Arbeitsfeld IKT-Vernetzungsplattform eine Sammlung mehrerer Digitalisierungsprojekte zusammengefasst. Erstens gibt es die Basisdienste, den Energiedatenmarktplatz. »Ein wesentlicher Schritt für die Umsetzung besteht darin, eine kritische Masse an Datengebern für die Plattform zu gewinnen – auch wenn anfangs die Use Cases, die aus einer solchen IKT-Vernetzungsplattform erwachsen können, längst noch nicht alle erkennbar sind«, erläutert Graebig. Eine zweite Herausforderung bestehe darin, eine gemeinsame Sprache zwischen energiewirtschaftlichen Fachleuten einerseits und Informatikern andererseits zu finden.

Die in diesen Basisdiensten bereitgestellten Daten sollen in einer Form verfügbar gemacht und visualisiert werden, die für verschiedene Nutzergruppen zugänglich und für Entscheidungsträger relevant sind – das ist die Idee der Markt- und Verbraucherplattform. Zweitens ensteht ein Open-Data-Portal, umgesetzt von Stromnetz Berlin und Fraunhofer FOKUS. Dieses soll den Zugang zu Energiedaten und perspektivisch auch zu anderen, sektorübergreifenden Daten erleichtern, um Interessierten und Kreativen eine Basis für die Entwicklung neuer Lösungen zu bieten.

»Daher sind auch die Energy Hack Days Teil dieses Arbeitspakets, und die Anbindung zum Energiedatenmarktplatz liegt auf der Hand.« Drittes Projekt ist die Flexibilitätsplattform, die von 50Hertz gemeinsam mit den Verteilnetzbetreibern umgesetzt wird. Hier soll ein neuer Marktplatz mit neuen Rollen und Prozessen für die netzdienliche Flexibilitätsnutzung, also die Netzengpassbewirtschaftung, entwickelt werden.

Besuchbare Orte als Schaufenster

Außerdem ist es den Partnern wichtig, die Öffentlichkeit einzubinden. Das intelligente Energiesystem soll für Fachpublikum und interessierte Öffentlichkeit anschaulich und verständlich werden. Hierzu entstehen zum Beispiel 25 bis 30 besuchbare Orte und Dialogformate.

»Diverse Demonstratoren und besuchbare Orte sind bereits an den Start gegangen«, so Graebig über den Fortschritt des Projektes. Er nennt als Beispiel unter anderem die Power-to-Heat-/Power-to-Cold-Anlage von Gasag Solutions und den Showroom Energiewende von 50Hertz sowie die Schaufensterfilialen von Lidl und Kaufland. Auch der erste Energy Hack Day von Stromnetz Berlin hat schon stattgefunden.

»Pluralismus funktioniert – und führt zu äußerst positiven Netzwerkwirkungen in dem ebenso großen wie bunten Verbund«, sagt Graebig abschließend. »Pluralismus bedeutet aber auch, dass wir uns immer wieder auf die Suche nach dem Gemeinsamen, Verbindenden machen müssen, also die Frage beantworten: Wie entsteht aus den 50 Teilprojekten ein Verbundprojekt, das gemeinsam eine größere Fragestellung beantwortet?«mwi

Wissen kompakt

Schaufenster intelligente Energie

Das Förderprogramm ›Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende‹ (Sinteg) des Bundeswirtschaftsministeriums startete im Dezember 2016. Über 200 Millionen Euro Förderung fließen insgesamt in die fünf Schaufenster C/sells, Designetz, Enera, NEW 4.0 und Windnode. Zusammen mit zusätzlichen privaten Investitionen werden so über 500 Millionen investiert, so das Ministerium. Ziel sei, in vier Jahren Musterlösungen für eine klimafreundliche, sichere und effiziente Energieversorgung bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien zu entwickeln. Im Zentrum steht die intelligente Vernetzung von Erzeugung und Verbrauch. (Quelle: BMWi)

Erschienen in Ausgabe: Nr. 07 /2018