In der ersten Projektphase haben die Wuppertaler Energieforscher*innen das Konzept eines intelligenten Strom- und Gasnetzautomatisierungssystems für den netz- und systemdienlichen sowie marktorientierten Flexibilitätseinsatz von Power-to-Gas-Anlagen und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen erfolgreich entwickelt und simulativ validiert. Die Entwicklung zielt darauf, die Aufnahme von sogenannten grünen Gasen, erzeugt aus überschüssigem Photovoltaik- oder Windstrom, im Gasverteilnetz mithilfe von Smart-Grid-Ansätzen zu ermöglichen. Zusätzlich wurde das Potenzial von vermaschten Netztopologien in Mittelspannungsnetzen anhand repräsentativer Netzmodelle untersucht. „Insbesondere die Stromverteilnetze müssen durch die steigende Integration von erneuerbaren Energieumwandlungsanlagen den Anforderungen an einen sicheren und zulässigen Netzbetrieb nachkommen. Dadurch sind zum Teil erhebliche Netzausbaumaßnahmen notwendig, welche entweder auf konventioneller Weise oder durch intelligente Lösungsansätze auszugestalten sind“, verdeutlicht Prof. Zdrallek, „letztere können durch einen höheren Vermaschungsgrad in Mittelspannungsnetzen realisiert werden. Dadurch ist es möglich, die Leistungsaufnahme der Netze zu erhöhen sowie Ausbaumaßnahmen und somit Kosten für neue Betriebsmittel zu reduzieren“, erklärt Prof. Zdrallek.

Ziele der zweiten Projektphase des ENSURE-Forschungsprojektes sind zum einen die Konkretisierung der zukünftigen für die Energiewende erforderlichen Energienetzstrukturen und zum anderen die Erprobung und Weiterentwicklung ausgewählter Lösungen und Technologien aus der ersten Projektphase. Die Erprobung wird einerseits unter realen Bedingungen mithilfe von Pilotversuchen und andererseits durch ein digitales Abbild mittels Co-Simulationen durchgeführt. In der daran anknüpfenden dritten Projektphase wird es um den Aufbau eines Demonstrators – der sogenannte Energiekosmos ENSURE – in einer spezifischen Region Deutschlands gehen. „Ziel dabei ist es, die Machbarkeit der entwickelten Energienetzstrukturen, Lösungen und Technologien zu demonstrieren, wobei die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Energienetzgebiete in Deutschland eine große Rolle spielen wird“, so Prof. Zdrallek weiter.

Die Arbeiten der Wuppertaler Forscher*innen fokussieren auf die Weiterentwicklung von Planungs- und Betriebskonzepten für gekoppelte Strom- und Gasverteilnetze sowie auf die Umsetzung vermaschter Netztopologien in einem realen Netzgebiet. „Das 100 % regenerative und CO₂-neutrale Energiesystem der Zukunft besteht aus Strom und Gas. Daher ist das optimale Zusammenspiel beider Systeme unerlässlich“, betont Prof. Zdrallek. „Die Pilotierung ist ein wichtiger Schritt, um unter realen Netzbetriebssituationen die entwickelten Lösungen und Systeme zu testen und auf Herz und Nieren prüfen zu können.“ Weitere Untersuchungen zu Batteriespeicherkonzepten zur Netzstützung an Elektroladetankstellen werden ebenfalls Bestandteil der Arbeiten des Lehrstuhls sein.

Insgesamt besteht das Projektkonsortium neben der Bergischen Universität Wuppertal aus 20 weiteren Projektpartnern: ABB Power Grids Germany AG, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Deutsche Umwelthilfe e.V., DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut (EBI) des Karlsruher Instituts für Technologie, Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln gGmbH (EWI), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Forschungsgemeinschaft für Elektrische Anlagen und Stromwirtschaft e.V., Fachhochschule Westküste, Germanwatch e.V., Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, OFFIS e.V., Öko-Institut, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Schleswig-Holstein Netz AG, Siemens AG, SWKiel Netz GmbH, Technische Universität Dortmund, Technische Universität Ilmenau und TenneT TSO GmbH.

https://www.evt.uni-wuppertal.de/

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek
Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik
Telefon 0202/439-1976
E-Mail zdrallek[at]uni-wuppertal.de