P2X@BerlinAdlershof

Titel des Forschungsprojektes:
Systematische Bewertung des Einsatzes von Power-to- Heat und Power-to-Gas in Quartierskonzepten in Nordostdeutschland und pilothafte Umsetzung in Berlin Adlershof

Motivation

Der Nordosten Deutschlands ist eine jener Regionen in Deutschland, in denen bereits derzeit erhebliche Mengen an EE-Strom abgeregelt werden müssen. Dabei handelt es sich überwiegend um lokale oder regionale Überschüsse, die aufgrund von Netzengpässen entstehen.

Es wäre volkswirtschaftlich sinnvoll, diese Stromüberschüsse zumindest im Wärmemarkt zu nutzen. Zum anderen können durch P2H-Anlagen auch Systemdienstleistungen bereitgestellt und Beiträge zur Erhaltung der Netz- bzw. Systemstabilität des Stromnetzes geleistet werden.

Projektziele und -inhalte

Zentrale Ziele und Inhalte des geplanten Forschungsprojektes sind daher,

  • die regionalen Potentiale und Möglichkeiten für P2H zur Verwertung von lokalem und regionalem Überschussstrom sowie möglicher neuer Systemdienstleistungen an ausgewählten Standorten in Nordostdeutschland zu untersuchen und zu quantifizieren;
  • die Ergebnisse soweit aufzubereiten, damit diese als Grundlage für Investitionsentscheidungen sowie Auslegung und Dimensionierung von P2H-Anlagen dienen können;
  • die ausgearbeiteten Betriebskonzepte am Standort Berlin Adlershof pilothaft zu testen.

Forschungsfragestellungen und Methodik

Fokus der geplanten Untersuchungen ist die „Netzdienlichkeit“ von P2H-Anlagen. Dazu muss insbesondere die räumliche und zeitliche Komponente von lokalen und regionalen EE-Überschüssen untersucht werden. Daraus ergeben sich folgende Forschungsfragestellungen:

  • An welchen Standorten im Nordosten Deutschlands mit entsprechendem Wärmebedarf  könnten P2H-Anlagen bereits derzeit netzdienlich betrieben werden? Mit welchen Mengen an erneuerbarem Überschussstrom ist dort zu rechnen?
  • Wie verändert sich an diesen Standorten der Anfall an erneuerbarem Überschussstrom bis 2020 (und darüber hinaus) in Abhängigkeit vom weiteren Ausbau der EE-Erzeugung und der Verstärkung der Stromnetze?  Ab wann und wo könnte auch P2G eine Rolle spielen?
  • Welchen Einfluss haben die unterschiedlichen Ausbauoptionen (hinsichtlich EE-Erzeugung wie Stromnetzausbau) auf die Wirtschaftlichkeit von P2H/P2G-Anlagen?
  • Welche Auswirkungen haben geplante Netzausbauten auf eine mögliche Verschiebung von lokalen Stromüberschüssen auf die überregionale Ebene? Wo in Nordostdeutschland liegen, daraus abgeleitet, die mittel- bzw. langfristig interessantesten PH-Standorte?
  • Wie könnten die vorhandenen Mengen an Überschussstrom durch die Netzbetreiber an P2H-oder P2G-Anlagenbetreiber verteilt werden? Wie sollen die Marktregeln bzw. die Auktionsmechanismen aussehen?
  • Wie könnten Abrufe von P2H-Anlagen durch die Netzbetreiber organisiert werden? Welche Umsetzungskaskaden sind dazu notwendig (lokale vs. überregionale Maßnahmen)? Wie soll die Zusammenarbeit zwischen ÜNB und VNBs koordiniert werden?
  • Wie müssen P2H- und P2G-Anlagen im Kontext von Quartierskonzepten dimensioniert werden, um die maximale Menge an EE-Strom zu verwerten, zugleich aber die Wirtschaftlichkeit der Fernwärmesysteme zu optimieren? Wie können Zielkonflikte vermieden werden?
  • Wie lässt sich die Verwertung von EE-Überschussstrom in die Betriebsführung von Fernwärmesystemen integrieren? Welche Konsequenzen lassen sich daraus für typische Anlagenkonfigurationen ableiten?

Geplante Arbeiten und erwartete Ergebnisse

  • Analyse der Systemzusammenhänge u. Schnittstellen zwischen Strom- und Wärmemarkt
  • Detaillierte Untersuchung der bisherigen Abregelungen und Redispatch-Maßnahmen, Identifikation und Untersuchung typischer Netzsituationen
  • Ermittlung der Potentiale besonders geeigneter P2H-Standorte in der 50Hertz-Regelzone (gemeinsam mit ÜNB, VNBs, Fernwärmeversorgern) sowie bestimmender Einflussfaktoren
  • Pilotbetrieb der P2H-Anlage in Berlin Adlershof, Erprobung und Evaluierung neuer Betriebskonzepte für P2H
  • Energiewirtschaftliche Gesamtsystembetrachtung (aus Sicht quartiersbezogener Wärmeversorgungskonzepte)
Der Nordosten Deutschlands ist eine jener Regionen in Deutschland, in denen bereits derzeit erhebliche Mengen an EE-Strom abgeregelt werden müssen. Dabei handelt es sich überwiegend um lokale oder regionale Überschüsse, die aufgrund von Netzengpässen entstehen.
Es wäre volkswirtschaftlich sinnvoll, diese Stromüberschüsse zumindest im Wärmemarkt zu nutzen. Diesbezüglich ist aber noch eine Vielzahl an Umsetzungsbarrieren und Markthemmnissen zu beseitigen. So muss etwa durch Abrufvorgaben der Netzbetreiber die Verwendung des Überschussstromes vom regulären Strommarkt sachgerecht und wirkungsvoll abgegrenzt werden, um unerwünschte Nebeneffekte und Marktverzerrungen zu verhindern  (z.B. dass großteils fossil erzeugter Graustrom in den Wärmemarkt gelangt).
Zum anderen können durch P2H-Anlagen auch Systemdienstleistungen bereitgestellt und Beiträge zur Erhaltung der Netz- bzw. Systemstabilität, zur Senkung der Netzausbaukosten, zur Erlössteigerung des regenerativen Stromes und zur Vermeidung fossiler Brennstoffe geleistet werden.
Projektziele und -inhalte
Zentrale Ziele und Inhalte des geplanten Forschungsprojektes ist es daher,
• an ausgewählten Standorten, gemeinsam mit 50 Hertz, den betroffenen VNBs und lokalen Stadtwerken, die jeweiligen regionalen Potentiale und Möglichkeiten für P2H zur Verwertung von lokalem und regionalem Überschussstrom sowie möglicher neuer Systemdienstleistungen zu untersuchen und zu quantifizieren;
• die Ergebnisse soweit aufzubereiten, damit diese als Grundlage für Investitionsentscheidungen sowie Auslegung und Dimensionierung von P2H-Anlagen dienen können;
• die im Rahmen des Projektes ausgearbeiteten Betriebskonzepte pilothaft zu testen.
Im Rahmen des geplanten Projektvorhabens sollen damit zugleich die inhaltlichen Grundlagen für P2H-Demonstrationsvorhaben im Rahmen des Projektes „Schaufenster Intelligente Energien“ in der Region Nordostdeutschland geschaffen werden.
Forschungsfragestellungen und Methodik
Fokus der geplanten Untersuchungen ist die „Netzdienlichkeit“ von P2H-Anlagen. Dazu muss insbesondere die räumliche und zeitliche Komponente von lokalen und regionalen EE-Überschüssen untersucht werden.
Daraus ergeben sich folgende methodischen Bausteine bzw. Forschungsfragestellungen:
• An welchen Standorten im Nordosten Deutschlands mit entsprechendem Wärmebedarf  könnten P2H-Anlagen bereits derzeit (bzw. kurz- und mittelfristig) netzdienlich betrieben werden? Mit welchen Mengen an erneuerbarem Überschussstrom ist dort zu rechnen? (Leistung, Zeitdauer, Häufigkeitsverteilung)
• Wie verändert sich an diesen Standorten der Anfall an erneuerbarem Überschussstrom bis 2020 (und darüber hinaus) in Abhängigkeit vom weiteren Ausbau der EE-Erzeugung und der Verstärkung der Stromnetze?  Ab wann und wo könnte auch P2G eine Rolle spielen?
• Welchen Einfluss haben die unterschiedlichen Ausbauoptionen (hinsichtlich EE-Erzeugung wie Stromnetzausbau) auf die Wirtschaftlichkeit von P2H/P2G-Anlagen? Wie beeinflussen sich die zukünftigen P2H-Anlagen gegenseitig (Konkurrenz einzelner Standorte)?
• Welche Auswirkungen haben geplante Netzausbauten auf eine mögliche Verschiebung von lokalen Stromüberschüssen auf die überregionale Ebene? Wo in Nordostdeutschland liegen, daraus abgeleitet, die mittel- bzw. langfristig interessantesten PH-Standorte?
• Wie könnten die vorhandenen Mengen an Überschussstrom durch die Netzbetreiber an P2H-oder P2G-Anlagenbetreiber verteilt (auktioniert) werden? Wie sollen die Marktregeln bzw. die Auktionsmechanismen aussehen?
• Wie könnten Abrufe von P2H-Anlagen durch die Netzbetreiber organisiert werden? Welche Umsetzungskaskaden sind dazu notwendig (lokale vs. überregionale Maßnahmen)? Wie soll die Zusammenarbeit zwischen ÜNB und VNBs koordiniert werden?
• Wie müssen P2H- und P2G-Anlagen im Kontext von Quartierskonzepten dimensioniert werden, um die maximale Menge an EE-Strom zu verwerten, zugleich aber die Wirtschaftlichkeit der Fernwärmesysteme zu optimieren? Wie können Zielkonflikte vermieden werden?
• Wie lässt sich die Verwertung von EE-Überschussstrom in die Betriebsführung von Fernwärmesystemen integrieren? Welche Konsequenzen lassen sich daraus für zukünftige (typische) Anlagenkonfigurationen ableiten?
Geplante Arbeiten und erwartete Ergebnisse
• Analyse der Systemzusammenhänge u. Schnittstellen zwischen Strom- und Wärmemarkt
• Detaillierte Untersuchung der bisherigen Abregelungen und Redispatch-Maßnahmen, Identifikation und Untersuchung typischer Netzsituationen
• Ermittlung der Potentiale besonders geeigneter P2H-Standorte in der 50 Hertz Regelzone (gemeinsam mit ÜNB, VNBs, Fernwärmeversorgern) sowie bestimmender Einflussfaktoren
• Pilotbetrieb der P2H-Anlage in Berlin Adlershof, Erprobung und Evaluierung neuer Betriebskonzepte für P2H
• Energiewirtschaftliche Gesamtsystembetrachtung (aus Sicht quartiersbezogener Wärmeversorgungskonzepte)Detailanalysen von ausgewählten Aspekten der Wertschöpfungskette

Projektlaufzeit
1. Oktober 2015 – 30. September 2018

Projektpartner

Kontakt
Email: forschung@power-to-heat.eu