ZO.RRO I
ZO.RRO – Zero Carbon Cross Energy System:
Transformation des Energiesystems am Beispiel Thüringens
Die erste Phase der Energiewende, die Etablierung von erneuerbaren Energien, ist realisiert. Die jetzige zweite Phase wird bestimmt durch weitere Anstrengungen bei: dem Ausbau von erneuerbaren Energien, der Reduzierung des Energieverbrauchs (CO2-Emissionen), der Steigerung der Energieeffizienz, der Optimierung der Energiesysteme und der Koppelung der Sektoren Strom, Gas, Wärme und Mobilität.
Genau hier setzt ZO.RRO an und erforscht neuartige Ansätze und Lösungen für die systemische Energiewende.
Das Verbundprojekt ZO.RRO steht unter Leitung der Technischen Universität Ilmenau.
ZO.RRO erforscht, wie die zukünftige Energieversorgung CO2-frei gestaltet werden kann und will das Energiesystem mit eigenentwickelten Lösungen optimieren. Eines der wichtigen Forschungsziele ist die Entwicklung und Erprobung von CO2-freien Systemdienstleistungen durch die Nutzung sektorenübergreifender Flexibilisierungsoptionen.
Zudem strebt ZO.RRO eine Erprobung am Beispiel Thüringens an, wie Erzeuger und Verbraucher in einem optimalen System interagieren und Verbraucher untereinander Synergien heben können. Dabei bindet ZO.RRO wichtige Thüringer Experten, Multiplikatoren und Unternehmen in das Projekt ein. Es adressiert explizit kleine- und mittelständische Unternehmen in Industrie, Gewerbe und Energiewirtschaft mit Interesse, das Projekt bei der Erforschung, Entwicklung und Erprobung von industrieseitigen Flexibilisierungsoptionen zu begleiten.
Die Forschungsarbeiten könnten zukünftig als Modell für andere Regionen in Deutschland dienen.
Projektziele
Die Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien ist in Deutschland etabliert. Die Energiewende geht in die nächste Phase und fokussiert sich auf die Dekarbonisierung der gesamten Energieversorgung. Dabei spielen der Einsatz effizienterer Technologien und Systeme, die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme, Mobilität sowie die verbesserte Interaktion von Verbrauchern und Erzeugern eine wichtige Rolle.
ZO.RRO setzt hier an und erforscht neuartige Ansätze und Lösungen für die systemische Energiewende. Forschungsziel ist es, zukünftig eine CO2-freie Energieversorgung zu ermöglichen. Das Augenmerk des Projektes liegt auf Systemdienstleistungen, da sie bis zu 20 Prozent der CO2-Emissionen in der Energieversorgung ausmachen. Nach einer Konzeptphase sollen die entwickelten Lösungen zusammen mit repräsentativen Demonstratoren in ihrer Machbarkeit erprobt und evaluiert werden.
Arbeitsfelder
Simulative Untersuchung der praxisrelevanten Erzeugungs- und Verbrauchsszenarien in einem entwickeltem Modell für sektorenübergreifende Energiesysteme.
Wir optimieren den Einsatz aller verfügbarer Erzeugungsanlagen, Speicher und Flexibilitätspotenziale im Rahmen der energiewirtschaftlichen Betriebsführung des sektorenübergreifenden Energieversorgungssystems unter Berücksichtigung der fluktuierenden Einspeisungen und der energetischen Bedarfe.
Wir gestalten die sektorenübergreifende Netzführung und entwickeln dazu einen Systementwurf zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen, um daraus Einsatz- und Sicherungskonzepte für die CO2-freie Energieversorgung abzuleiten und aufzuzeigen.
Wir entwerfen, konzeptionieren und testen beispielhaft neuartige IT-Infrastruktur und -Systeme, in denen Einsatzpläne für CO2-freie Systemdienstleistungen erstellt und umgesetzt werden können. Dies können zum Beispiel Managementsysteme für Speicher- und Flexibilitätsangebote (Speicher-Flexibilitäts-Angebotsplattform) sein. Dazu wird eine neuartige Supervisionsinstanz als übergeordnete Erfassungs-, Planungs-/Koordinierungs-, Monitoring- und Abrechnungsinstanz aufgebaut.
Wir identifizieren landesweite, sektorenübergreifende Flexibilisierungspotentiale in Industrie und Gewerbe mit Fokus auf CO2-freie Optionen. Wir sprechen dabei die wichtigsten Branchen in allen Regionen Thüringens und KMU mit Vorerfahrung aus Energieeffizienzprojekten an. Ziel ist es, Standardlösungen und Handlungsempfehlungen zu erkennen und Flexibilisierungspotentiale in den jeweiligen Branchen zu konkretisieren.
Wir bereiten die Demonstratorenphase vor, in der die sektorenübergreifende Energieversorgung mit Demonstratoren in Thüringen umgesetzt und auf Realisierbarkeit untersucht wird. Dies integrieren wir in ein Gesamtkonzept. Ziel der Untersuchung ist es, die Frage zu beantworten, welche Kapazitäten erforderlich sind, um den Einsatz konventioneller Kraftwerke zu minimieren.
Wir ermitteln thüringenspezifische Parameter (typische Profile bzw. Bedarfe zur Einspeisung, Endenergie, Nutzungsenergie, Lasten) für ein zukünftiges, CO2-freies und sektorenübergreifendes Energieversorgungssystem. Dabei binden wir Partner aus der Thüringer Wirtschaft, Unternehmen und Multiplikatoren mit Workshops, Fachveranstaltungen und in einem Werkstattprozess über das gesamte Projekt hinweg ein. Mit einer gezielten Öffentlichkeitsarbeit sorgen wir für Transparenz und sprechen ein möglichst breites Publikum in Thüringen an.
ZO.RRO I Konsortium
Wer gehörte zum ZO.RRO-Team in der Konzeptionsphase? Alle Verbundpartner, ihre Motivation und Ziele für die Projektarbeit. Link folgen und mehr erfahren.
Feldtest Vision ZO.RRO I
Die Vision des Feldtests des ZO.RRO I Projektes im Detail beschrieben finden Sie hier.
Schlüsselbegriffe
Einem gesamtsystemischen Ansatz folgend, werden alle Einzelkomponenten des Systems betrachtet, hinsichtlich ihrer Effizienz und Wirtschaftlichkeit im Zusammenspiel bewertet und miteinander verbunden. Die zentralen Einzelkomponenten sind dabei die Sektoren (Strom, Wärme/Kälte, Mobilität und Industrie), die Flexibilisierungsoptionen und die Interaktion von Erzeugern und Verbrauchern, die Digitalisierung der Energiewirtschaft sowie die CO2-freie Bereitstellung von Systemdienstleistungen.
Warum betrachtet das ZO.RRO-Projekt Sektorenkopplung?
Das ZO.RRO-Projekt zeigt, wie Unternehmen Ihren CO2-Ausstoß minimieren können. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Technologien, die die Sektoren Strom, Wärme, Gas und Mobilität verbinden, um Erneuerbare Energie vielseitig nutzbar zu machen. Die Sektorenkopplung umfasst beispielsweise den Einsatz von Batteriespeichern, Wärmepumpen (Power-to-Heat) und Elektrofahrzeugen (Power-to-Mobility) wie auch die Wasserstoffgewinnung aus grünem Strom (Power-to-Gas).
Definition:
Unter Sektorenkopplung versteht man die energietechnische und energiewirtschaftliche Verknüpfung von Strom, Wärme, Mobilität und industriellen Prozessen. [BDEW] Die Kopplung ermöglicht mehr Flexibilität zwischen den Sektoren und ermöglicht den verstärkten Einsatz Erneuerbarer Energien im Wärme- und Mobilitätsbereich.
Quelle: BDEW2
85 Prozent der deutschen Treibhausgasemissionen gehen auf die Bereitstellung von Energie in Form von Strom, Wärme und Mobilität zurück. 98 Prozent der Emissionen sind Kohlenstoff­dioxid, der Rest Methan und Lachgas. Seit 1990 sind die Kohlenstoff­dioxid-Emissionen von 990 Millionen Tonnen auf 750 Millionen Tonnen zurückgegangen, was einer Reduzierung um 27,5 Prozent entspricht [UBA]. Die wichtigsten Ziele Deutschlands sind eine Minderung der Emissionen um 40 Prozent bis 2020 bzw. 80-95 Prozent bis 2050. Deutschland hat sich international im Abkommen von Paris dem Ziel verpflichtet, Maßnahmen zu ergreifen, um die Erderwärmung auf <2 Grad Celsius zu begrenzen.
Quelle: UBA1
Stand der Technik ist, dass die Steuerung der Erzeugungs­leistung entsprechend des aktuellen Bedarfs erfolgt. Neue Konzepte erweitern diese Steuerung um Verbraucher, welche den Umfang oder Zeitpunkt ihres Energiebedarfs variieren können. Diese Flexibilität kann durch Speicher erweitert werden. Die erweiterte Steuerung umfasst den Ausbau der Kommunikation mit zum Beispiel „Smart Metern“ und neue rechtliche Regelungen.
Warum betrachtet das ZO.RRO-Projekt Systemdienstleistungen?
Für ein CO2-freies Energiesystem der Zukunft müssen neben der Energieerzeugung auch alle notwendigen Maßnahmen zur Sicherung und Wiederherstellung der Netzstabilität (sog. Systemdienstleistungen) CO2-frei erbracht werden.
Definition:
Zu den System­dienstleistungen zählen Maßnahmen, die den stabilen Netzbetrieb gewährleisten. Neben der Regelleistung, also der Kompensation von Differenzen zwischen tatsächlichen Verbrauch und fahrplanmäßiger Erzeugung, gehören der Netzwiederaufbau nach einem Versorgungsausfall und Blind­leistungs­kompensation zu den wichtigsten Maßnahmen.
Warum betrachtet das ZO.RRO-Projekt flexible Betriebsweisen?
Das ZO.RRO-Projekt gibt individuelle Empfehlungen, wie Unternehmen ihre CO2-Emissionen senken können. Eine Option sind flexible Betriebsweisen in der Produktion. So können Prozessschritte, je nach Verfügbarkeit Erneuerbarer Energie, zeitlich verzögert erfolgen (Lastverschiebung) oder Produktionsmaschinen unterschiedlich ausgelastet werden (Teillastbetrieb).
Demand Side Management
Dieses Prinzip der flexiblen Steuerung von Produktionsprozessen wird auch als "Demand Side Management" bezeichnet. Auf den Seiten des BMWi wird es (link: https://www.bmwi-energiewende.de/EWD/Redaktion/Newsletter/2017/01/Meldung/direkt-erklaert.html text: "direkt erklärt"). (Quelle: Newsletter des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, Ausgabe 01/2017 vom 25.01.2017)
Zudem erläutern die (link: http://www.dsm-bw.de/erklaerfilme/ text: Erklärfilme) des Pilotprojekts Demand Side Management Baden-Württemberg anschaulich das Prinzip sowie damit verbundene Erlöspotenziale. (Quelle: Deutsche Energie-Agentur (dena))
Warum betrachtet das ZO.RRO-Projekt industrielle Flexibilitätsoptionen?
Das ZO.RRO-Projekt gibt individuelle Empfehlungen, wie Unternehmen künftig auf die fluktuierende Verfügbarkeit Erneuerbarer Energie reagieren können, um den störungsfreien Produktionsablauf zu gewährleisten und dabei CO2-Emissionen und -Kosten (ab 2022) zu senken.
Projektförderung
Das Konsortium bedankt sich für die Förderung bei:
