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TU Berlin

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Flexibilitätskonzepte im Energiesektor

Der weitreichende Ausbau von volatilen erneuerbaren Energien in der Stromerzeugung führt zu steigenden Fluktuationen im Stromnetz. Damit entsteht im System sowohl ein größerer Bedarf an Regulierungsmöglichkeiten wie auch an Flexibilität. Für die Erzeuger- und Verbraucherseite bedeutet dies eine neue Herausforderung, da es die Ausarbeitung und Implementierung von neuen Flexibilitätskonzepten erfordert. Gleichzeitig ermöglicht es den Akteuren auch neue Märkte zu erschließen.

Verbraucherseitig ist Lastmanagement, auch Demand Response genannt, von besonderer Bedeutung. Hier können energieintensive Industrien einen wesentlichen Beitrag leisten, um den Bedarf an großen elektrischen Energiespeichern und Spitzenlastkraftwerken zu senken. Beispielsweise ermöglicht die (elektro-)chemische Synthese von Grundchemikalien (Power to Chemicals) in Kombination mit großen Volumenspeichern einen flexiblen Betrieb und stellt damit eine indirekte Speicherung von Strom dar.

Auf der Erzeugerseite stellen die Flexibilisierung konventioneller Kraftwerksprozesse durch die Einbindung von Energiespeichern oder die Umsetzung von Power-to-X–Konzepten Möglichkeiten zum Ausgleich der schwankenden Strombereitstellung durch erneuerbare Energien dar. So ermöglicht z.B. die Integration von Wärmespeichern im Fernwärmenetz eine zeitliche Entkopplung der Strom- und Wärmebereitstellung und erhöht damit die Flexibilität von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen).

An unserem Fachgebiet untersuchen wir im Rahmen dieses Forschungsschwerpunktes sowohl die Erzeuger- wie auch die Verbraucherseite. Dies umfasst die Ermittlung und Bewertung von Lastmanagementpotentialen sowie die Erstellung von Konzepten und Analysen zur Anwendung von Energiespeichertechnologien. Hierzu werden unter anderem mathematische Optimierungsverfahren angewendet. Die Formulierung der Optimierungsprobleme erfolgt auf Basis der Bedingungen der Energiemärkte wie auch der Charakteristika der betrachteten Anlagen. Die Ergebnisse dieser Einsatzplanungs- bzw. Einsatzoptimierungsmodelle liefern wertvolle Informationen zur technischen und wirtschaftlichen Bewertung des Flexibilitätskonzeptes.

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