Projekt Synergie

Projekt Synergie II

Gefördert von:

Projektziel

Im Juni 2021 hat sich die Bundesregierung Deutschlands bis zum Jahr 2045 zu Klimaneutralität verpflichtet. Die schwankende Verfügbarkeit von elektrischer Energie aus Erneuerbaren Energien stellt die Energieversorgung dabei vor wesentliche Herausforderungen. Das Kopernikus-Projekt „SynErgie“ (Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung auf eine fluktuierende Energieversorgung) untersucht mit über 90 Partnern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft, wie die Industrie ihre hohe Energienachfrage flexibel an das fluktuierende Angebot Erneuerbarer Energien anpassen und damit Schwankungen im Stromnetz ausgleichen kann.

 

 

Projektinhalte

Im Rahmen der zweiten Förderphase hat sich die Hochschule Mannheim innerhalb der Fakultät für Wirtschaftsingenieurwesen bereits mit der Einordnung industrieller Flexibilitätspotenziale in einen systemischen Gesamtkontext und insbesondere mit folgenden Fragestellungen beschäftigt:

  • AP 1: Volkswirtschaftliche Kosten-Nutzen-Analyse von Flexibilitätsoptionen für stromnetzstabilisierende Einsatzoptionen
  • AP 2: Abschätzung des CO2-Vermeidungspotenzials beim Einsatz industrieller Flexibilitätsmaßnahmen

Als Grundlage für die volkswirtschaftliche Kosten-Nutzen-Abschätzung war das Ziel dieses Arbeitspakets die marktseitige Identifikation und Charakterisierung von Einsatzoptionen zur Stabilisierung des Stromnetzes. Es wurde untersucht wofür Flexibilitäten eingesetzt werden können, die wirtschaftlichen und technischen Charakteristika der einzelnen Einsatzoptionen (bspw. Regelleistung oder Langzeitspeicherung) zusammengetragen und hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Stromnetzstabilität bewertet sowie deren rechtlicher und regulatorischer Rahmen beschrieben.

Analog zum Vorgehen im AP 1.1 auf Marktseite wurde im AP 1.2 die Angebotsseite betrachtet und verschiedene, für die Stromnetzstabilisierung relevante, Flexibilitätsoptionen sowie maßgebende Parameter identifiziert. Anschließend wurden die technoökonomischen Kennwerte der einzelnen Optionen (bspw. Großbatteriespeicher oder die Flexibilisierung von Kraft-Wärme-Kopplung) zusammengetragen und analysiert.

Basierend auf den Ergebnissen aus AP 1.1 und AP 1.2 wurden Parameter zur Gegenüberstellung der Anforderungen der stromnetz-stabilisierenden Einsatzoptionen und der technischen Eigenschaften der Flexibilitätsoptionen ermittelt. Im Zuge eines Matching-Prozesses wurden anschließend alle Anwendungskombinationen, welche die Anforderungen erfüllen, identifiziert. Durch Bestimmung der Erlöspotenziale und der Kosten je Flexibilitätsoption konnte abschließend eine Rangfolge der Flexibilitätsoptionen in Bezug auf ihr Kosten-Nutzen-Verhältnis erstellt werden.

Aufbauend auf der Abschätzung des gegenwärtigen Kosten-Nutzen-Verhältnisses beim Einsatz von Flexibilitätsoptionen für stromnetzstabilisierende Einsatzoptionen im AP 1.3 wurde, unter analogem Vorgehen, das zukünftige Kosten-Nutzen-Verhältnis betrachtet. Dabei wurden zur Abbildung von Unsicherheiten Sensitivitäten relevanter Randbedingungen sowie techno-ökonomischer Parameter festgelegt und deren Auswirkungen auf das ermittelte Kosten-Nutzen-Verhältnis untersucht. Zur Einordnung der langfristigen Entwicklung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses wurden die Ausprägungen der Randbedingungen und Parameter in Szenarien kombiniert und analog ausgewertet. 

Ziel des Arbeitspakets war es, die mögliche Reduzierung des CO2-Ausstoßes durch Energieflexibilisierungsmaßnahmen aus der Industrie abzuschätzen. Dazu wurden die Treibhausgasemissionen der deutschen Stromerzeugung für den Status-quo ermittelt und auf Grundlage dessen die CO2-Vermeidungspotenzial verschiedener industrieller Flexibilitätsmaßnahmen berechnet. Zur Abschätzung des künftigen CO2-Vermeidungspotenzials wurden zudem Strommix-Szenarien für die Stützjahre 2030 und 2050 festgelegt und mithilfe eines vereinfachten Strommarktmodells das jeweilige CO2-Vermeidungspotenzial abgeleitet.

Im Rahmen der Abschätzung des möglichen CO2-Vermeidungspotenzial industrieller Flexibilitätsmaßnahmen im AP 2.1 wurde die These aufgestellt, dass Lastverzicht im zukünftigen Energiesystem eine zunehmende, Lasterhöhung jedoch eine untergeordnete Rolle zuteilwerden wird. Um diese These zu überprüfen, wurde in AP 2.2 das bestehende Modell um eine vereinfachte Strompreismodellierung erweitert und die Emissionsvermeidung sowie die damit einhergehende mögliche Kosteneinsparung ermittelt.

Beiträge zu Sammelbänden

  • Seifermann, Stefan; Zachmann, Bastian; Gabrek, Nadine; Hübner, Tobias; Metzger, Konstantin; von Roon, Serafin; Pastowski, Andreas: Wechselwirkungen zwischen Flexibilität und CO2-Emissionen. In: Sauer, Alexander; Buhl, Hans Ulrich; Mitsos, Alexander; Weigold, Matthias: Energieflexibilität in der deutschen Industrie - Band 2: Markt- und Stromsystem, Managementsysteme und Technologien energieflexibler Fabriken. Fraunhofer Verlag, 2022, S. 93-106. Online verfügbar unter https://synergie-projekt.de/wp-content/uploads/2020/08/SynErgie_Band_2.pdf
  • Seifermann, Stefan; Gabrek, Nadine; Zachmann, Bastian; Neitz-Regett, Anika; Pichler, Verena: Systemische Kosten-Nutzen-Abschätzung. In: Sauer, Alexander; Buhl, Hans Ulrich; Mitsos, Alexander; Weigold, Matthias: Energieflexibilität in der deutschen Industrie - Band 2: Markt- und Stromsystem, Managementsysteme und Technologien energieflexibler Fabriken. Fraunhofer Verlag, 2022, S. 106-112. Online verfügbar unter https://synergie-projekt.de/wp-content/uploads/2020/08/SynErgie_Band_2.pdf

 

Whitepaper, Konferenzbeiträge

 

Journalbeiträge (peer-reviewed)

  • Ackermann, Lena; Gabrek, Nadine; Zachmann, Bastian; Neitz-Regett, Anika; Seifermann, Stefan: Cost-benefit analysis and comparison of grid-stabilizing energy flexibility options and their applications in relation to the German energy system. In: Renewable Energy Focus, Volume 49, 2024, 100570, ISSN 1755-0084, https://doi.org/10.1016/j.ref.2024.100570

Ansprechpartner

Nadine Gabrek, B.Sc.

n.gabrek@hs-mannheim.de

Gebäude L, Raum 356
+49 621 292 6911

 

Prof. Dr.-Ing. Stefan Seifermann                                       

s.seifermann@hs-mannheim.de
Gebäude L, Raum 254                                                             
+49 621 292 6837                                                                   

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