Simulation dezentrale Energiesysteme: Zukunft

Simulation dezentrale Energiesysteme: Schlüssel zur Zukunft

Letztes Update: 28. Juni 2024

Der Artikel beleuchtet, wie Simulationen dezentraler Energiesysteme helfen, neue datengestützte Geschäftsmodelle zu entwickeln und umzusetzen, um den Wandel in der Energiewelt zu unterstützen.

Wandel in der Energiewelt und datengestützte Geschäftsmodelle simulieren

Die Energiewelt befindet sich im Wandel. Dezentrale Energiequellen wie Solaranlagen und Verbraucher wie Wärmepumpen stellen das elektrische Verteilnetz vor neue Herausforderungen. Gerade kleinere Stadtwerke und Netzbetreiber stehen vor der Aufgabe, sich auf diese Veränderungen einzustellen. Ein Forschungskonsortium entwickelt nun ein Open Source Tool, das Simulationen dezentraler Energiesysteme ermöglicht und neue datengestützte Geschäftsmodelle untersucht.

Das Projekt VISE-D: Ein Überblick

Im Projekt VISE-D arbeiten die Universität zu Köln, die TH Köln und die Ruhr-Universität Bochum gemeinsam an einem Open Source Tool. Dieses Tool soll es ermöglichen, Simulationen dezentraler Energiesysteme durchzuführen. Ziel ist es, ein leicht zugängliches und übertragbares Modell von Stromverteilnetzen zu entwickeln. Dieses Modell bildet vielfältige technische und ökonomische Aspekte ab, einschließlich des Nutzungsverhaltens. Damit lassen sich neue, datengestützte Geschäftsmodelle untersuchen, optimale Regulierungsstrategien identifizieren und die Auswirkungen von Veränderungen im Netz ermitteln.

Netz- und Marktmodell: Eine ganzheitliche Betrachtung

Im Fokus der Analysen steht das Niederspannungsnetz, also die unterste Ebene des Stromnetzes. Die Gestalt dieses Netzes kann je nach Siedlungsstruktur sehr unterschiedlich sein. Daher verwenden die Projektpartner Benchmark-Netze, die sich in anderen Projekten bewährt haben. Darauf aufbauend werden Stromerzeuger und -verbraucher sowie weitere Anlagen wie Photovoltaik-Anlagen, Batteriespeicher, Wärmepumpen oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge im Netz simuliert. Zudem fließen Faktoren wie Netzzustand und Wetterdaten ein.

Neben diesem Netzmodell entsteht im Projekt ein Marktmodell. Dazu sollen zunächst die Akteur*innen des digitalen Energiesystems wie Endverbraucher oder Stadtwerke sowie deren Präferenzen und Bedürfnisse analysiert werden. Anschließend werden Modelle erstellt, um individuelle Interessenslagen abzubilden und den Effekt von neuen Tarifmodellen oder politischen Maßnahmen wie der CO2-Bepreisung zu ermitteln.

Simulation dezentrale Energiesysteme: Ein risikoarmer Experimentierraum

Durch die ganzheitliche Betrachtung von Netz und Markt sowie der zahlreichen technischen, sozioökonomischen und wirtschaftlichen Aspekte können eine Vielzahl von Fragestellungen und Spannungsfeldern adäquat adressiert und erforscht werden. Das Simulationstool wird ein risikoarmer Raum sein, in dem Marktteilnehmer die richtigen Weichenstellungen in einer sich verändernden Energiewelt vorab erproben können.

In den vergangenen Jahren sind immer mehr Solaranlagen als dezentrale Erzeuger sowie Wärmepumpen und Ladestationen für E-Autos als große Verbraucher an ein Netz angeschlossen worden, das dafür ursprünglich nicht ausgelegt ist. Ziehen die Verbraucher zeitgleich Strom aus dem Netz, droht Instabilität. Dieser konkreten Problemlage kann durch einen geeigneten regulatorischen Rahmen begegnet werden, etwa indem die Versorger unterschiedliche Tarife anbieten, z.B. mit günstigem Nachtstrom, damit E-Autos eher in dieser Zeit geladen werden, oder mit der Möglichkeit für Netzbetreiber, Wärmepumpen per Fernzugriff netzdienlich abzuschalten. Beide und noch viele weitere Optionen lassen sich mit dem Tool testen.

Technische und ökonomische Aspekte der Simulation

Das Open Source Tool wird vielfältige technische und ökonomische Aspekte abbilden. Dazu gehören unter anderem die Integration von Photovoltaik-Anlagen, Batteriespeichern, Wärmepumpen und Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Auch der Netzzustand und Wetterdaten fließen in die Simulation ein. Diese umfassende Betrachtung ermöglicht es, die Auswirkungen von Veränderungen im Netz realistisch zu ermitteln und neue datengestützte Geschäftsmodelle zu entwickeln.

Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Analyse des Nutzungsverhaltens. Durch die Simulation dezentraler Energiesysteme können individuelle Interessenslagen abgebildet und der Effekt von neuen Tarifmodellen oder politischen Maßnahmen wie der CO2-Bepreisung ermittelt werden. Dies ermöglicht es, optimale Regulierungsstrategien zu identifizieren und die richtigen Weichenstellungen für die Zukunft zu treffen.

Die Rolle der Daten in der Energiewelt

Daten sind der Rohstoff der Zukunft – das gilt auch für den Energiesektor. Diese zu beherrschen ist für kleinere Marktteilnehmer jedoch eine Herausforderung, da es oft an ausreichendem Know-how oder finanziellen Mitteln mangelt. Das Open Source Tool soll daher leicht zugänglich und übertragbar sein. Es ermöglicht kleineren Stadtwerken und Netzbetreibern, Simulationen dezentraler Energiesysteme durchzuführen und neue datengestützte Geschäftsmodelle zu entwickeln.

Durch die Nutzung von Daten können neue Geschäftsmodelle entstehen, die auf den individuellen Bedürfnissen der Verbraucher basieren. So können beispielsweise unterschiedliche Tarife angeboten werden, die den Stromverbrauch zu bestimmten Zeiten fördern oder reduzieren. Auch die Möglichkeit, Wärmepumpen per Fernzugriff netzdienlich abzuschalten, kann getestet werden. Diese und viele weitere Optionen lassen sich mit dem Tool simulieren und auf ihre Wirksamkeit hin überprüfen.

Das Projekt VISE-D: Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit

Das Projekt „VISE-Smart Data: Mehrwertgenerierung durch Energiedaten – Trends & Transformationsprozesse“ wird im Rahmen des Virtuellen Instituts Smart Energy (VISE) durchgeführt. VISE ist eine NRW-weite interdisziplinäre Forschungsplattform unter der Leitung der TH Köln und der Ruhr-Universität Bochum. Das Energiewirtschaftliche Institut an der Universität zu Köln leitet das Teilprojekt VISE-D und verantwortet die Themen Regulatorik und Marktgeschehen. Das Cologne Institute for Renewable Energy der TH Köln untersucht die Auswirkungen auf die technische Infrastruktur, während der Lehrstuhl für Umwelt-/Ressourcenökonomik und Nachhaltigkeit der Ruhr-Universität Bochum das Nutzungsverhalten und Ansätze zur Verhaltensmodellierung untersucht.

VISE-D wird unterstützt durch die assoziierten Partner Stadtwerke Troisdorf GmbH, Beenic Buildings Intelligence GmbH, BDEW-Landesgruppe NRW, ASEW GbR und SME Management GmbH. Fördermittelgeber ist das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen.

Fazit: Ein Blick in die Zukunft der Energiewelt

Die Energiewelt befindet sich im Wandel, und dezentrale Energiesysteme spielen dabei eine immer größere Rolle. Das Open Source Tool, das im Rahmen des Projekts VISE-D entwickelt wird, ermöglicht es kleineren Stadtwerken und Netzbetreibern, Simulationen dezentraler Energiesysteme durchzuführen und neue datengestützte Geschäftsmodelle zu entwickeln. Durch die ganzheitliche Betrachtung von Netz und Markt sowie der zahlreichen technischen, sozioökonomischen und wirtschaftlichen Aspekte können eine Vielzahl von Fragestellungen und Spannungsfeldern adäquat adressiert und erforscht werden.

Das Tool bietet einen risikoarmen Experimentierraum, in dem Marktteilnehmer die richtigen Weichenstellungen in einer sich verändernden Energiewelt vorab erproben können. So können beispielsweise unterschiedliche Tarife angeboten werden, die den Stromverbrauch zu bestimmten Zeiten fördern oder reduzieren. Auch die Möglichkeit, Wärmepumpen per Fernzugriff netzdienlich abzuschalten, kann getestet werden. Diese und viele weitere Optionen lassen sich mit dem Tool simulieren und auf ihre Wirksamkeit hin überprüfen.

Die Energiewelt der Zukunft wird durch Daten und neue Geschäftsmodelle geprägt sein. Das Projekt VISE-D zeigt, wie durch die Nutzung von Daten und die Simulation dezentraler Energiesysteme neue Wege beschritten werden können. Es bleibt spannend, wie sich die Energiewelt weiterentwickeln wird und welche neuen Möglichkeiten sich durch die Nutzung von Daten und die Simulation dezentraler Energiesysteme eröffnen werden.

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