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Projekt »ZO.RRO« - Zero Carbon Cross Energy System

1   Hintergrund

Nachdem die erste Phase der Energiewende, die Etablierung der Erneuerbaren Energien, realisiert ist und der Ausbau dieser nun weltweit voranschreitet, befinden wir in der zweiten Phase. Diese beinhaltet nicht nur den Ausstieg aus fossilen Brennstoffe im Kraftwerkspark, sondern vor allem die Bereitstellung von Flexibilitäten in einem System mit sektorenübergreifender Netzführung, das durch die schwankende Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie geprägt sein wird. Das heißt der Bedarf an Energie muss an Verfügbarkeit der Energie angepasst werden.

»ZO.RRO« - das Zero Carbon Cross Energy System setzt an diesem Punkt an und erprobt am Beispiel von Thüringen, wie Erzeuger und Verbraucher in einem optimalen System interagieren und davon partizipieren.

Daher sollen im Rahmen des geplanten Vorhabens Ansätze für eine sektorenübergreifende-Energieversorgung beispielhaft erforscht werden, die es ermöglichen:     

(1)  Eine CO2-neutrale industrielle Produktion unter Berücksichtigung von Systemdienstleistungen sicher zu stellen.

(2)  Die Versorgungssicherheit dauerhaft zu garantieren.

(3)  Ein stabiles Preisniveau für Energie als Produktionsbestandteil zu garantieren.

(4)  Partizipation an der energetischen Wertschöpfung für alle Beteiligten zu garantieren.

2   Zielsetzung

Im Vorhaben wird an einem Fallbeispiel eine Infrastruktur für eine systemische Energiewende erarbeitet. Diese wird über übliche und viel zu kurz gegriffene bilanzielle Ansätze hinausgehen und zielt auch darauf ab, die komplette Palette von Systemdienstleistungen CO2 frei zu erbringen. Zielsetzungen sind:

  • Erarbeitung von Konzepten, Methoden und Lösungen für eine zukunftssichere CO2 -freie Energieversorgung insbesondere der dafür notwendigen  Systemdienstleistungen durch Nutzung der CO2-Emissionen als Steuerungsgröße

  • Validierung der Fähigkeit zur Vorhaltung und Erbringung von CO2 freien Systemdienstleistungen in sektorenübergreifenden Energiesystemen unter Betrachtung von Verbrauchsflexibilisierung

  • Erarbeitung von Prototypkonzepten zur realitätsnahen Erprobung von Grundsatztechnologien für sektorenübergreifende Netzstrukturen gekennzeichnet durch eine Vielzahl an Technologien (Energiespeicher, Power-2-Gas, Elektromobilität, Power-2Heat, Flexibilisierung des Verbrauchs, neuartige IT-Lösungen, neuartige Netzbetriebsmittel)

3   Untersuchungsrahmen

Der Untersuchungsrahmen des Vorhabens umfasst die energetisch gekoppelten Energiesysteme Strom, Gas, Wärme/Kälte und deren Verbindung zu den Energiemärkten und den Sektoren Produktion und Verkehr.

Ein solcher Ansatz wird nur mit einer Anpassung der Energiesysteme möglich sein, wobei der Umfang der Änderungen, z.B. im Bereich der Netze und Speicher, immer abhängig von den konkreten zu unterstützenden Anwendungsfällen ist.

Es werden im Rahmen einer sektorenübergreifenden Energiesystemanalyse die Anforderungen an elektrischen Kurz- und Langfristspeicher und die energetischen Flexibilisierungspotenziale (Demand Response, Demand Side Management) definiert. Darin eingeschlossen sind Power-to-Heat, Power-to-Gas, Power-to-Products und Power-to-Liquids und deren Beiträge zur Ausregelung fluktuierender Einspeisungen und zur Stabilisierung des Stromnetzes. Dabei wird auch die mögliche Realisierung von beeinflussbaren „strombasierten“ Produktionsprozessen betrachtet, z.B. in der Rohstoff- und Chemieindustrie, um künftig für den Kurzfristbereich zusätzliche Flexibilitäten erschließen zu können. Abbildung 1 zeigt den Untersuchungsrahmen.

Abbildung 1: Untersuchungsrahmen des Projektes »ZO.RRO« (Bildquelle: Fraunhofer IOSB-AST)

4   Projektkonsortium

An der TU Ilmenau wird das Projekt im Zentrum für Energietechnik abgewickelt. Konsortialpartner sind:

  • TU Ilmenau Fachgebiet Elektrische Energieversorgung (Konsortialführung)
  • TU Ilmenau Fachgebiet Energieeinsatzoptimierung
  • Fraunhofer IOSB-AST
  • Trianel GmbH
  • KoCoS Messtechik AG
  • IfE - Ingenieurbüro für Energiewirtschaft GmbH
  • Hochschule Nordhausen
  • Thüringer Erneuerbaren Energien Netzwerk (Theen e.V.)

5   Status

Das Projekt ist zum 01.04.19 gestartet und wurde am 15. Mai öffentlich vorgestellt (https://www.tu-ilmenau.de/journalisten/pressemeldungen/einzelnachricht/newsbeitrag/24380/).

Erste Ergebnisse liegen in der nahen Zukunft vor.

Kontakt

Dr.-Ing. Steffen Schlegel
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung (https://www.tu-ilmenau.de/ees-eev/)
Institut für Elektrische Energie- und Steuerungstechnik (
https://www.tu-ilmenau.de/ieau/startseite/)
Zentrum für Energietechnik (https://www.tu-ilmenau.de/?id=48140 )