Netzdienliche Flexibilität (NetzFlex) von Großbatterien im Landkreis Haßberge
Projektdurchführung
Center for Applied Energy Reserarch e.V.
Energiesystemmanagement und Technologieintegration
Magdalene-Schoch-Str. 3
97074 Würzburg
Zielsetzung
Der zügige Ausbau erneuerbarer Energien ist zentral für das Erreichen der Klimaziele. Auf lokaler Ebene führt die volatile Einspeisung aus Wind- und Photovoltaikanlagen jedoch zu erheblichen Herausforderungen für die Netzstabilität. Besonders Verteilnetze sind durch diese Entwicklung zunehmend belastet. Klassische Netzausbaumaßnahmen sind oft kostenintensiv und langfristig. Hier setzt das Projekt NetzFlex an: Es untersucht, wie Großbatteriespeicher als netzdienliche Flexibilitätsoption zur Sicherung des Netzbetriebs beitragen können.
Im Fokus steht die modellbasierte Analyse zur optimalen Dimensionierung und Positionierung von Großbatterien im Verteilnetz. Dabei wird ein innovativer stochastischer Optimierungsansatz entwickelt, der Unsicherheiten in der Netzbelastung und in den Energiemärkten berücksichtigt. Ergänzend werden auch sektorübergreifende Flexibilitäten (Wärme, Mobilität) sowie Vermarktungspotenziale auf dem Strom- und Regelenergiemarkt einbezogen.
Als Fallbeispiel dient der Landkreis Haßberge, der über ein breites Spektrum an erneuerbaren Erzeugern verfügt und ambitionierte Ziele für den EE-Ausbau verfolgt. Ziel ist es, auf Basis historischer Daten und Zukunftsszenarien praxisnahe Empfehlungen für die technische Auslegung und den wirtschaftlichen Betrieb von Großbatterien zu entwickeln. Ein zentrales Ergebnis ist ein frei verfügbares Open-Source-Modell, das die Replizierbarkeit der Ergebnisse über die Region hinaus ermöglicht.
Das Projekt trägt wesentlich zur Integration erneuerbarer Energien bei. Durch den gezielten Einsatz von Batteriespeichern können Netzengpässe vermieden, CO₂-Emissionen reduziert und die Abregelung von EE-Anlagen verringert werden. So wird nicht nur die Versorgungssicherheit erhöht, sondern auch eine nachhaltige, stabile und klimafreundliche Energieversorgung auf regionaler Ebene unterstützt.
Arbeitsschritte
Im Projekt NetzFlex erfolgt die Umsetzung in fünf aufeinander aufbauenden Arbeitspaketen, die gemeinsam mit den Praxispartnern abgestimmt werden. Ziel ist es, durch ein datengetriebenes, modellbasiertes Vorgehen ein belastbares Werkzeug zur Planung von Großbatteriespeichern im Verteilnetz zu entwickeln.
Im ersten Arbeitspaket (AP1) wird das sektorübergreifende Energiesystem des Landkreises Haßberge mit dem Open-Source-Framework IRPopt abgebildet. Dafür werden in enger Abstimmung mit Netzbetreibern und kommunalen Akteuren Strom-, Wärme- und Verkehrssektor modelliert. Berücksichtigt werden Lastprofile, Netzknoten, erneuerbare Erzeuger sowie vorhandene Flexibilitäten.
AP2 erweitert das deterministische Modell um einen stochastischen Optimierungsansatz, um Unsicherheiten im Verteilnetz bei hohem EE-Anteil realitätsnah abzubilden. Dabei werden Methoden wie robuste und zweistufige Optimierung analysiert, weiterentwickelt und in IRPopt implementiert. Dies ermöglicht eine belastbare Bewertung der optimalen Dimensionierung von Batteriespeichern.
In AP3 erfolgt die Validierung des Modells durch Abgleich mit historischen Betriebsdaten. Darüber hinaus wird das Zusammenspiel zwischen deterministischer und stochastischer Modellstruktur getestet, um die Robustheit der Ergebnisse sicherzustellen.
Im vierten Arbeitspaket (AP4) werden auf Basis von Zukunftsszenarien für Haßberge unterschiedliche Auslegungen und Standorte für Großbatterien berechnet. Dabei fließen Faktoren wie Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit ein. Eine Varianzanalyse quantifiziert die Auswirkungen stochastischer Einflüsse auf die Speicherplanung.
AP5 bündelt die Ergebnisse und diskutiert diese mit Praxispartnern im Hinblick auf Umsetzbarkeit, politische Rahmenbedingungen und Alternativen wie langfristige Flexibilitätszusagen. Die Wirtschaftlichkeit geplanter Batteriespeicher wird im Vergleich zu konventionellem Netzausbau bewertet.
Öffentlichkeitsarbeit
Das Projekt NetzFlex wird neben dem Center for Applied Energy Research e.V. (CAE) durch ein breites Netzwerk von assoziierten Praxispartnern getragen, darunter auch die Gesellschaft zur Umsetzung erneuerbarer Technologieprojekte im Landkreis Haßberge mbH (GUT Haßberge), Bayernwerk AG, ÜZ Mainfranken eG, Stadtwerk Haßfurt GmbH und SEtrade GmbH. Diese Partner verfügen über direkten Zugang zu regionalen Energieinfrastrukturen und sind stark daran interessiert, die im Projekt entwickelten Erkenntnisse zur Netzentlastung, Reduzierung von Netzausbaukosten und Verbesserung der EE-Integration über die Projektlaufzeit hinaus zu nutzen.
Darüber hinaus wird das CAE die Projektergebnisse im Rahmen seiner Forschungsaktivitäten sowie durch die enge Zusammenarbeit mit der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt langfristig sichern, weiterentwickeln und im Rahmen der Lehre an zukünftige Fachkräfte und Forschende weitervermitteln.