Lokale Energiesysteme und -märkte

Bessere Koordination von dezentralen Märkten

Immer mehr Strom wird in Deutschland emissionsfrei und dezentral aus erneuerbaren Energien erzeugt, vor allem durch Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen. Im Verkehr und in Gebäuden helfen Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen, den CO₂-Ausstoß zu senken. Beide Entwicklungen finden hauptsächlich dezentral statt, sodass gerade in den Verteilnetzen Engpässe entstehen können, wenn zu viele Geräte Strom aus dem Netz beziehen.

Darüber hinaus ändert sich auch die Nachfrage. Auch beim Stromverbrauch werden Menschen sensibler dafür, wie sie mit Energie versorgt werden: Einige bevorzugen zum Beispiel lokal und grün erzeugten Strom, sodass dieser stärker nachgefragt wird.

Die Transformation des Stromsektors von wenigen großen Kraftwerken hin zu vielen kleinen, dezentralen Einheiten, die oft Erzeuger und Verbraucher zugleich sind, muss gezielt koordiniert werden. Dafür können lokale Mechanismen genutzt werden. Außerdem könnten mit ihnen Flexibilitätspotenziale auf Verteilnetzebene genutzt werden. Das bedeutet: Es kann besser gesteuert werden, wie und wann Strom erzeugt und verbraucht wird. Das ist wichtig, um Lastspitzen zu reduzieren, also um zu verhindern, dass sehr viel Strom gleichzeitig gebraucht wird.

Insgesamt ist es wichtig, diese Strukturen durch fundierte ökonomische Analysen zu verstehen, um diesen Transformationsprozess zu begleiten und zu gestalten.

Das EWI zu einem Verständnis der neuen dezentralen Versorgungsstrukturen bei.

Volkswirtschaftlicher Nutzen von virtuellen Kraftwerken (VKWs), Quartierslösungen oder Mikronetzen
Analyse von Peer-to-Peer-Handel und Energieplattformen
Dezentrale Energiesysteme in der aktuellen Regulierung
Kostenoptimale Technologie-Durchdringung
Koordinationsmechanismen zum Einsatz von Flexibilitäten
Wie dezentrale Strukturen auf das Gesamtsystem wirken
Intelligente Steuerungsalgorithmen für dezentrale Energiesysteme
Koordination im Verteilnetz

Wie dezentrale Energiesysteme funktionieren…

Worin unterscheiden sich virtuelle Flächenkraftwerke von Quartierslösungen oder Mikronetzen? Was passiert beim Peer-to-Peer-Handel – also beim Handel von Strom mit „gleichgesinnten“ Nachbarinnen und Nachbarn – oder auf Energieplattformen? Das EWI analysiert und bewertet die zahlreichen Konzepte und Ideen rund um dezentrale Energiesysteme mit ökonomischen Methoden. Dabei stehen immer der volkswirtschaftliche Nutzen und die effiziente Weiterentwicklung des aktuellen Energiesystems im Mittelpunkt.

Das EWI bewertet dazu die aktuelle Regulierung und ihre Eignung für ein dezentrales Energiesystem. Anpassungen und neue Konzepte werden analytisch aufbereitet und in Verhältnis zum Status Quo gesetzt. Damit schafft das EWI Verständnis in Bezug auf die wichtigen Kernaspekte der Transformation eines zentralen zu einem dezentralen Energiesystem.

… wie man sie modellieren kann…

Das EWI quantifiziert die Entwicklungen dezentraler Energiesysteme auf Basis von numerischen Modellen. In verschiedenen Forschungsprojekten werden insbesondere der Gebäude-, Verkehrs– und Stromsektor modelliert und verschiedene Marktstrukturen simuliert. Dabei beantwortet das EWI Fragen nach der kostenoptimalen Technologiedurchdringung, nach geeigneten Koordinationsmechanismen zum Einsatz von Flexibilitäten oder nach Auswirkungen dezentraler Strukturen auf das Gesamtsystem.

Das EWI baut dabei auf langjährige Erfahrung mit ökonomischer Energiesystemmodellierung und einen Pool an ausgereiften Modellen: Mit COMODO werden die Technologieinvestitionen von Haushalten abgebildet und mit EASE wird der Betrieb virtueller Flächenkraftwerke simuliert.

… und wie neue Methoden für ihre Koordination aussehen

Neben den klassischen Methoden entwickelt das EWI auch algorithmische Methoden weiter. So werden intelligente Steuerungsalgorithmen für dezentrale Energiesysteme getestet, zum Beispiel auf Basis von maschinellem Lernen.

Dabei untersucht das EWI insbesondere, wie eine Vielzahl von Akteurinnen und Akteure in einem dezentralen Energiesystem koordiniert und ihre Präferenzen erfasst werden können. So trägt das EWI auch zur Implementierung hochaufgelöster Koordination im Verteilnetz bei.