Systementwicklung & Marktintegration von Wärme und Strom

»DISTRICT«

DISTRICT
© Fraunhofer ISE
Eingangsdaten und Ergebnisse von DISTRICT.

Untersuchungsschwerpunkte      

  • Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen von Energieversorgungskonzepten
  • Optimierung von Energieversorgungskonzepten
  • Betrieb und Interaktion von Technologien in Betrieben
  • Struktur- und Betriebsoptimierung sowie Beratung zur regulatorischen Themen

Hintergrund der Modellanwendung

Insbesondere auf der Ebene der Verteilernetze bietet die steigende Dezentralität der Stromerzeugung, in Kombination mit der bereits dezentralen Wärmeinfrastruktur, vielfältige Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Betriebskonzepte sowie die Einbindung neuer, flexibler und Sektor-koppelnder Technologien. In Energiesystemen mit hohen Anteilen an fluktuierenden erneuerbaren Energien wird es zur Sicherung der Systemstabilität besonders wichtig sein, das Zusammenspiel des Wärme-, Kälte- und Stromsektors, sowie die Vorteile flexibler Technologien zu stärken. Zusätzlich zur Betrachtung des Potenzials verschiedener Energieeffizienzmaßnahmen, mit dem Schwerpunkt Gebäudesanierung, werden verschiedene Themen behandelt, die bei der Gestaltung zukünftiger effizienter Energiesysteme berücksichtigt werden müssen.

Das Modell DISTRICT kann in vielen Bereichen angewendet werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung systemischer Möglichkeiten der regionalen Sektorkopplung, der flexiblen Erzeugungs- und Speichertechnologien sowie  Energieeffizienzmaßnahmen. Die wichtigsten Fragen, die das Modell beantwortet, sind die folgenden:

  • Wie sieht ein zukünftiges kostenoptimiertes Energiesystem einschließlich des jährlichen Entwicklungspfads aus?
  • Welche Flexibilitätskonzepte werden in diesem kostengünstigen Energiesystem eingesetzt?
  • Welche Rolle spielen energetische Gebäudesanierungen in einem optimierten System?
  • Wie lassen sich Flexibilitäten gewinnbringend nutzen?
  • Welchen Einfluss haben äußere Rahmenbedingungen auf die Investitionen in und Nutzung von Sektorkopplung, Gebäudesanierung und/oder flexiblen Energietechnologien?

Folgende Merkmale sind charakteristisch für das Modell DISTRICT

  • Kostenminimale Optimierung eines regionalen Energiesystems auf Verteilernetzebene, einschließlich des jährlichen Entwicklungspfades bis 2050
  • Art des Energiesystemmodells: Ausbau- und Betriebsoptimierung des Energiesystems einschließlich des regionalen Strom-, Wärme- und Kältetransports
  • Sektoren: Strom, Wärme und Kälte für alle Nachfragesektoren (Haushalte, Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen)
  • Rahmenbedingungen: Verschiedene regulatorische und wirtschaftliche Voraussetzungen können ausgewählt und analysiert werden
  • Räumliche Auflösung: von Haushalten bis zu regionalen Energiesystemen
  • Zeitliche Auflösung: Intervalle zwischen 15 Minuten und einer Stunde mit variabler Zeitspanne
  • Programmiersprache: General Algebraic Modeling System (GAMS), Solver: IBM ILOG CPLEX Optimizer

Kunden

  • Energiedienstleister
  • Politische Entscheidungsträger
  • Stadtwerke
  • Industrie

Quellen

  • NEMAR project
  • StroWae project
  • FlexGeber
  • Thomsen, Jessica (2018): Enhancing operation of decentralized energy systems by a regional economic optimization model DISTRICT. In: Energy Systems 9 (3), S. 669–707.
  • Saad Hussein, Noha (2018): A method for evaluating building retrofit effects on a decentral energy system by a sector coupling operation and expansion model. In: Energy Systems 9 (3), S. 605–645.
  • Thomsen, Jessica; Wanapinit, Natapon (2017): Ausbauoptimierung dezentraler Energiesysteme zur Untersuchung von Flexibilitätspotenzialen beim Ausbau erneuerbarer Energien. In: 10. Internationale Energiewirtschaftstagung (IEWT 17).15.-17.02.2017. TU Wien/Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe, (ESEA). Wien.
  • Saad Hussein, Noha; Hübner, Fanny (2017): Model Based analysis of Building retrofitting Effects on a decentralized Energy System. Gebäude. In: 10. Internationale Energiewirtschaftstagung  (IEWT 17).15.-17.02.2017. TU Wien/Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe, (ESEA). Wien.
  • Hartmann, Niklas; Thomsen, Jessica; Wanapinit, Natapon (2017): Using demand side management and CHP in renewable dominated decentral energy systems: a case study. In: Computer Science - Research and Development, S. 1–6.
  • Saad Hussein, Noha; Rinn, Lars Manuel; Krüger, Christine; Janßen, Tomke; Biener, Wolfgang; Senkpiel, Charlotte (2016): Possible actions to maximize the usage of flexibility usage in a decentral energy system for the eating and electricity sector. In: 16. Symposium Energieinnovation Energiewende (EnInnov 2016). TU Graz. Graz.