Logbuch 1

Für allgemeine Projektinformationen

Im Logbuch 1 stellen wir Ihnen aktuelle Projektergebnisse oder Nachrichten zur Verfügung, die den Gesamtrahmen des Projekts betreffen.

 

 

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Aachen, Februar 2021
Internes Projekttreffen zwischen B E T & CWD
Bastian Kiesheyer
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Internes Projekttreffen zwischen B E T & CWD
Am 11. Februar 2021 kamen die Projektverantwortlichen des CWD und der B E T zu einem internen Workshop zusammen, der aufgrund der anhaltenden Corona-Pandemie virtuell per Videokonferenz gehalten wurde. Auf der Agenda standen unter anderem die Reflexion des bisherigen Projektverlaufs und der Projektabgleich „Soll Ist“ der verschiedenen Arbeitspakete. Ein Schwerpunkt des Projekttreffens war die Vorstellung und anschließende Diskussion der ArkESE-Toolchain, die B E T in den letzten Monaten zu einem anschaulichen Fahrplan („F ArkESE “) der Kommunenbetreuung weiterentwickelt hatte. Die Pfade der Strategieentwicklung, der Wirtschaftlichkeitsanalyse, der technischen Analyse und des Stakeholder-Prozesses führen hierbei über mehrere Verzweigungs-, Vertiefungs- und Entscheidungspunkte zur Ausarbeitung kommunaler Energiesysteme. Um den stetigen Austausch unterhalb der Projektpartner voranzutreiben, wurde bereits das nächste Arbeitstreffen in 5 Wochen vereinbart.

Gruppenbild des virtuellen Projekttreffens
v. l. n. r.: Dominic Nails (B E T), Ralf Schelenz (CWD), Lucas Blickwedel (CWD), Corinna Semling (B E T), Bastian Kiesheyer (B E T), Tobias Spratte (CWD), Laura Stößel (CWD)

Aachen, November 2020
Lastflussanalysen in INTEGRAL
Bastian Kiesheyer
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Das Softwaretool INTEGRAL
Eine detaillierte Analyse des elektrischen Energienetzes ist nur mit Hilfe von kommerzieller Netzberechnungssoftware möglich, die sowohl die Wirkleistungs- als auch die Blindleistungsflüsse des als Wechselstrommodell abgebildeten Stromnetzes berücksichtigt. Bei B E T wird hierzu mit dem Softwaretool INTEGRAL gearbeitet. INTEGRAL (Interaktives Grafisches Netzplanungssystem) ist ein Softwaretool der FGH GmbH (vormals Forschungsgemeinschaft für Elektrische Anlagen und Stromwirtschaft e.V) zur Planung elektrischer Energieversorgungsnetze, mit dessen Unterstützung die deutschen Übertragungsnetze, teilweise auch die 110 kV-Netze, geplant und berechnet werden.
Lastflussberechnungen
Für die Berechnung von Netzen und Leitungen im stationären Betrieb wird heutzutage in erster Linie die Lastflussberechnung als wesentliches Netzberechnungsverfahren eingesetzt. Die grundlegende Aufgabe der Lastflussberechnung ist die Ermittlung der Strom- und Spannungsverhältnisse im elektrischen Netz für den vorgegebenen Netzbelastungsfall, aus denen dann die resultierenden Wirk- und Blindleistungsflüsse über die Betriebsmittel des Netzes berechnet werden. Ausgangslage für die Grundfallrechnung der Lastflussanalyse sind die gegebenen Einspeiseleistungen und Belastungen in den Netzknoten, sowie die Topologie des Netzes.
Aufbau von Verteilnetzmodellen in INTEGRAL
Für tiefergehende Untersuchungen der sich ergebenen Netzsituationen wurden die kommunalen Verteilnetze in hinreichender Detailtiefe in INTEGRAL modelliert. Hierbei wurde, wie schon bei der Modellierung der Knoten-Kanten-Modelle zur Stromnetzabbildung in B E T GridMod, auf die von den Kommunen zur Verfügung gestellten Netzdaten zurückgegriffen. Um das unternehmenseigene Tool B E T GridMod mit der Netzberechnungssoftware INTEGRAL zu verknüpfen, wurde zudem eine Schnittstelle konfiguriert, sodass die Optimierungsergebnisse aus B E T GridMod und die Lastflussergebnisse aus INTEGRAL jeweils in das andere Tool überführt werden können.
Lastflussanalysen in INTEGRAL
Für eine zuverlässige und sichere Stromversorgung müssen die kommunalen elektrischen Energieversorgungsnetze in allen Netzsituationen die Spannungs- und Stromgrenzen einhalten. Zur Überprüfung der Netzverträglichkeit der kommunalen Energiesysteme werden die Verteilnetzmodelle in INTEGRAL mit den Leistungswerten der charakteristischen Netznutzungsfälle aus B E T GridMod beaufschlagt. Die Verteilnetzmodelle und Lastflussberechnungen in INTEGRAL ermöglichen so detaillierte Aussagen; beispielsweise, ob die aus Erzeugungssicht optimale Anlagenkonfiguration auch im Hinblick auf das Netz sinnvoll ist. Somit ist eine wechselseitige Abstimmung von Erzeugung, Verbrauch und Verteilung simulativ abbildbar und Empfehlungen für die Kommunen sind möglich.

Weitere Informationen zum Aufbau der Verteilnetzmodelle in INTEGRAL sowie erste Lastflussberechnungen finden Sie in den Logbüchern 2 (Lichtenau) und 3 (Steinfurt).
 

Aachen, August 2020
Aufbereitung der Optimierungsergebnisse in B E T GridMod
Bastian Kiesheyer

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Aufbau eines vereinfachten Verteilnetzmodells
Mit B E T GridMod ist es nun möglich die kommunalen Energiesysteme unter Berücksichtigung der elektrischen Netzgegebenheiten zu optimieren. Um die Optimierungsergebnisse, wie die Erzeugungs- und Lastwerte sowie die Leistungsflüsse und Leitungsauslastungen, einer räumlich aufgelösten Analyse zugänglich zu machen, wurde ein vereinfachtes, GIS-typisiertes Verteilnetzmodell erstellt.
Wirklastflussdarstellung
Das vereinfachte Verteilnetzmodell ermöglicht eine Wirklastflussdarstellung der Optimierungsergebnisse aus B E T GridMod und richtet so den Fokus der Auswertung auf die Netzseite. Dabei werden jeder Kante des Knoten-Kanten-Modells der Betrag des Wirkleistungsflusses und der Betrag der Auslastung des zugehörigen Prozesses zugeordnet. Die Richtung des Wirkleistungsflusses wird durch Pfeile widergespiegelt, die Höhe des Wirkleistungsbetrags durch die Kantenstärke des Pfeils. Die Auslastung der Leitung wird mittels einer diskreten Farbskala veranschaulicht, anhand welcher der Pfeil eingefärbt wird.
Analyse anhand von verschiedenen Netznutzungsfällen
Elektrische Energieversorgungsnetze müssen eine hohe Versorgungszuverlässigkeit und Versorgungsqualität sicherstellen, die robust gegenüber äußeren Einflüssen sind. Um das Netzverhalten für extreme Belastungssituationen zu berechnen, werden verschiedene Lastfälle analysiert, die durch das Verhältnis von Erzeugung und Verbrauch bestimmt sind. Aus der Kombination der extremen Erzeugungsfälle der kommunalen Windenergie-, PV- und Biogasanlagen mit den minimalen und maximalen Lasten der Kommune, ergeben sich die kommunenspezifischen Netznutzungsfälle. Anhand des vereinfachten Verteilnetzmodells sind nun erste Abschätzungen bezüglich der Netzverträglichkeit der Optimierungsergebnisse möglich. Für tiefergehende Netzanalysen werden die Expert*innen der B E T weitere detaillierte Lastflussberechnungen mittels kommerzieller Netzberechnungssoftware durchführen.

Weitere Informationen zur Aufbereitung der Optimierungsergebnisse in B E T GridMod sowie erste Wirklastflussdarstellungen des vereinfachten Verteilnetzmodells finden Sie in den Logbüchern 2 (Lichtenau) und 3 (Steinfurt).
 

Aachen, Juli 2020
Von B E T SysMod zu B E T GridMod
Bastian Kiesheyer
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B E T SysMod
Im Forschungsprojekt „ArkESE“ wird das Tool B E T SysMod zur Modellierung und Optimierung der kommunalen Energiesysteme eingesetzt. Das zur Kraftwerkseinsatzoptimierung konzipierte Tool fokussierte ursprünglich auf die detaillierte Abbildung der Erzeugungsanlagen eines Energiesystems und vernachlässigte dabei die Orte der Leistungseinspeisung und Leistungsentnahme und folglich die Abbildung des elektrischen Netzes. In der ersten Modellierungsphase wurden die kommunalen Energiesysteme bereits als vereinfachende Ein-Knoten-Modelle in B E T SysMod abgebildet. Um die in den letzten Monaten erarbeiteten Stromnetzmodelle nun auch in B E T SysMod integrieren zu können, war eine Weiterentwicklung des Tools notwendig.
Räumliche Erweiterung von B E T SysMod
Die räumliche Erweiterung der Erzeugerseite erforderte die Bildung von Erzeugungs-, Einspeise- und Netzanschlussknoten, um die Einspeiseknoten mit den Netzknoten des Stromnetzmodells und somit die Erzeugerseite mit der Netzseite zu verbinden. Unter Berücksichtigung der kommunalen Stromnetzinfrastrukturen wurden die Energiesysteme aufbauend auf den Ein-Knoten-Modellen räumlich zu Energieversorgungsnetzmodellen erweitert, indem sie als Knoten-Kanten-Modelle mit Knoten für die Erzeugungsanlagen und Lastzentren und Kanten für die Leitungen des Elektrizitätsnetzes implementiert wurden.
B E T GridMod
B E T GridMod ist das räumlich weiterentwickelte Tool B E T SysMod, welches bei der Optimierung des Energiesystems nun auch die Eigenschaften der elektrischen Stromnetzinfrastruktur miteinbezieht. Für die kommunalen Energiesysteme bedeutet dies unter anderem, dass die Erzeugungszeitreihen aller modellierten Energieerzeugungsanlagen, die Leistungsflüsse über allen Netzbetriebsmitteln, die Strombedarfsdeckungen aller Verbraucher und eventuelle Ein- und Ausspeichervorgänge berechnet werden können.

Weitere Informationen zum Aufbau der kommunalen Energieversorgungsnetzmodelle sowie erste Implementierungsergebnisse finden Sie in den Logbüchern 2 (Lichtenau) und 3 (Steinfurt).
 

Aachen, Mai 2020
Modellierung der kommunalen elektrischen Verteilnetze
Bastian Kiesheyer
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Bedeutung von Stromnetzmodellen
Vor dem massiven Zubau erneuerbarer Energien fokussierten sich Energiesystemmodelle zur Kraftwerkseinsatz- und Kraftwerksausbauplanung vorwiegend auf die Erzeugerseite. Neben einer detaillierten Abbildung des Kraftwerksparks, sollte aber auch das elektrische Netz, als verbindendes Element eines Energieversorgungssystems, in das Energiesystemmodell miteinbezogen werden. Auf diese Weise können die durch Netzengpässe entstehenden Netzrestriktionen bei der Kraftwerksplanung beachtet und somit eine aus Gesamtsystemsicht suboptimale Kraftwerksplanung vermieden werden.
Knoten-Kanten-Modelle zur Stromnetzabbildung
In der vorherigen Projektphase wurden die kommunalen Energiesysteme in B E T SysMod vereinfacht als Ein-Knoten-Modelle modelliert, in welchen das Stromnetz als Kupferplatte abgebildet und somit zunächst vernachlässigt wurde. Dieser Ansatz des Kupferplattenmodells ging von einem uneingeschränkten elektrischen Netz ohne die Berücksichtigung von Netzrestriktionen aus. Um die Eigenschaften der kommunalen elektrischen Energieversorgung im Energiesystemmodell mit einzubeziehen, wurden die elektrischen Verteilnetze der Kommunen nun mittels eines sogenannten Knoten-Kanten-Modells implementiert. Elektrische Energienetzmodelle bestehen hierbei aus Netzknotenpunkten, die über Kanten miteinander verknüpft sind. Der leitungsgebundene Elektrizitätstransport über Freileitungen und Kabel findet im Netzmodell an den Kanten statt, deren Kapazität gemäß von maximalen Nettoübertragungskapazitäten beschränkt ist.
Abbildung der kommunalen Mittelspannungsnetze
Für eine hinreichend genaue Abbildung der kommunalen elektrischen Verteilnetze ist die Kenntnis der örtlichen Netzgegebenheiten von zentraler Bedeutung. Die von den Kommunen zur Verfügung gestellten Netzdatensätze stellten die Datenbasis dar, anhand derer die Expert*innen von B E T die kommunenspezifischen Knoten-Kanten-Modelle konstruieren konnten. Um die Kombination der verfügbaren Netzdaten zu erleichtern, wurden die vorliegenden Informationen in einem geografischen Informationssystem erfasst und bearbeitet. Nach einer Grobbetrachtung der Verteilnetze wurde eine bestimmte Anzahl an Knoten definiert, die die charakteristische Netzstruktur der jeweiligen Kommune wiedergibt, und zwischen denen ein Leistungsaustausch möglich ist. Hierbei wurde sich auf das örtliche Mittelspannungsnetz fokussiert.
Die implementierten Stromnetzmodelle werden dabei helfen, netztechnisch ungünstige Entscheidungen bei der Planung von Grobkonzepten zu vermeiden sowie die räumliche Erweiterung des Tools B E T SysMod zu realisieren.

Weitere Informationen zur Modellierung der kommunalen elektrischen Verteilnetze sowie erste Ergebnisse der Knoten-Kanten-Modelle der Kommunen finden Sie in den Logbüchern 2 (Lichtenau) und 3 (Steinfurt).

Aachen, März 2020
Die zweiten Individual-Workshops mit den Kommunen
Bastian Kiesheyer
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Die zweiten Individual-Workshops mit den Kommunen
Nach gut einem Jahr Laufzeit des Forschungsprojekts „ArkESE“ kamen die Projektpartner CWD und B E T sowie die projektbegleitenden Ausschüsse der Kommunen im März zu je einem eintägigen Workshop zusammen. Während der Individual-Workshop mit der Stadt Lichtenau noch im Hauptsitz der B E T im ehemaligen Kloster St. Alfons in Aachen stattfinden konnte, wurde der Workshop mit der Stadt Steinfurt aufgrund der pandemischen Verbreitung des neuen Coronavirus per Videokonferenz durchgeführt. Die Ziele der zweiten Individual-Workshops waren die Rekapitulation des ersten Projektjahres, die Präsentation und Diskussion der bisherigen Ergebnisse, die Rückmeldung der Kommunen zum Projekt sowie die Planung und Absprache der nächsten Arbeitsschritte.
Rekapitulation des ersten Projektjahres
Im ersten Projektjahr bestand die Zusammenarbeit mit den Kommunen vorwiegend aus dem gegenseitigen Kennenlernen, der Identifikation von Zielen, Akteuren und Rahmenbedingungen sowie der Unterstützung bei der umfassenden Sammlung benötigter Datensätze. Auf Seiten des CWD stellten die Anforderungskataloge zur Datenakquise, die Entwicklung des „House of municipal Energy“ („HomE“) zur Verknüpfung von Zielen und Stakeholdern sowie die modellbasierte Potenzialermittlung für die Kommunen entscheidende Meilensteine im Projekt dar. Auf Seiten der B E T stellten die Projektion externer Parameter, die Szenarienbildung, der erste vollständige Optimierungsdurchlauf in B E T SysMod sowie die kontinuierliche Modellweiterentwicklung der kommunalen Energiesysteme entscheidende Meilensteine im Projekt dar.
Präsentation und Diskussion der bisherigen Ergebnisse
Das CWD präsentierte die Ergebnisse des „HomE“ bezüglich der relativen Zielgewichtungen der Teilziele der Kommunen und bezüglich des Einflusses der einzelnen Stakeholdergruppen. Die Kommunen gaben positives Feedback und konstruktive Kritik, den Prozess der Datenerhebung für zukünftige Kommunen weiter zu erleichtern. Zudem stellte das CWD das ermittelte Ausbaupotenzial für die Kommunen vor. B E T stellte das Optimierungstool B E T SysMod vor und präsentierte den aktuellen Stand der Modellbildung der kommunalen Energiesysteme sowie bereits vorläufige Ergebnisformate der Optimierung.

Weitere Informationen zu den zweiten Individual-Workshops mit den Kommunen Lichtenau und Steinfurt sowie die genannten Zwischenergebnisse finden Sie in den Logbüchern 2 (Lichtenau) und 3 (Steinfurt).
 

Aachen, Dezember 2019
Erster vollständiger Optimierungsdurchlauf in B E T SysMod
Bastian Kiesheyer
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Zweck der Modellbildung
Die Vorteile einer modellbasierten Energiesystemanalyse ergeben sich aus der Kopplung bzw. Entkopplung des Modells mit bzw. von der realen Problemstellung. So ist es möglich, am Energiesystemmodell Fragestellungen und Untersuchungen durchzuführen oder alternative Entwicklungen zu überprüfen, die am realen System gar nicht möglich wären, wie beispielsweise sogenannte „was wäre, wenn“-Szenarien. Das Ziel der Modellbildung ist es, die Wirkzusammenhänge zwischen dem bestehenden Energiesystem, den Entwicklungsmöglichkeiten in der Erzeugung, im Verbrauch und der Verteilung sowie den Grad der Zielerreichung in sachgerechter Detailtiefe abzubilden.
Hintergrund des Softwaretools B E T SysMod
B E T SysMod ist ein von B E T entwickeltes Tool zur Abbildung, Analyse und Optimierung komplexer Energiesysteme. Dank seiner flexiblen Anwendungsmöglichkeiten ist B E T SysMod bereits in zahlreichen Projekten und Studien erfolgreich zum Einsatz gekommen. Die Modellierung des Energiesystems erfolgt als gemischt-ganzzahliges lineares Programm auf Basis eines Referenzenergiesystems, welches im Wesentlichen aus der Abbildung von Assets und Commodities besteht.
Abbildung der kommunalen Energiesysteme
Das ursprünglich zur Kraftwerkseinsatzoptimierung industrieller Zwecke konzipierte Tool wurde in den vergangenen Monaten für den Anwendungsfall von auf erneuerbaren Energien basierender Energiesysteme weiterentwickelt. Aufbauend auf den in der vorherigen Projektphase ermittelten Datensätzen, Parametersets, Szenarien und der konfigurierten Schnittstelle zum CWD, wurden die kommunalen Energiesysteme der Städte Lichtenau und Steinfurt in B E T SysMod nun vereinfacht modelliert. Das untenstehende Schema veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau der modellierten Systemstrukturen.
In einem ersten Schritt wurden die kommunalen Energiesysteme als vereinfachte Ein Knoten Modellen in B E T SysMod abgebildet. Diese Modelle fokussieren auf die technologisch aggregierte Abbildung der Erzeugungs- und Lastseite. Zur Deckung des kommunalen Strombedarfs stehen zum einen die lokalen EE Anlagen (Windenergie-, PV-Aufdach-, PV-Freiflächen- und Biogasanlagen) zur Verfügung; zum anderen kann Strom aus dem Netz bezogen werden. Das Modell berücksichtigt ferner die Möglichkeiten der Stromeinspeisung in die überlagerten Hochspannungsnetze, des Einspeisemanagements der EE Anlagen sowie der Ein- und Ausspeicherung von Strom. Das Stromnetz wird in diesem Schritt als Kupferplatte abgebildet und somit zunächst vernachlässigt.
Erster vollständiger Optimierungsdurchlauf in B E T SysMod
Neben den flexiblen Modellierungsoptionen bieten die Optimierungswerkzeuge in B E T SysMod die Möglichkeit, das modellierte System zu optimieren, d. h. das optimale Erzeugungskonzept zu bestimmen. Die ersten fehlerfreien Durchläufe der Optimierungsrechnungen konnten nun die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der gewählten Modellierung bestätigen.
 

Schema des vereinfachten Ein-Knoten-Modells der kommunalen Energiesysteme in B E T SysMod und der verknüpften Schnittstelle zum CWD

Aachen, November 2019
Internes Projekttreffen zwischen B E T & CWD
Bastian Kiesheyer
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Internes Projekttreffen zwischen B E T & CWD
Am 5. November 2019 kamen die Projektverantwortlichen des CWD und der B E T zu einem internen Workshop in Aachen zusammen. Auf der Agenda standen unter anderem die Reflexion des bisherigen Projektverlaufs und der Projektabgleich „Soll   Ist“ der verschiedenen Arbeitspakete. Zudem wurde die ArkESE-Toolchain diskutiert; eine Methodik, die folgende Fragen anschaulich beantworten soll: welche Schritte und Phasen sind bei der Kommunenbetreuung zu durchlaufen und welche Informationen sind zu welchem Zeitpunkt für welche Entscheidung notwendig und über welche Kommunikationswege bereitzustellen?
Da die Modellarbeiten in B E T SysMod aufgrund der konfigurierten Schnittstelle zwischen CWD und B E T seit dem letzten Arbeitstreffen nun weiter fortgeschritten sind, wurde das Modellierungstool B E T SysMod und der aktuelle Stand der Modellierung dem CWD genauer vorgestellt. Abschließend wurden die zweiten Individualworkshops mit den Kommunen geplant, die im kommenden Jahr stattfinden sollen.
 

Aachen, September 2019
Aufbereitung der kommunalen Datensätze
Bastian Kiesheyer
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Rohdatenaufbereitung und Potenzialermittlung
In den vergangenen Monaten hatten die Kommunen verschiedenste Datensätze aus den Bereichen Erzeugung, Verbrauch, Netze, Flexibilitäten/Speicher, Demographie und Ökonomie gesammelt und den Projektpartnern CWD und B E T zukommen lassen. Unterstützung fanden die Kommunen unter anderem in den Anforderungskatalogen, die ihnen im März zur Verfügung gestellt wurden. Anschließend wurden die gesammelten Rohdatensätze durch das CWD analysiert, aufbereitet, gegebenenfalls mit Hilfe von Referenzdatensätze vervollständigt, gemäß der vorgefertigten Datenkataloge sortiert und in Metadatenmappen der Kommunen überführt.
Anhand der kommunalen Metadatensätze wurden interaktive Karten erstellt, die die Energieerzeugungsanlagen in den Kommunen übersichtlich darstellen. Ausschnitte dieser Karten finden Sie in den Logbüchern 2 (Lichtenau) und 3 (Steinfurt). Das Ziel ist es, mittels der interaktiven Karten über die Darstellung des Status quo hinaus auch Potenzialmodelle darstellen zu können. Mit Hilfe der weiterverwerteten Daten konnten zudem die Erzeugungspotenziale der bestehenden Windenergie-, Biogas- und Photovoltaikanlagen in den Kommunen mit Hilfe der Potenzialmodelle des CWD berechnet werden.
Schnittstelle zwischen CWD und B E T
Die vom CWD aufbereiteten Datensätze der Kommunen stellen einen entscheidenden Teil des Modellinputs für das Tool B E T SysMod dar, mit welchem die kommunalen Energiesysteme in der nächsten Projektphase modelliert werden. Es konnte erfolgreich eine Schnittstelle zwischen CWD und B E T konfiguriert werden, die den Transfer der Daten, die für die Modellierung und Parametrierung der kommunalen Energiesysteme in B E T SysMod notwendig sind, sicherstellt.
 

Aachen, Mai 2019
Konzeption robuster Energiesysteme
Bastian Kiesheyer, Dominic Nailis
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Das „r“ in ArkESE steht für „robust“
Der Aufbau eines kommunalen Energiesystems auf Basis von erneuerbaren Energien kann nicht ausschließlich isoliert in der Bilanzgrenze der Kommune betrachtet werden. Nicht alle Einflussfaktoren, die eine Auswirkung auf den Erfolg des Energiesystems haben, sind von der Kommune beeinflussbar. Um trotzdem ein robustes System zu konzipieren, ist die Kenntnis dieser externen Einflussfaktoren, wie beispielsweise die Entwicklung der Energiepreise, und deren Einfluss auf das Energiesystem essenziell. Robust beschreibt dabei ein Energiesystem, das trotz wechselnder externer Einflüsse in sich funktionsfähig bleibt.
Projektion externer Parameter
Die Szenarien der Energieversorgung werden, neben beeinflussbaren und entscheidbaren Größen, maßgeblich von externen, nicht direkt beeinflussbaren Faktoren bestimmt. Die Expert*innen von B E T identifizieren und analysieren diese externen Parameter und leiten deren zukünftige Entwicklung ab. Die Kommunen helfen hier bei der Identifikation externer Einflussfaktoren aus dem kommunalen Umfeld. Die Parameter werden in Form von Szenarien zusammengefasst.
Bildung von Szenarien
Um eine Aussage zur Robustheit des kommunalen Energiesystems treffen zu können, ist die sorgfältige Auswahl und Zusammenstellung verschiedener Szenarien notwendig. Die Bildung von Szenarien verfolgt das Ziel, konsistente, hinreichend detaillierte und unterschiedliche Szenarien als Modellinput zu generieren. Die Anforderungen der Konsistenz und der Verschiedenheit werden sichergestellt, indem die Szenarien mit Hilfe der Szenariotechnik kombiniert werden. Kern der Szenariotechnik ist, die Konsistenz eines Szenarios, das aus einer Vielzahl von Einzelparametern besteht, durch die sukzessive Beurteilung paarweiser Konsistenz zu generieren. Die Konkretisierung der Szenarien auf kommunaler Ebene wird als Inputgröße für spätere Modellrechnungen genutzt werden.
 

Aachen, März 2019
Durchschlagen im Daten-Dschungel
Bastian Kiesheyer, Fiona Lecour
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Daten über Daten
Für das Forschungsprojekt „ArkESE“ müssen die Kommunen eine Vielzahl verschiedener Daten aus den Bereichen Erzeugung, Verbrauch, Netze, Flexibilitäten/Speicher, Demographie und Ökonomie zusammentragen. Diese Daten sind teilweise bei den Kommunen vorhanden; teilweise müssen die Daten jedoch auch bei übergeordneten Stellen angefordert werden. Unklarheiten bezüglich der richtigen Ansprechpartner*innen, des genauen Dateninhalts und der Detailtiefe stellen ein Hindernis bei der Datenakquise dar, welches die Kommunen nur begrenzt eigenständig überwinden können. Hier unterstützen die Expert*innen von B E T und CWD.
Unterstützung für die Kommunen
Aufbauend auf den Individual-Workshops mit den Kommunen im Februar, in denen der Datenbedarf und die Datenqualität besprochen wurde, konnten ein Anforderungskatalog für Potenzialdaten und ein Anforderungskatalog für Netzdaten erarbeitet werden. Diese Kataloge sollen die Datenakquise der Kommunen erleichtern, indem sich die Kommunen mit einer Art vorformulierter Wunschliste an die relevanten Stellen wenden können. Hierbei wird der Datenbedarf klar in den Rahmen des Forschungsprojektes eingeordnet. Die Anschreiben können die Kommunen direkt zur Datenbeschaffung an relevante Akteure, wie beispielsweise Anlagenbetreiber oder Abteilungen der städtischen Verwaltung, weiterleiten. So kann sichergestellt werden, dass die einzuholenden Datensätze den geforderten Daten für das Forschungsprojekt genügen.
 

Lichtenau / Steinfurt, Februar 2019
Die ersten Individual-Workshops mit den Kommunen
Bastian Kiesheyer, Fiona Lecour
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Die ersten Individual-Workshops mit den Kommunen
Nur wenige Wochen nach dem gemeinsamen Auftaktworkshop in Aachen, trafen die Delegierten der beiden Projektpartner B E T und CWD mit den Vertreter*innen der Kommunen für einen eintägigen Workshop in der jeweiligen Kommune zusammen. Die Ziele des ersten Individual-Workshops waren die eigene Vorstellung der Kommunen, die Weiterführung und die Verknüpfung der Ergebnisse aus dem Auftaktworkshop sowie die Durchführung einer ersten Datensichtung.
Vorstellung der Kommune
Um ein konkretes Bild von den Kommunen zu bekommen, lag der Fokus der Workshops zunächst auf der eigenen Vorstellung der Kommune, inklusive vergangener und aktueller Projekte, Vorarbeiten und des Status quo des kommunalen Energiesystems. Das CWD und B E T hatten hier die Möglichkeit zu erfahren, wie die Entwicklungen in Sachen erneuerbaren Energien in den Kommunen bisher vonstattengegangen sind.
Verknüpfung von Zielen und Stakeholdern im „HomE“
Auf Basis der ersten Gespräche im Rahmen des gemeinsamen Auftaktworkshops in Aachen wurde im jeweiligen Individual-Workshop die Identifikation der Stakeholder und gemeinsamer Ziele weiter ausgearbeitet. Das „House of municipal Energy“ („HomE“) ist ein vom CWD entwickeltes Tool zur Verknüpfung der erarbeiteten Ziele und Stakeholder, welches das CWD in den Individual-Workshops vorstellte. Die tabellarische Zusammenfassung der Zielvorstellungen aller Akteure ermöglicht mittels einer Bewertungsmatrix die Ableitung einer repräsentativen und transparenten Zielfunktion für die gesamte Kommune. Dabei nehmen die Gewichtungen der individuellen Ziele und die Gewichtungen der Stakeholder eine entscheidende Rolle ein. Diese Gewichtungen werden von den Kommunen selbst in den folgenden Wochen vorgenommen. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Zielgewichtungen aus dem „HomE“ können im späteren Projektverlauf unterschiedliche Ausbauprojekte auf ihren kommunenspezifischen Projektnutzen hin bewertet werden.
Erste Datensichtung
Um die Qualität und Verfügbarkeit der Daten, die in den Kommunen zur Verfügung stehen, abschätzen zu können, wurde in den ersten Individual-Workshops eine erste Datensichtung durchgeführt. Das CWD und B E T haben daraufhin Datenanforderungen in den Bereichen Erzeugung, Verbrauch, Netz, Flexibilitäten/Speicher, Demographie und Ökonomie aufgezeigt und mit den Kommunen besprochen.

Weitere Informationen zu den Individual-Workshops in Lichtenau und Steinfurt finden Sie in den Logbüchern 2 (Lichtenau) und 3 (Steinfurt).
 

Gruppenbild vom Workshop in Steinfurt

 Gruppenbild Workshop Teilnehmer

Aachen, Januar 2019
Gemeinsamer Auftaktworkshop zum Projektbeginn in Aachen
Bastian Kiesheyer, Dominic Nailis
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B E T und CWD treffen sich zum ersten Austausch mit den Beispielkommunen
Zum Auftakt des Forschungsprojektes „ArkESE“ kamen die Projektpartner B E T und CWD und die projektbegleitenden Ausschüsse der Stadt Lichtenau, des Kreises Steinfurt und der EnergieAgentur.NRW zu einem eintägigen Workshop am Center for Wind Power Drives in Aachen am 24. Januar 2019 zusammen. Auf der Workshop-Agenda standen die aktuelle Projektvorstellung inklusive der Projektinhalte und -ziele sowie ein erster fachlicher Austausch unter allen Projektteilnehmer*innen. Weiterhin sollten mögliche individuelle Ziele von Kommunen und relevante Stakeholder im Kontext kommunaler Energieversorgung gemeinsam identifiziert werden.
Identifikation individueller Ziele
Mit dem Aufbau eines kommunalen Energiesystems verfolgt jede Kommune eine individuelle Kombination von Zielen wie beispielsweise Energieautarkie, lokale Wertschöpfung oder Reduktion von Treibhausgasen. Im Rahmen eines ersten interaktiven Austauschs erarbeiteten die Workshop-Teilnehmer*innen mögliche ökonomische, ökologische und soziale Ziele und ordneten diese innerhalb des energiepolitischen Zieldreiecks zwischen Versorgungssicherheit, Umweltverträglichkeit und Bezahlbarkeit ein.
Identifikation kommunaler Stakeholder
Die Kenntnis dieser Ziele und die Kenntnis der vorhandenen Akteursstruktur sind Voraussetzungen für kommunenspezifische Handlungsempfehlungen. Im Rahmen des zweiten interaktiven Austauschs identifizierten die Workshop-Teilnehmer*innen mögliche Stakeholder und Akteure aus ihren Kommunen und ordneten diese den sechs Kategorien „Öffentliche Hand“, „Privatpersonen“, „Versorgungswirtschaft“, „Wissenschaft und Bildung“, „Gewerbe, Handwerk, Dienstleister“ und „Multiplikatoren“ zu.
Abschließend wurde das weitere Vorgehen im Forschungsprojekt besprochen sowie die Agenda der ersten Individual-Workshops mit den jeweiligen Kommunen diskutiert, die bereits in den kommenden Wochen stattfinden sollen.
 

Impressionen vom Auftaktworkshop

 Gruppenbild Workshop Teilnehmer

Aachen, Dezember 2018
Start des Forschungsprojekts „ArkESE“
Bastian Kiesheyer, Fiona Lecour, Dominic Nailis
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„ArkESE“ – Auslegung robuster kommunaler Energiesysteme auf Basis von erneuerbaren Energien
Am 1. Dezember 2018 startete das für drei Jahre angesetzte Forschungsprojekt „ArkESE“. Ziel des Projekts ist die Erarbeitung einer Methode zur Beratung von deutschen Kommunen im Hinblick auf den Aufbau von lastganggerechten und netzverträglichen Energiesystemen auf Basis von erneuerbaren Erzeugungskapazitäten. Kommunen sollen in eine Position versetzt werden, in der sie die notwendigen konzeptionellen, organisatorischen, wirtschaftlichen und technischen Entscheidungen selbstständig vorbereiten, treffen und umsetzen können.
Neben der Erhöhung des Anteils erneuerbarer Erzeugungskapazitäten an der Strombereitstellung führt die Anwendung der zu entwickelnden Methodik zur Steigerung der Effizienz beim Verbrauch und der Verteilung von Strom. Durch Aufklärung, Erfahrungsaustausch und Modelle werden inhärente Unsicherheiten reduziert und Kommunen in die Lage versetzt, die Energiewende aktiv voranzutreiben. Damit leistet das Projekt einen signifikanten Beitrag zum Ausbau erneuerbarer Erzeugungskapazitäten, zur Reduktion von Treibhausgasemissionen im Energiesektor und trägt außerdem dazu bei, die Versorgungssicherheit zu erhöhen und die Akzeptanz durch kommunale Partizipation zu steigern.
Zusammenarbeit von B E T, CWD und Beispielkommunen
Eine solche Methode kann nur auf interdisziplinärem Wege erstellt werden, indem Technikanalysen, Wirtschaftlichkeits- und Akzeptanzbetrachtungen tiefgreifend miteinander verknüpft werden. Hierzu werden die beiden Projektpartner, das Büro für Energiewirtschaft und technische Planung GmbH (B E T) und der Chair for Wind Power Drives (CWD) der RWTH Aachen, kooperieren und mit zwei Beispielkommunen aus Nordrhein-Westfalen, der Stadt Lichtenau und dem Kreis Steinfurt, zusammenarbeiten.