Vorgehensweise

Für die Zielerreichung werden zunächst die realen Endenergiebedarfe der Verbraucher und zukünftige Prognosen sowie detaillierte Daten über bereits bestehende Netzinfrastrukturen erhoben. Dafür werden unterschiedliche Transformationspfade für die Sektoren Haushalte, Verkehr und Industrie entworfen. Es wird eine Methodik entwickelt, mit der auf Basis von Simulationsergebnissen verschiedene Netzausbau-Alternativen bzgl. diverser Parameter verglichen werden können. Insbesondere wird für verschiedene Szenarien eine Einteilung in Zonen mit vergleichbarer Bedarfsstruktur erarbeitet. Grundlage für die operativen Planungen ist ein neu zu entwickelndes, aggregiertes Modell für die integrierte Netzplanung unter Berücksichtigung der physikalischen Randbedingungen der verschiedenen Energieträger. Im Ergebnis aus Methodik- und Modell-Anwendung sollen Empfehlungen zum koordinierten zukünftigen Netzausbau abgeleitet werden können. Hierfür wird ein rechnergestütztes Verfahren, inklusive der Erprobung künstlicher Intelligenz (KI), erarbeitet. Die im Vorhaben entwickelte Methodik sowie die Planungsprozesse und -tools können im Ergebnis als Praxis-Template für weitere (Industrie-)Metropolen verwertet werden.

Aufgaben

• Auswahl zu betrachtender Technologien zur Sektorenkopplung
• Sektorübergreifende Netzberechnung
• Analyse von Netzplanungsverfahren in getrennten Energienetzen
• Identifikation von sektorübergreifenden Planungszielen
• Erarbeitung eines Netzplanungsverfahrens für integrierte Netze unter Berücksichtigung möglicher Zielstellungen
• Implementierung des Verfahrens in Software und Kombination mit bisherigen Lastfluss-Tools
• Wissensaustausch mit anderen Arbeitsgruppen innerhalb des Norddeutschen Reallabors

Einsortierung im Norddeutschen Reallabor (NRL)

Die Sektorkopplung benötigt neben primären Kopplungsanlagen auch eine geeignete Infrastruktur in Form von Energienetzen zur Übertragung und Verteilung. Ohne die Energienetze ist eine Verbindung von Erzeugungsanlagen, Verbrauchern und Anlagen zur Sektorkopplung nicht wirtschaftlich zu realisieren. Dazu müssen die Netze entsprechend des Bedarfs ausgebaut sein. Nur so können Netzengpässe, die zu einer Nutzungseinschränkung durch die Netzteilnehmer führen, langfristig vermieden werden. Der Ausbau der Energienetze muss sektorübergreifend und integriert stattfinden, um den flächendeckenden, effizienten Einsatz von Sektorkopplungstechnologien zu erlauben und so wirtschaftliche Impulse für die Entwicklung neuer Wertschöpfungsketten wie einer regionalen Wasserstoffwirtschaft zu setzen. Die erarbeitete Roadmap wird Netzausbau- und Anlagenkopplung-Optionen aufzeigen können und liefert damit einen wichtigen Beitrag für das Dekarbonisierungsziel, die CO₂-Emissionen in der Region um 75 Prozent bis 2035 zu reduzieren. Die Implementierung und Überführung der Roadmap in die operativen Planungen führt zur Transformation der Energienetze.

Verwendete Tools

• Python mit gängigen Data-Analysis- (pandas, geopandas, ...) und Netzberechnungs-Libraries (pandapipes, pandapower, ...)
• Modelica mit der TransiEnt-Library

Weiterführende Links

• Website des NRL
• Projektfilm des NRL

Partner

• Gasnetz Hamburg
• Hamburger Energiewerke
• Stromnetz Hamburg
• Helmut Schmidt Universität
• Technische Hochschule Lübeck

Laufzeit

01. April 2021 bis 31. März 2026

Ansprechpartner