EnSys-LE

Das Verbundvorhaben mit dem ewi Köln analysiert lokale Energiemärkte als Bindeglied zwischen regionaler und zentraler Energiewende . Das Teilvorhaben der HFT Stuttgart beschäftigt sich mit der modellbasierten Analyse von regionalen Stromerzeugungssystemen auf Basis der Simulationsplattform SimStadt. EnSys-LE geht der Frage nach, wie sich lokale und nationale Energiesysteme gegeneinander verhalten. So wird für vier repräsentative Landkreise Deutschlands untersucht, welche Potenziale für erneuerbare Energien lokal bestehen und wie sich diese gegenüber den nationalen Ausbauzielen für erneuerbare Energien darstellen.

Im ersten Schritt erfolgt eine ökonomische Analyse der Grundlagen für Regulierung und Marktorganisation, die zentrale und dezentrale Entwicklungen im gesamten Energiesystem berücksichtigt. Darauf aufbauend wird zwischen der HFT Stuttgart und dem Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln gGmbH (EWI)ein Modellrahmen entwickelt, der dezentrale und zentrale Marktstrukturen mit dem notwendigen hohen technischen Detailgrad durch Weiterentwicklung und Kopplung von in Summe drei bestehenden Modellen abbildet. Letztens wird dieser Modellrahmen genutzt zur parallelen und interagierenden Simulation von Energieversorgungsszenarien in vier exemplarischen Landkreisen sowie des Strom- und Wärmesystems auf Bundesebene, um hieraus eine Beurteilung ausgewählter Formen der Marktorganisation und Regulierung abzuleiten.

Projektziel seitens HFT war, die seit 2012 in kontinuierlicher Weiterentwicklung befindliche Simulationsumgebung SimStadt um neue, für die Analyse regionaler Energiesysteme wesentliche Parameter und Technologien zu erweitern. Hierbei wurden insbesondere Workflows zur Analyse von regionalen Potenzialen für Freiflächen-Photovoltaik und Windkraft an Land entwickelt sowie die Kostenparameter im Workflow zu Aufdachphotovoltaik aktualisiert. In einem benachbarten Projekt wurde zudem ein Workflow zur Erhebung regionaler Bioenergiepotenziale entwickelt.

Damit ist es nun möglich, innerhalb von SimStadt in hoher räumlicher Auflösung und basierend auf einer einheitlichen, geoinformatischen Datenbasis die Potenziale aller für eine deutsche Region relevanten erneuerbaren Energien zu ermitteln und diese den in ebenso hoher räumlicher Auflösung ermittelten Strom- und Wärmebedarfen dieser Region gegenüberzustellen. Weiterhin wurden im Projekt Flächennutzungskonflikte am Beispiel von Bioenergie und Freiflächenphotovoltaik detailliert untersucht.

Die erfolgreiche Kopplung von SimStadt mit den Modellen des Projektpartners ewi (Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln) erlaubte zudem die Erweiterung des Modellrahmens von einer Gegenüberstellung regionaler Potenziale und Bedarfe (SimStadt) hin zu einem regional optimierten Energiesystem einerseits (COMODO) sowie den Abgleich und die Spiegelung der Modellierungsergebnisse im überregionalen Rahmen (DIMENSION).

Projektpublikationen:

• Keyu Bao, Louis Kalisch, Thunyathep Santhanavanich, Daniela Thrän, Bastian Schröter (2022): A bottom-up GIS-based method for simulation of ground-mounted PV potentials at regional scale, Energy Reports, Volume 8, 2022, Pages 5053-5066. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.03.187
• Bao K, Padsala R, Coors V, Thrän D, Schröter B. 2020. A Method for Assessing Regional Bioenergy Potentials Based on GIS Data and a Dynamic Yield Simulation Model. Energies 13(24).
  https://doi.org/10.3390/en13246488

• Keyu Bao, Daniela Thrän, Bastian Schröter (2023); Land resource allocation between biomass and ground-mounted PV under consideration of the food–water–energy nexus framework at regional scale, Renewable Energy, Volume 203, 2023, Pages 323-333
  https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.12.027