Kapitel 8

Weiterer Forschungsbedarf

8 Weiterer Forschungsbedarf Die Erweiterung des Simulationsmodells um neue Funktionen ist an mehreren Stellen möglich und sinnvoll:  Aktuell wird ausschließlich ein Niederspannungsnetz simuliert. Hier wäre es von hohem wissenschaftlichem Interesse die übergeordnete Mittelspannungsebene mit mehreren untergeordneten Niederspannungsnetzen zu simulieren. Hierdurch ist eine Abbildung der Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Niederspannungsnetzen gegeben. Dies ermöglicht realitätsnähere Erkenntnisse zu Spannungsschwankungen und auch neue Maßnahmen zur Netzstabilisierung, wie z.B. Längsregler in der Mittelspannungsebene.  Zurzeit wird nur die Stromversorgung simuliert. Da zukünftig mit einer stärker ansteigenden Elektrifizierung der Wärmeversorgung in Neubauten zu rechnen ist, ist es sinnvoll den Wärmebedarf der einzelnen Haushalte zu simulieren. Dies ermöglicht neue Fragestellungen und bietet neue Flexibilitätsoptionen, wie z.B. Wärmespeicher mit einer Lastverschiebung durch die Wärmepumpe.  Eine betriebs- und volkswirtschaftliche Analyse der Ergebnisse wurde im Rahmen dieser Arbeit nicht durchgeführt. Die Implementierung einer automatischen Analyse zu den betriebs- und volkswirtschaftlichen Auswirkungen eines Szenarios würde das bisher rein technische Simulationsmodell aufwerten und die Bearbeitung neuer Fragestellungen ermöglichen.  Im Simulationsmodell sind aktuell keine zeitvariablen Tarife implementiert. Die Modellierung und Simulation zeitvariabler Tarife würde es ermöglichen, die Auswirkungen einer Einführung solcher Tarife auf das Niederspannungsnetz zu quantifizieren. Im Rahmen dessen ist auch eine Implementierung neuer, tarifabhängiger Ladesteuerungen für Elektrofahrzeuge denkbar. Weiterhin könnte eine Kraftwerkseinsatzplanung integriert werden, mithilfe derer die Rückkopplungen der Lastverschiebung in der Niederspannungsebene auf die Zusammensetzung der Stromerzeugung abbildbar sind. Dies ermöglicht dann auch genauere Aussagen zu

Seite 132

8 - Weiterer Forschungsbedarf

ökologischen Effekten. Für Hausspeichersysteme ergeben sich durch die Einführung zeitvariabler Tarife zudem neue Anwendungsfelder. Beispielsweise ist es im Falle einer ausreichenden Spreizung der variablen Strompreise auch denkbar, dass das Hausspeichersystem mit Strom aus dem öffentlichen Netz aufgeladen wird. Die Auswirkungen hiervon auf die Niederspannungsebene wurden noch nicht untersucht.  Bei konventionellen Fahrzeugen ist derzeit Car2Car-Kommunikation, primär vor dem Hintergrund des autonomen Fahrens, ein großes Forschungsthema. Hierbei ist eine Überlegung, ob nicht diese Kommunikationsstruktur für parkende, ladende Elektrofahrzeuge verwendet werden kann. Dies würde es den Elektrofahrzeugen ermöglichen in den Wohngebieten abzufragen wie viele Fahrzeuge mit welcher Leistung laden und sie könnten dementsprechend ihren Ladevorgang planen. Bei einem hohen Vernetzungsgrad könnten hohe Lastspitzen durch EFZ vermieden werden. Eine Analyse und Quantifizierung der Vorteile für das Stromnetz bei einer Vernetzung der EFZ ist von hohem Interesse.  Die meisten Hausspeichersysteme sind zurzeit rein auf die Speicherung der eigenen PV-Überschüsse ausgelegt. Die ersten Hersteller entwickeln derzeit Hausspeichersysteme welche sich auch von einer zentralen Stelle aus steuern lassen um diese als „Schwarmspeicher“, zumindest zeitweise, zu betreiben. Diese Vernetzung kann beispielsweise, neben der Bereitstellung von Regelleistung, auch in den Wintermonaten, in denen die Auslastung der Hausspeichersysteme üblicherweise sehr gering ist, interessante Anwendungsfelder bieten. Hierbei ist es denkbar, dass in Wohngebieten mit größeren, wärmegeführten BHWK der erzeugte, überschüssige Strom im Netzgebiet zwischengespeichert wird. Dies kann insbesondere dann von Interesse sein, wenn die Vergütung der elektrischen Energie des BHKWs deutlich unter dem Strompreis des lokalen Energieversorgers liegt.

Seite 133

9 - Literaturverzeichnis

9 Literaturverzeichnis AGORA-02 15 Mayer, Johannes N. et al.: Current and Future Cost of Photovoltaics - Long-term Scenarios for Market Development, System Prices and LCOE of Utility-Scale PV Systems. Berlin: Agora Energiewende, 2015 AGORA-07 14 Agorameter - Hintergrunddokumentation. Berlin: Agora Energiewende, AGORA-08 14 Waldmann, Lars; Fürstenwerth, Daniel: Stromspeicher in der Energiewende - Untersuchung zum Bedarf an neuen Stromspeichern in Deutschland für den Erzeugungsausgleich, Systemdienstleistungen und im Verteilnetz. Berlin: Agora Energiewende, 2014 ASJ-01 04 Zander, Hartmut: DIN 18012, DIN 18015 - Wesentliche Planungsnormen für elektrische Anlagen in Gebäuden. Sasbach: ABB Stotz-Kontakt / Striebel & John Vertriebsgesellschaft mbH (ASJ), 2004 BDEW-11 13 Oberascher, Claudia: Stromverbrauch im Haushalt in: https://www.bdew.de/internet.nsf/id/6FE5E98B43647E00C1257C0F003 314E5/$file/708-2_Beiblatt_zu%20BDEW- Charts%20Stromverbrauch%20im%20Haushalt_2013-10-23.pdf. Berlin: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (BDEW), BMF-01 14 Umsatzsteuerrechtliche Behandlung von Photovoltaik- und KWK- Anlagen. Berlin: Bundesministerium der Finanzen (BMF), 2014 BMWI-01 14 Schlesinger, Michael; Lindenberger, Dietmar; Lutz, Christian: Entwicklung der Energiemärkte - Energiereferenzprognose - Projekt Nr. 57/12 - Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie . Berlin: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), 2014. BMWI-14 11 Regierungsprogramm Elektromobilität. Berlin: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Stadtentwicklung, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bundesministerium für Bildung und Forschung, 2011 BNETZA-13 14 Genehmigung des Szenariorahmens 2025 für die Netzentwicklungsplanung und Offshore-Netzentwicklungsplanung - gem. § 12a Abs. 3 EnWG. Bonn: Bundesnetzagentur für Elektritzität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, 2014 BSW-01 15 EEG 2014 - feste Einspeisevergütungen im Überblick. Berlin: BSW Solar, 2015. DBT-02 14 Drucksache 18/1304: Entwurf eines Gesetzes zur grundlegenden Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes und zur Änderung weiterer Bestimmungen des Energiewirtschaftsrechts - Gesetzentwurf der Bundesregierung. Berlin: Deutscher Bundestag (DBT), 2014

Seite 134

9 - Literaturverzeichnis

DENA-14 12 dena-Verteilnetzstudie - Ausbau- und Innovationsbedarf der Stromverteilnetze in Deutschland bis 2030. Berlin: Deutsche Energie- Agentur GmbH (dena), 2012 DESTATIS-03 13 Zensus 2011 - Ausgewählte Ergebnisse. Wiesbaden: Statistisches Bundesamt, 2013 DESTATIS-12 14 Zensus 2011 - Gebäude und Wohnungen - Übersicht über Merkmale und Merkmalsausprägungen, Definitionen. Wiesbaden: Statistische Ämter des Bundes und der Länder, 2014 DPF-01 12 DIgSILENT PowerFactory 14.1 - Temporärer Lizenzvertrag. Gomaringen: DIgSILENT GmbH, 2012 EANRW-02 11 Erhebung „Wo im Haushalt bleibt der Strom?“ - Anteile, Verbrauchswerte und Kosten von 12 Verbrauchsbereichen in Ein- bis Sechs-Personen- Haushalten. Düsseldorf: EnergieAgentur. NRW, 2011. ECOINV-01 14 The ecoinvent database, Version 3.0 in: http://www.ecoinvent.org/. Zürich: Swiss Centre for Life Cycle Inventories, 2014 EEG-02 14 Gesetz für den Ausbau Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien- Gesetz EEG 2014). Berlin: Bundesrepublik Deutschland, 2014 EEX-01 14 Marktdaten verschiedener Jahre in: http://www.transparency.eex.com/de/ (abgerufen am 10.07.2014). Leipzig: European Energy Exchange AG (EEX), 2014 EPRI-01 15 Simulation Tool – OpenDSS. Palo Alto, California: Electric Power Research Institute, 2015. ET-05 15 Regett, Anika; Heller, Christoph: Relevanz zeitlich aufgelöster Emissionsfaktoren für die Bewertung tages- und jahreszeitlich schwankender Verbraucher in: Energiewirtschaftliche Tagesfragen - 65. Jg. (2015) Heft 70. Essen: etv Energieverlag GmbH, 2015 ET-15 13 Linssen, Jochen; Danzer, Michael; Marker, Stefanie; Maas, Heiko; Strunz, Kai; Weinmann, Oliver: Netzintegration von Elektrofahrzeugen und deren Auswirkungen auf die Energieversorgung in: Energiewirtschaftliche Tagesfragen 63. Jg. (20 13) Heft 1/2, p.121-124. Essen: etv Energieverlag GmbH, 2013 FFE-07 15 Regett, Anika; Heller, Christoph: Einfluss des H2-Produktionsmixes auf die Well-to-Wheels-Bilanz elektrischer Fahrzeuge - Szenarien 2020+. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), 2015 FFE-16 15 Pellinger, Christoph; Schmid, Tobias et al.: Merit Order der Energiespeicherung im Jahr 2030 - Technoökonomische Analyse funktionaler Energiespeicher. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), 2015 FFE-22 11 Nobis, Philipp; Pellinger, Christoph et al.: eFlott - Wissenschaftliche Analysen zur Elektromobilität. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), 2011

Seite 135

9 - Literaturverzeichnis

FFE-22 12 Samweber, Florian: Lastverschiebungspotenzial in Niederspannungsnetzen zum Ausgleich der PV-Einspeisung. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V., 2012 FFE-23 15 Wohlschlager, Daniela; Köppl, Simon: Kostenanalyse Netzstabilisierungsmaßnahmen – Stand Mai 2015 - Kostenparameter für Komponenten ausgewählter netzstabilisierender Maßnahmen im Niederspannungsnetz. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), 2015 FFE-39 14 Corradini, Roger; Gallet, Marc; Conrad, Jochen; Schmid, Tobias: Globale Herausforderungen, regionale Lösungen - FfE-Regionalisiertes- Energiesystem-Model (FREM): Flächendeckendes, räumlich und zeitlich hoch aufgelöstes Energiesystemmodell in: BWK Ausgabe 12/2014, S. 28- 33. Düsseldorf: Springer-VDI-Verlag, 2014 FFE-48 14 Samweber, Florian; Nobis, Phillip; Wachinger, Kristin; Köppl, Simon; Gallet, Marc; Fischhaber, Sebastian; Staudacher, Thomas: Sun2Car@GAP - Endbericht. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), 2014 GERDI-01 13 Gerdiken, Christine: Analyse der Spannungsqualität für den Ausbau und die Netzintegration von Photovoltaikanlagen anhand der Modellkommune Elektromobilität Garmisch-Partenkirchen. Hamburg: Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, 2013 HTI-01 05 Häberlin, Heinrich: Wirkungsgrade von Photovoltaik-Wechselrichtern - Totaler Wirkungsgrad und Dynamischer MPPT-Wirkungsgrad in: Elektrotechnik 2/05. Würzburg: Elektrotechnik, 2005 IFMO-01 05 Zukunft der Mobilität Szenarien für das Jahr 2025 in: Verlag BMW AG. München: Institut für Mobilitätaforschung eine Forschungseinrichtung der BMW Group, 2005 INFAS-01 10 Follmer, Robert; Gruschwitz, Dana; Jesske, Birgit; Quandt, Sylvia; Lenz, Barbara; Nobis, Claudia; Köhler, Katja; Mehlin, Markus: Mobilität in Deutschland 2008 - Struktur – Aufkommen – Emissionen – Trends. Bonn: infas Institut für angewandte Sozialwissenschaft GmbH, 2010 ISE-01 13 Hollinger, Raphael; Wille-Haussmann, Bernhard; Erge, Thomas; Sönnichsen, Jan; Stillahn, Thies; Kreifels, Niklas: Speicherstudie 2013 - Kurzgutachten zur Abschätzung und Einordnung energiewirtschaftlicher, ökonomischer und anderer Effekte bei der Förderung von objektgebundenen elektrochemischen Speichern. Freiburg: Fraunhofer- Institut für Solare Energiesysteme (ISE), 2013 ISE-01 14 Wirth, Harry: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland. Freiburg: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), 2014 KIT-02 13 Kaschub, Thomas; Jochem, Patrick; Fichtner, Wolf: Steigerung des Elektrizitätseigenverbrauchs von Heim‐Fotovoltaikanlagen durch

Seite 136

9 - Literaturverzeichnis

Elektrofahrzeuge. Karlsruhe: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), KIT-03 10 Velji, Armin; Kubach, Heiko; Spicher, Ulrich: Beitrag zur Versachlichung der Diskussion: „Verbrennungsmotor gegen Elektromotor“. Karlsruhe: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2010 KIT-03 13 Mültin, Marc: Intelligentes Laden über ISO/IEC 15118 - Potentiale und Funktionsweise des Standards in: Neue Mobilität, Nr.12/2013. Berlin: Bundesverband eMobilität, 2013 KRE-01 08 Kerber, Georg; Witzmann, Rolf: Statistische Analyse von NS- Verteilungsnetzen und Modellierung von Referenznetzen - Sonderdruck PDF 6222 aus ew Jg. 107 (2008), Heft 6, S. 22-26 in: ew - Das Magazin für die Energie Wirtschaft. München: Fachgebiet Elektrische Energieversorgungsnetze der TU München, 2008 LEW-06 12 Erneuerbare Energie aus Sicht eines Netzbetreibers. Augsburg: LEW Verteilnetz GmbH, 2012 MCM-01 12 McManus, M.C.: Environmental consequences of the use of batteries in low carbon systems: The impact of battery production in: Applied Energy 93 (2012) 288–295. Amsterdam: Elsevier, 2012 MFW-01 12 Ferrari, C. et al.: Studie zu Range Extender Konzepten für den Einsatz in einem batterieelektrischen Fahrzeug - REXEL. Stuttgart: Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., 2012 MR-02 12 GRIDCON iTAP The System Solution for Voltage Regulated Distribution Transformers - Power Quality. Regensburg: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, 2012 NEP-01 15 NEPLAN | Electricity in: http://www.neplan.ch/neplanproduct/en- electricity/. Küsnacht - Zürich: NEPLAN AG, 2015 NOS-01 14 Omar, Noshin et al.: Lithium iron phosphate based battery – Assessment of the aging parameters and development of cycle life model in: Applied Energy 113 (2014) 1575–1585. Amsterdam: Elsevier, 2014 SCH-01 02 Scheffler, Jörg: Bestimmung der maximal zulässigen Netzanschlussleistung photovoltaischer Energiewandlungsanlagen in Wohnsiedlungsgebieten - Dissertation. Chemnitz: Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Chemnitz, 2002 SIE-01 10 Hable, Matthias; Schwaegerl, Christine; Tao, Liang; Ettinger, Andreas; Meyer, Ernst-Peter; Köberle, Robert: Requirements on electrical power infrastructure by Electric Vehicles in: Emobility - Electrical Power Train. Erlangen: Siemens AG, 2010 SIE-02 15 Internationale Netzspannungen und Frequenzen in Niederspannungsnetzen. München: Siemens, 2015

Seite 137

9 - Literaturverzeichnis

SMA-02 13 Umland, Andreas; Rothert, Martin; Laschinski, Joachim; Kever, Felix; Engel, Bernd: Kleiner Speicher, große Wirkung. Niestetal: SMA Solar Technology AG, 2013. SOLARLOG-01 14 Einspeisemanagement mit Solar-Log PM+. Gieslingen-Binsdorf: Solar Datensysteme GmbH, 2014. SPVG-01 11 Oeding, Dietrich; Oswald, Bernd: Elektrische Kraftwerke und Netze. Berlin: Springer-Verlag, 2011 STRB-02 13 Informationsblatt für die Leistungsbegrenzung auf 70 TAY-01 14 Taylor, Christopher Grant: Development of LCA methodology for incorporating energy market developments into the life cycle-based assessment of load flexibilisation - A case study on Power-to-Chemistry. Herausgegeben durch die Technische Universität München, betreut durch die Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.: München, 2014. TUM-02 14 Stöckl, Georg: Integration der Elektromobilität in das Energieversorgungsnetz. München: Technische Universität München (TUM), 2014 TUM-04 11 Kerber, Georg: Aufnahmefähigkeit von Niederspannungsverteilnetzen für die Einspeisung aus Photovoltaikkleinanlagen. München: TUM Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, 2011 TUW-02 14 Wadispointner, Michael: Optimierter Einsatz und Betrieb von Laststufenschaltern zur Spannungshaltung in Verteilnetzen. Wien: Technische Universität Wien, 2014 UMSICHT-01 11 Kanngießer, Annedore; Wolf, Daniel; Schinz, Steffen; Frey, Hellmuth: Optimierte Netz- und Marktintegration von Windenergie und Photovoltaik durch Einsatz von Energiespeichern. Oberhausen: Fraunhofer UMSICHT, UNIKA-01 05 Stadler, Ingo: Demand Response - Nichtelektrische Speicher für Elektrizitätsversorgungssysteme mit hohem Anteil erneuerbarer Energien. Kassel: Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik, 2005 VDE-01 14 Rahimzei, Ehsan: Fragen rund um das Elektrofahrzeug: - Wie kommen die Angaben über den Stromverbrauch und die Reichweite von Elektrofahrzeugen zustande. Berlin: Schaufenster Elektromobilität, 2014 VDE-01 15 Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz - VDE-Vorschrift stellt Weichen für die verbesserte Netzintegration dezentraler Erzeugung (VDE-AR-N 4105). Berlin: VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V., 2015 VDE-03 13 VDE: Deutschlands Autoindustrie kann aufatmen - Die Steckerfrage für Elektroautos ist geklärt. Frankfurt am Main: VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V., 2013

Seite 138

9 - Literaturverzeichnis

WIRTH-01 12 Wirth, Jochen: Vergleich des Alterungsverhaltens verschiedener Dünnschichttechnologien in Photovoltaikmodulen. Dissertation an der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Ulm. Ulm, 2012.

Seite 139

A.I - Kenndaten der Stromleitungen

Anhang A

A.I Kenndaten der Stromleitungen In folgender Tabelle sind die verwendeten Kenndaten der Stromleitungen dargestellt.

Kapazitätsbelag in Widerstandsbelag Reaktanzbelag in Nennstrom nF/km in Ω/km Ω/km Name in A Null- Mit- Null- Mit- Null- Mit- system system system system system system NAYY4x120 245 365,9 797,3 1,020 0,255 0,292 0,080 NAYY4x150 275 385,9 830,0 0,832 0,208 0,292 0,080 NAYY4x185 313 409,3 868,2 0,668 0,167 0,292 0,080 NAYY4x35 132 230,0 590,0 3,504 0,876 0,343 0,083 NAYY4x50 144 275,7 670,0 2,568 0,642 0,312 0,083 NAYY4x70 179 308,4 714,4 1,776 0,444 0,300 0,082 NAYY4x95 215 349,2 770,0 1,284 0,321 0,299 0,082 NFA2X4x70 205 308,4 714,4 1,776 0,444 0,300 0,082 NYCWY3x120/70 318 696,9 1270,0 0,975 0,157 0,122 0,072 NYCWY3x25/16 133 220,0 430,0 4,156 0,724 0,138 0,080 NYCWY3x35/16 132 230,0 590,0 3,943 0,525 0,129 0,078 NYCWY3x50/25 188 312,4 710,0 2,560 0,389 0,120 0,077 NYCWY3x70/35 228 422,3 870,0 1,859 0,271 0,122 0,074 NYCWY3x95/50 280 559,6 1070,0 1,373 0,197 0,122 0,074 NYCWY4x10/10 79 130,0 240,0 7,240 1,810 0,378 0,094 NYCWY4x70/35 232 422,3 870,0 1,080 0,270 0,329 0,082 NYY3x50/25 188 312,4 710,0 2,560 0,388 0,377 0,082 NYY3x70/35 232 422,3 870,0 1,832 0,268 0,353 0,077 NYY4x10 79 130,0 240,0 7,240 1,810 0,378 0,094 NYY4x16 102 180,0 320,0 4,564 1,141 0,358 0,090 NYY4x25 133 220,0 430,0 2,896 0,724 0,355 0,086 NYY4x300 535 720,0 1200,0 0,252 0,063 0,289 0,079 NYY4x35 159 230,0 590,0 2,104 0,526 0,314 0,083 NYY4x50 188 312,4 710,0 1,556 0,389 0,312 0,083 NYY4x6 59 96,7 186,7 12,120 3,030 0,403 0,100 NYY4x70 232 422,3 870,0 1,084 0,271 0,300 0,082

Seite 140