Rückschau

Elsdorf, Nordrhein-Westfalen - 2021

QUIRINUS - Regionales virtuelles Flächenkraftwerk vkw++

zur Liste

zur Merkliste hinzufügen

zur Merkliste hinzufügen

zur Route hinzufügen

Der Ansatz des Projektes QUIRINUS ist es, die dezentral verteilte Flexibilität aus Erzeugungs-, Speicher- und Verbrauchsanlagen zu einem virtuellen Kraftwerk (VKW) zu bündeln, um sie netz- und systemdienlich einzusetzen. Für den gezielten Einsatz dieser Flexibilität ist die effektive und wirtschaftliche Implementierung der folgenden beiden Faktoren von entscheidender Bedeutung. Zum einen ein hohes Maß an Netztransparenz, d.h. die Erfassung des aktuellen Zustands aller relevanten Komponenten, das den heutigen Branchenstandard weit übersteigt. Zum anderen eine intelligente und dynamische Aggregation und Steuerung der verfügbaren Flexibilitätsressourcen.

Die Herausforderung

Unser Alltagsleben und eine leistungsfähige Wirtschaft sind ohne eine stabil funktionierende Stromversorgung kaum noch denkbar. Die Gesamtsystemstabilität (Ausgleich von Energieerzeugung und- verbrauch) wird bisher ausschließlich durch die Übertragungsnetzbetreiber koordiniert und verantwortet, die diese in der Vergangenheit hauptsächlich über konventionelle Atom-, Gas- oder Kohlekraftwerkskapazitäten sicherstellten. Aspekte der Netzstabilität (z.B. Qualität der Versorgungsspannung) werden durch die lokal oder regional agierenden Verteilnetzbetreiber gewährleistet. Bis zum Jahr 2050 soll laut Bundesregierung der Anteil erneuerbarer Energien an der Bruttostromerzeugung in Deutschland auf 80  % ansteigen, was gleichbedeutend ist mit der weiteren Zunahme dezentraler Erzeugungsanlagen und dem vermehrten Ausscheiden konventioneller Großkraftwerke. In der Konsequenz bedeutet dies, dass für die zukünftige Sicherung der Stromnetzstabilität die in wachsendem Umfang auf Verteilnetz- und damit regionaler Ebene angesiedelten Stromerzeugungs- und -speicheranlagen einzeln und in ihrem Zusammenwirken befähigt werden müssen, stromsystemstützende Aufgaben zu erfüllen. Auch relevanten Stromverbrauchsanlagen kommen hierbei eine Schlüsselrolle zu. Allerdings bedeutet dies auch, dass die Verteilnetzbetreiber, in deren Netzen die Erzeugungs-, Speicher- und Verbrauchsanlagen angeschlossen sind, in eine neue Rolle hineinwachsen müssen und neben der Sicherung der eigenen Stromnetze auch Verantwortung an der Stabilisierung des Gesamtsystems übernehmen müssen.

Das Ziel

Ziel des Projekts QUIRINUS war die Entwicklung und technische Demonstration einer neuen Generation von VKW im Sinne eines systemrelevanten, verteilnetzdienlichen und regional ausgerichteten virtuellen Flächenkraftwerks. Wir nennen dies „vkw++“. Das System wurde vom industriellgewerblich geprägten Rheinischen Revier im Rahmen des Projektes zunächst pilotiert und soll – auch mithilfe des Anschlussprojekts QUIRINUS Control (Konzeption, prototypische Entwicklung und Test eines Echtzeit-Monitoring-Systems für Versorgungsqualität) – nun in den Regelbetrieb überführt werden.

Das QUIRINUS Projekt-Control Center

State Estimation & Lastfluss-Prognose

Im QUIRINUS Control-Center (CC) wird mit Hilfe von online-Messwerten, historischen Lastgängen, Prognosen und Lastprofilen der aktuelle und zukünftige Zustand eines Netzes ermittelt. Im Projekt wird zwischen der
State-Estimation (Echtzeit) und der Lastfluss-Prognose unterschieden. In der State-Estimation wird der aktuelle Netzzustand in Echtzeit ermittelt, während in der Lastfluss-Prognose der Netzzustand der zukünftigen 24 Stunden anhand von Last- & Erzeugungsprognosen und historischen Daten errechnet wird.

Lastmanagement, Verbrauchs- & Erzeugungsprognose

Last- und Erzeugungsprognosen dienen dem CC als Input zur Berechnung des Netzzustandes. Die Erzeugungsprognosen werden vorwiegend mit Hilfe von Wetter- und Anlagenstammdaten errechnet. Das erwartete Verhalten von Blockheizkraftwerken, Wärmepumpen und Gewerbelasten im Netz wird anhand historischer Daten durch eine künstliche Intelligenz ermittelt.

Flexibilitätsmonitor

Im Flexibilitätsmonitor werden die gewonnene Netztransparenz sowie die ermittelten Flexibilitätspotenziale so genutzt, dass vorgelagerten Netzbetreibern eine Indikation über die vorhandene Flexibilität des nachgelagerten Netzes bereitgestellt werden kann. So eröffnet sich die Möglichkeit, auch Engpässe im vorgelagerten Netz durch Leistungsanpassungen zu bewirtschaften.

Informations- und Kommunikationstechnik (IuK)

Eine der Hauptaufgaben des QUIRINUS CC besteht in der Übertragung, der Aufnahme und der Verarbeitung von Daten aus verschiedensten Quellsystemen.

Simulativer Netzausbau

Neben dem Monitoring von Netzengpässen im aktuellen Bestandsnetz besteht im QUIRINUS CC die Möglichkeit,
Netze simulativ auszubauen und das Verhalten zukünftiger Netztopologien zu simulieren. So können Einflussfaktoren
wie die Elektromobilität, eine höhere Durchdringung von PV-Anlagen oder der Ausbau von Windkraftanlagen berücksichtigt und ihr Einfluss auf die zukünftige Netzstabilität ermittelt werden.

Projektdaten

• Zielsetzung: Design und Pilotierung verteilnetzdienliches Flächenkraftwerk
   
• Start / Ende: 15. März 2017 / 31. Mai 2020
   
• Projektbudget insgesamt: rund 6 Mio. € / Förderquote ca. 46 %
   
• Projektplattform: QUIRINUS Forum in Heppendorf
   
• Projektkulisse: Zukunftsregion Rheinisches Revier
   
• Einwohnerzahl: rund 1,4 Mio. (= 8 % von NRW)
   
• Versorgte Fläche: ca. 450 km²
   
• Konsortialführer: Regionetz GmbH
  Pascal Gerold, Gesamtprojektleitung
   
• Projektpartner: Regionetz GmbH (Konsortialführer), 2G Energietechnik AG, EWI-Energy Research & Scenarios gGmbH, Leitungspartner GmbH, NEW Netz GmbH, RWE Power AG, SAE IT-systems GmbH&Co.KG, FH Aachen Solar-Institut Jülich, Enrichment Technology Co. Ltd.
   
• Projektinitiator und Entwickler: SME Management GmbHFörderer: Europäische Union (EFRE) und das Land NRW (MKULNV)