Mehrsektorale gekoppelte Energiesystemmodellierung auf regionaler Ebene – ESM-Regio

Die Reduktion des Primärenergieeinsatzes und der Treibhausgase sind zentrale Ziele der Energiewende. Allerdings reicht die Umstellung von fossilen auf regenerative Energieträger nicht aus, um sie zu erreichen. Eine übergreifende Betrachtung und Optimierung der unterschiedlichen Sektoren des Energiesystems – Elektrizität, Gas, Wärme und Verkehr – kann die Weiterentwicklung des Energiesystems in Deutschland wesentlich vorantreiben. Potenziale bestehen vor allem auf der regionalen Ebene.

Ziel des Projekts ESM-Regio ist es, ein zeitlich hochaufgelöstes Energiesystemmodell in der Größenordnung von Landkreisen zu erstellen, das die vier Sektoren Elektrizität, Gas, Wärme und Verkehr sowie die benötigten Schnittstellentechnologien berücksichtigt. Ein wesentliches Merkmal des Vorhabens besteht in einer sektorübergreifenden Modelllogik. Geeignete Simulationsverfahren ermöglichen eine ganzheitliche Analyse und Optimierung des Systembetriebs unter Betrachtung der vier maßgeblichen Sektoren des Energiesystems.

Für einen hohen Realitätsbezug wird das Modell für eine beispielhafte Region entwickelt und erprobt. Beispielregion ist die Stadt und Teile des umgebenden Landkreis Bayreuth. Für sie stehen Daten, Ausbauszenarien und realistische Fragestellungen zur Verfügung, beziehungsweise können durch die Projektpartner erarbeitet werden. Gleichzeitig besitzt diese Region eine zentrale Struktur aus Stadt und umgebendem Land, sowie nennenswerte Anteile von Gewerbe, Handel und Dienstleistung und Industrie. Des Weiteren ist die Region ohne Einflüsse wie angrenzende Großstädte. Die komponentenbasierte Modellstruktur des Projekts ermöglicht die Übertragbarkeit auf andere Regionen.

Ein zunehmender sektorenübergreifender Energieaustausch, d.h. die Nutzung elektrischer Energie für Anwendungen im Verkehrs-, Wärme- und Gassektor, ist von entscheidender Bedeutung für die Stromnetzbelastung. Das Institut für Hochspannungstechnik, Energiesystem- und Anlagendiagnose (IHEA) modelliert und simuliert unter der Leitung von Prof. Christian Weindl den Stromnetzbetrieb der Modellregion. Anhand der Simulation sollen insbesondere Netzengpässe identifiziert werden. Zudem werden Kosten betrachtet, die durch eine auslastungsbedingte Alterung von Betriebsmitteln wie Kabel entstehen können.