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Weiterentwicklung des IKEM Akteursmodells zu ERS- Fokus: Netzanbindung

Das vorliegende Papier stellt die gemeinsamen Forschungsaktivitäten im Kopernikus-Projekt ENavi seitens der Becker Büttner Held Consulting AG (BBHC), des Instituts für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V. (IKEM), des Fachgebiets Energie- und Ressourcenmanagement der TU Berlin (TUB E&R) sowie der Stadtwerke Heidelberg Energie GmbH (SWH) dar. Das vorliegende Papier wurde gemeinschaftlich von BBHC, IKEM, TUB E&R und SWH erstellt. Die Transformation der Energieerzeugung erfordert es, die fluktuierende Einspeisung aus Wind- und Photovoltaikanlagen durch Flexibilitätsoptionen auszugleichen. Zu diesen Flexibilitätsoptionen zählen neben flexiblen Verbrauchern, Speichern und (für einen räumlichen Ausgleich) Netzen auch flexible steuerbare Stromerzeuger. Gegenwärtig wird die stromerzeugungsseitige Flexibilität zu einem großen Teil durch konventionell betriebene Erzeugungsanlagen gestellt, die jedoch zur Zielerreichung von 95 % Treibhausgas (THG) Reduktion durch erneuerbare Erzeugung abgelöst werden müssen. Eine etablierte Möglichkeit der steuerbaren erneuerbaren Stromerzeugung stellen Biomasse-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) -Anlagen dar, die in diesem Papier im Fokus stehen. Um Flexibilität aus Biomasse-KWK zu nutzen, müssen zunächst technische Voraussetzungen, wie Mess- und Steuerungstechnik sowie Puffer- und Speicherkapazitäten, bestehen. Gleichermaßen ist auch ein rechtlicher Rahmen notwendig, welcher Anreize setzt bestehende Flexibilität so einzusetzen, dass sie der Integration von erneuerbaren Energien dient. Dies ist auch eine der Zielsetzungen im Forschungsvorhaben ENavi: Dort gilt es unter anderem Handlungsoptionen aufzuzeigen, wie erneuerbare Energien und neue Technologien in das Energiesystem integriert werden können. Dem steht die aktuelle Ausgangssituation gegenüber, in der die Stromerzeugung aus Biomasse-KWK-Anlagen wenig Flexibilität zur Integration der fluktuierenden Erzeugung aus Wind und Sonne bereitstellt. Ziel dieses Arbeitspapieres ist es, die Anreizwirkung des gegenwärtigen, rechtlichen Rahmens zu analysieren und zu untersuchen, unter welchen Bedingungen Biomasse-KWK-Anlagen auf Verteilnetzebene flexibel eingesetzt werden können bzw. sollten. Diesbezüglich sollen bestehende Hemmnisse sowie Handlungsempfehlungen zur Anpassung des Rechtsrahmens herausgearbeitet werden, die auf die Forschungshypothese abzielen, dass die Flexibilitätsbeiträge aus Biomasse zu gering sind und insofern ein Anpassungsbedarf zur Hebung weiterer Flexibilitätspotenziale gegeben ist. Hieraus leitet sich die Forschungsfrage ab, wie sich eine Flexibilisierung von (ausgewählten) Biomasseanlagen im derzeitigen rechtlichen Rahmen (einzel-)ökonomisch bewerten lässt und wie Handlungsempfehlungen inBezug auf eine Flexibilisierung sowie Anpassungen des Rechtsrahmens ausgestaltet werden könnten. &nbsp

The world’s relationship with energy is transitioning as we attempt to mitigate the impact of climate change. In the energy systems of the future, residential, commercial, and industrial consumers will no longer be passive. They may own generation sources, such as solar panels; they may be able to offer a service, such as giving flexibility for when energy may be used; or they may make lifestyle choices which impact their energy consumption. Because of this, the interface between the grid and these distributed end-users will only grow in importance. This interface is called the grid edge. The grid edge encompasses a wide range of technologies and services, from electric vehicles to heat pumps, solar panels to home batteries, and smart meters to building controls. To maximize the impact of grid edge technology roll-out, knowledge of both the need for and readiness for grid edge technologies in a specific geography can be extremely valuable for companies and governments alike. This report presents a novel index to characterize the need and readiness for grid edge technologies of a region. To achieve this, factors which affect the need or readiness are included through an extensive range of indicators - 99 in total. Indicators for need are categorized based on those that contribute to current and to future need for system flexibility. There are four components of grid edge readiness: political, economic, social, and technical. Each indicator influencing each of these components has been weighted based on its importance following expert advice. For example, the introduction of a carbon price is considered to have a substantial impact on a region’s readiness for grid edge as it incentivizes renewables and could be used as a key policy tool. Applying this hierarchical weighting scheme to data collected about various locations, grid edge need and readiness scores can be calculated for each region. Five regions form the focus of the report, these are Finland, Germany, Singapore, the UK, and California in the US. These focus regions were selected as locations which have historically been among those leading in developing and adopting modern energy-related technologies. Of these focus regions, Finland is the country with highest readiness, in part due to its plans for a flexibility market and high carbon price, while California has the highest need, in part due to significant solar panel penetration. Germany and the UK follow closely behind with the UK displaying high political ambition but slightly less need and readiness. Singapore, although exhibiting high readiness for grid edge, presents a lower need, which is due to its present dependence on dispatchable fossil-fueled generation and more moderate ambitions for introducing renewable energy generation into the future energy mix. To position these focus regions within a global context, the index is also applied to a broader range of locations, with the caveat that due to data gaps there is an aspect of uncertainty. Although the focus regions of Finland, Germany, UK, and California are the regions with greatest need and readiness, Norway, China, and Canada exhibit the next highest need and readiness, making them promising candidates for further attention. Another country to highlight is South Africa, which has relatively high need but low readiness. This is a country where grid edge technology could make a difference, and where policy could be employed to improve readiness. Three key policy levers to improve a region’s readiness for grid edge are identified. These include introducing incentives for clean energy technologies; introducing flexibility and carbon markets; and developing policy pathways to provide reliable and secure communications infrastructure to all domestic citizens. The full report can be accessed here: https://new.siemens.com/global/en/company/topic-areas/smart-infrastructure/grid-edge-whitepaper2.html, The full report can be accessed here: https://new.siemens.com/global/en/company/topic-areas/smart-infrastructure/grid-edge-whitepaper2.html

Natural Gas can only be a bridge to an emission free energy supply. Until 2050 most processes in the whole economy need to be transformed. For current applications of natural gas two possibilities exist: substitution of natural gas by SNG and biomethane or substitution by using another (sector coupling or integration) technology. In this paper, current gas applications are identified, and integration technologies are presented. Further, transformation pathways for heat supply applications (based on a transformation model applying learn curves to technologies) are presented., The analysis was carried out within the framework of the Kopernikus-Project Systemintegration, Energiewende-Navigationssystem (ENavi), which was funded by the German Federal Ministry of Education and Research. Further information can be found at https://www.kopernikus-projekte.de.

Die Energiewende beschränkt sich aktuell stark auf den Stromsektor. Die nächste „Wende“ muss daher im Verkehrs- und Wärmesektor passieren. Der vorliegende Artikel fokussiert sich auf den Bereich Wärme. Es werden verschiedene Hemmnisse der Wärmewende vorgestellt, die durch eine breite Expertenbefragung sowie durch Stakeholder im Rahmen des Projektes Kopernikus ENavi erfasst wurden. Ebenso werden Maßnahmen vorgestellt, die diesen Hemmnissen entgegenwirken. Insgesamt konnten die Hemmnisse in einem gemeinsamen Arbeitsprozess auf elf Kernhemmnisse zusammengefasst werden (aus ursprünglich 75) und Maßnahmen auf 42 Kernmaßnahmen aus vormals 125 Einzelmaßnahmen (inkl. Doppelungen) kondensiert werden. Die Arbeit endet mit einer Empfehlung für die Zusammenführung von Maßnahmen für Policy-Packages, Enstanden im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kopernikus-Projekts "Systemintegration": Energiewende-Navigationssystem (ENavi) (Förderkennzeichen 03SFK4N0)

Die Energiewende hat die Struktur der Energiewirtschaft in Deutschland verändert. Die Prozesse der Dekarbonisierung, Dezentralisierung und Digitalisierung bewirken einen stetigen Wandel der energiewirtschaftlichen Geschäftsmodelle. Die neuen Strukturen sind sowohl praktisch-empirisch als auch theoriebasiert von Giehl et al. (2019) in der Studie „Vollaufnahme und Klassifikation von Geschäftsmodellen der Energiewende“ analysiert worden. Das folgende Papier dient in diesem Rahmen als umfassende Data Documentation der angesprochenen Studie. Diese erfolgt, indem eine Übersicht über die Ausprägungen der Komponenten der Geschäftsmodellprototypen, entsprechend dem von Giehl et al. (2019) entwickelten Geschäftsmodell-Frameworks Energiewirtschaft, gegeben wird., Enstanden im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kopernikus-Projekts "Systemintegration": Energiewende-Navigationssystem (ENavi) (Förderkennzeichen 03SFK4N0), {"references":["Giehl et al. (2019): Vollaufnahme und Klassifikation von Geschäftsmodellen der Energiewende, DOI: 10.5281/zenodo.2620265"]}

There is an increasing need for flexibility due to the growing share of fluctuating renewable energies and the pro-gressing integration of the European power market. Thus, an adequate depiction of imports and exports within models of electricity systems is essential. So far, however, a systematiza-tion of existing modeling approaches is missing as well as a modelling approach that addresses the discrepancy between very detailed flow-based models and simplified approaches based on fixed net transfer capacities. Therefore, this paper de-velops such a systematization and an approach that addresses the gap between model complexity and model accuracy by in-troducing a new control parameter for the variations of the “level of detail”. In addition, a detailed analysis of the available transfer capacities for each border between Germany and its electrical neighbours is carried out.

Das „Clean Energy for All Europeans“-Pakets wird direkte Auswirkungen auf die Ausgestaltung möglicher Kapazitätsmechanismen (Capacity Mechanisms - CMs) in Europa haben. Auf Basis der bereits vorliegenden Informationen sind drei verschiedene Szenarien untersucht worden. Dabei ergibt sich für zwei Szenarien kein Kapazitätsbedarf, der die Einführung eines CMs rechtfertigt. In der Folge dürften CMs nicht verlängert werden und die Vergütung der betroffenen Kapazitätsbetreiber sollte auslaufen. Auch schließt der vorgeschriebene CO2-Grenzwert von voraussichtlich 550 g CO2/kWhel über 60 Prozent der thermischen Kraftwerke in Deutschland von einer Teilnahme an einem CM aus.

Durch die Energiewende ändert sich die Struktur der Energiebranche in Deutschland. Im Rahmen der Arbeit werden diese neuen Strukturen sowohl praktisch-empirisch als auch theoriebasiert analysiert. Aufbauend auf einer Vollaufnahme aktueller Geschäftsmodelle werden klassische Geschäftsmodell-Designs überprüft, ein neues Framework entwickelt sowie eine Klassifikation der über 600 erhobenen Geschäftsmodelle durchgeführt. Die Arbeit spiegelt so wie keine andere den aktuellen Stand der Geschäftsmodelle in der Energiewirtschaft wieder., Enstanden im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kopernikus-Projekts "Systemintegration": Energiewende-Navigationssystem (ENavi) (Förderkennzeichen 03SFK4N0)

Zur Überbrückung von langfristigen Dargebotslücken aus erneuerbaren Energien kommt im treibhausgasneutralen deutschen Energiesystem nach heutigem Kenntnisstand vor allem das Power-to-Gas-Verfahren als saisonale Speicheroption in Betracht. Darüber hinaus gibt es Bereiche des Energiesystems, in denen eine Dekarbonisierung durch direkte Elektrifizierung nur schwer umzusetzen sein wird und in denen synthetische Gase und Brennstoffe eingesetzt werden müssen. Für die Teilschritte Elektrolyse und Methanisierung werden die erreichten und prognostizierten technischen Eigenschaften anhand einer umfangreichen Analyse von Literaturwerten und realen Anwendungen dargestellt. Ergänzend werden Daten zu spezifischen Investitionsausgaben zusammengestellt und zentrale Schlüsse für weitere Modellierungs- und Forschungsarbeiten abgeleitet., Entstanden im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kopernikus-Projekts "Systemintegration": Energiewende-Navigationssystem (ENavi) (Förderkennzeichen 03SFK4N0)

[Einleitung und Motivation] Sektorkopplung bzw. Sektorenkopplung ist in den letzten Jahren in der Energie- und Klimapolitik als neue Begrifflichkeit aufgetaucht. Der hohe politische Stellenwert der Sektorkopplung in der heutigen energiepolitischen Diskussion spiegelt sich unter anderem im Klimaschutzplan 2050 (BMUB 2016) und in dem Grünbuch Energieeffizienz (BMWi 2016a) wider. Sektorkopplung soll einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung ambitionierter Klimaschutzziele durch den verstärkten Einsatz von erneuerbarem Strom in den Sektoren Verkehr, Wärme und Industrie zur Substitution von fossilen Energieträgern leisten (siehe BMWi 2016a; BMUB 2016; aber auch RP-Energie-Lexikon 2017; Wietschel 2015a). Auch in weiten Teilen der Energiewirtschaft besteht ein Interesse an Sektorkopplung zur Erschließung neuer Optimierungs- und Geschäftsmöglichkeiten innerhalb eines sich verändernden Energiesystems (vgl. BDEW 2017a; DVGW 2017). Nicht zuletzt widmet sich auch der wissenschaftliche Diskurs der Sektorkopplung. Gegenstand der Untersuchungen sind derzeit die Möglichkeiten und konkreten Ausgestaltungsformen einer Kopplung unterschiedlicher Sektoren bzw. Teilsysteme aus ökologischer, ökonomischer, technischer, regulatorischer und sozialwissenschaftlicher Sicht (u. a. IWES et al. 2015; Ecke et al. 2016, dena 2017a, Acatech 2017, Wietschel et al. 2015). Wenngleich die Erforderlichkeit sowie die zukünftige Ausgestaltung der Sektorkopplung seitens Politik, Wirtschaft und Wissenschaft derzeit intensiv diskutiert werden, existiert bislang keine einheitliche und umfängliche Definition. Statt-dessen liegen mitunter deutlich abweichende Auffassungen des Begriffs vor und es existieren eine Reihe von Definitionen bzw. Verständnisse des Begriffs Sektorkopplung nebeneinander. Eine Literatursichtung führt dazu, dass einige Autorinnen und Autoren Sektorkopplung eher sehr eng fassen und darunter nur die Umwandlung von Erneuerbaren (Überschuss-)Strom in Gase oder Flüssigkeiten fassen. Andere wiederum unter Sektorkopplung alle Aspekte der Verzahnung von energierelevanten Sektoren verstehen und hier lediglich eine Abgrenzung zu Lösungen sehen, die nur innerhalb eines Sektors auftreten, wie die Eigennutzung von einer Dach-PV-Anlage im Haus [...].

Die zukünftige Rolle von Erdgas im Rahmen der Energiewende und des Klimaschutzes wird in Wissenschaft und Politik kontrovers diskutiert: Auf der einen Seite zeichnet sich Erdgas durch niedrige spezifische Emissionen aus, sodass sich kurzfristige CO2-Einsparpotentiale durch den Ersatz der emissionsintensiveren Energieträger Kohle und Erdöl ergeben. Auf der anderen Seite ist es langfristig notwendig, vollständig auf die Nutzung von fossilem Erdgas zu verzichten, um eine vollständige Dekarbonisierung des Energie- und Wirtschaftssystems zu erreichen. Fossiles Erdgas kann somit langfristig keine wesentliche Rolle bei der Dekarbonisierung spielen und muss aus dem Energiesystem insgesamt verschwinden., Erstellt im Kopernikus-Projekt "Systemintegration": Energiewende-Navigationssystem (ENavi) . Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Förderkennzeichen: 03SFK4N0