Für zukünftige Energieversorgungsstrukturen entwickeln, modellieren und simulieren Forschende der THU sektorenübergreifende Ausbauszenarien. Hierbei spielt das raumzeitliche Verhalten von Erzeugung und Last unter besonderer Berücksichtigung von neuen Technologien neben den Rückwirkungen auf den Energiemarkt und das Marktdesign eine zentrale Rolle. Darauf aufbauend erfolgen die energiewirtschaftliche Analyse und Bewertung, die Ableitung von Handlungsempfehlungen und die Entwicklung von Geschäftsmodellen.
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Dietmar Graeber
Aktuelle Projekte
Digital Solutions for Interoperability of Flexibility Platforms (DigITPlat)
Projektleiter: Prof. Dr. oec. Dietmar Graeber
Projektlaufzeit: 01.05.2022 – 30.04.2025
Mittelgeber: Bund – BMWi
Programmname: ERA-Net Joint Call 2020 (“MICall20”)
Projektbeschreibung:
Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung neuer digitaler Lösungen, die auf die Interoperabilität von Flexibilitätsplattformen abzielen und auf verschiedenen IKT-, Wirtschafts- oder Verfahrensmaßnahmen basieren. Um diese Lösungen abzuleiten, wird ein einzigartiger Anwendungsfall der grenzüberschreitenden und plattformübergreifenden Koordinierung von Flexibilität für Redispatch, Ausgleichsenergie und untertägige Märkte analysiert und getestet. Die digitalen Lösungen werden in einem Feldversuch zur technischen Evaluierung eingesetzt. Mögliche Wohlfahrtsgewinne durch Plattform-Interoperabilität und Standardisierung werden mit Hilfe von Markt- und Netzsimulationen gemessen.
Entwicklung großtechnischer Optionen zum Einsatz von grünem Wasserstoff auf Basis des Netzboosterkonzepts zur Erhöhung der Netzstabilität (HydrogREenBoost)
Projektleiter: Prof. Dietmar Graeber
Projektlaufzeit: 01.01.2022 – 30.06.2024
Mittelgeber: Land – UM
Programmname: Zukunftsprogramm Wasserstoff BW
Projektbeschreibung:
Um im Rahmen der Energiewende den Neubau von Stromübertragungsnetzen auf ein Mindestmaß zu beschränken, sind bestehende Höchstspannungsleitungen nach Möglichkeit höher als bisher auszulasten. Netzbooster auf Basis von Großbatteriespeichern führen jedoch insbesondere bei hoher Speicherkapazität zu extremen Kosten, großem Platzbedarf und einem hohen Verbrauch knapper Ressourcen. Im Projekt wird ein innovatives Konzept eines Wasserstoff-Hybrid-Netzboosters entwickelt. Hier soll ein vergleichsweise kleiner Batteriespeicher durch einen großen Wasserstoff-speicher ergänzt werden. Es wird ein kleinskaliger Demonstrator eines Wasserstoff-Hybrid-Netzboosters aufgebaut und im Detail erprobt. Insbesondere die integrierte Steuerung des komplexen Zusammenspiels aller Komponenten eines Wasserstoff-Hybrid-Netzboosters erfordert hier Forschungsaufwand. Ziel des Projekts ist ein funktionierender Prototyp mit Simulations-modellen, die die Gesamtfunktionalität beschreiben und als Basis für weitere Entwicklungen dienen.
Energiewirtschaftliche Lösungsansätze zur Erhöhung der Energieeffizienz elektrischer Bahnen durch Digitalisierung (e-Bahnen)
Projektleiter: Prof. Dr. oec. Dietmar Graeber
Projektlaufzeit: 01.11.2021 – 31.10.2023
Mittelgeber: Land – MWK
Programmname: Innovative Projekte
Projektbeschreibung:
Ziel dieses Verbundprojekts ist die Entwicklung neuer Lösungen zur Erhöhung der rückgewinnbaren Energie im Straßenbahnbetrieb. Als Grundlage werden dafür zunächst sehr umfangreiche hochauf-gelöste digitale Fahr- und Betriebsdaten erhoben und mit Methoden der Data Science evaluiert und aufbereitet. Anschließend erfolgt die Spezifizierung von drei Lösungsansätzen: ein Einsatz von stationären Batteriespeichern, netztechnische Veränderungen und die Einführung eines energie-optimierten Fahrplans. Diese Lösungsansätze werden vor technischem, wirtschaftlichen und regulatorischen Hintergrund mittels der erhobenen Daten analysiert und bewertet. Hieraus wird ein energiesparendes Betriebskonzept für Straßenbahnen, insbesondere die der Stadt Ulm, entwickelt.
Abgeschlossene Projekte
Regelleistung aus kleinen Photovoltaikanlagen – „Innovative Projekte / Kooperationsprojekte“-Programm
Projektleiter: Prof. Dr. oec. Dietmar Graeber
Projektlaufzeit: 01.11.2020 – 31.10.2022
Mittelgeber: Land – MWK
Programmname: MWK / HAW – Innovative Projekte / Kooperationsprojekte
Projektbeschreibung:
Durch die Energiewende werden auch dezentrale regenerative Stromerzeugungsanlagen bei der Erbringung von Regelleistung immer bedeutender.
Während Biomasseanlagen fest auf dem Regelenergiemarkt etabliert sind und für Windkraftanlagen bereits erste erfolgreiche Einsätze absolviert wurden, spielen Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) dort keine signifikante Rolle. Verantwortlich hierfür sind sowohl fehlende kostengünstige technische Lösungen zur Steuerung der meist sehr kleinen Anlagen als auch regulatorische Hürden. Beides zusammen bedingt, dass heute mehr als 99% der PV-Anlagen de facto vom Regelenergiemarkt ausgeschlossen sind. Da bereits bald zu erwarten ist, dass PV-Anlagen zu bestimmten Zeiten die Stromnachfrage vollständig abdecken, ist eine Teilnahme dieser am Regelenergiemarkt jedoch essenziell wichtig, um das Stromnetz auch zukünftig stabil betreiben zu können.
Ziel dieses Verbundprojekts der Technischen Hochschule Ulm, der TransnetBW GmbH und der Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH ist es, eine Lösung zu entwickeln, die es einem Großteil aller PV-Anlagen ermöglicht, am Regelenergiemarkt teilzunehmen. Auf technischer Seite wird die geplante Lösung auf der zukünftig ohnehin für viele PV-Anlagen verpflichtenden Smart-Meter-Infrastruktur aufsetzen. Grundlage ist dabei eine durch umfangreiche Vorarbeiten in anderen Forschungsprojekten entwickelte CLS/-Steuerbox, die um eine Schnittstelle zur Kommunikation mit einer Vielzahl gängiger PV-Anlagen-Typen erweitert wird und damit die technische Basis für die Umsetzung der Funktionen für die Erbringung der drei unterschiedlichen Regelleistungsarten bereitstellt. Regulatorische Hürden für kleine PV-Anlagen werden durch die Entwicklung eines
Verfahrens beseitigt das es ermöglicht, am Regelenergiemarkt ohne verpflichtende Direktvermarktung teilzunehmen. Nach einem umfangreichen Labortest soll abschließend eine Demonstration des Einsatzes mehrerer kleiner PV-Anlagen zur Erbringung von Regelleistung unter Realbedingungen erfolgen.
Veröffentlichungen
2023
McCulloch, Manuela; Wiedemann, Kay; Ruf, Holger; Graeber, Dietmar:
Herausforderungen bei der Teilnahme kleiner PV-Anlagen am Regelreservemarkt aus bilanzieller Sicht
in: Fachzeitschrift Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 73. Jahrgang, 2023, Heft 1 - 2, VDE-Verlag GmbH, 2023, Seiten 48 - 53.
2022
Bachofer, Tom; McCulloch, Manuela; Graeber, Dietmar:
Wirtschaftliche Attraktivität von Strom-Communities und Strom-Clouds - eine Momentaufnahme,
in: Energiewirtschaftliche Tagesfragen 72. Jg. 2022, Heft 12, VDE Verlag, 2022, Seiten 14-18.
ISSN: 0720-6240
Dierenbach, Jonas; Holmer, David; Müller, Daniel; Zubieta Ochoa, Ignacio; Fritsche, Anne; Estermann, André; Graeber, Dietmar; Otto, Marc-Oliver; Marcenac, Ludivine:
Assessment of the Shadow Auction Mechanism as a Fallback Procedure for Single Day-Ahead Coupling,
in: Zeitschrift für Energiewirtschaft 46, Springer Nature, Springer, 2022, Seiten 13.
DOI: 10.1007/s12398-022-00333-4
ISSN: 0343-5377
Feldhoff, Fabian; Burkhart, Manuel; Övüc, Philip; Dierenbach, Jonas; Müller, Daniel; Graeber, Dietmar:
Datengetriebene Innovation bei der SWU durch Erfassung hochaufgelöster Betriebsdaten der Ulmer Straßenbahn mit einem selbstentwickelten Messsystem,
in: 3. Innovationskongress Ulm / Neu-Ulm 2022 - Data Science to go, von Schwerin, Marianne; Reichert, Manfred; Urban, Karsten (Hrsg.), OPARU, 2022, Seiten 30-39.
ISBN: 978-3-9820843-3-6
Frauendorfer, Karl; Graeber, Dietmar (Hrsg.):
Neue Wertschöpfung durch Handel mit Kapazitäten – Tagungsbericht
1. DigIPlat Konferenz; 15.09.2022; Universität St. Gallen. 2022, 198 Seiten.
Graeber, Dietmar:
Internationale Standards schaffen,
in: Stadt+Werk, K21 media GmbH, K21 media GmbH, 2022, Seiten 32-33.
ISSN: 2193-195X
Kondzialka, Christoph; MacCulloch, Manuela; Taubmann, Rouven; Dierenbach, Jonas; Weidenauer, Daniel; Wiedemann, Kay; Ebe, Falko; Graeber, Dietmar; Heilscher, Gerd:
How Small PV Plants can Participate in the Balancing Energy Market,
in: CIGRE 2022 Kyoto Symposium, Japan, 2022, Seiten 7 [C000094].
Kondzialka, Christoph; McCulloch, Manuela; Dierenbach, Jonas; Taubmann, Rouven; Graeber, Dietmar; Heilscher, Gerd; Wiedemann, Kay; Ebe, Falko:
Technical solutions and business prospects for the participation of small PV systems in the balancing energy market,
in: 18th International Conference on the European Energy Market (EEM), IEEE, 2022, Seiten 6.
DOI: 10.1109/EEM54602.2022.9921005
ISSN: 2165-4093
2021
McCulloch, Manuela; Wiedemann, Kay; Ebe, Falko; Dierenbach, Jonas; Graeber, Dietmar; Kondzialka, Christoph:
Einsatz von kleinen PV-Anlagen zur Erbringung von Regelleistung,
in: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, Ausgabe 11, 2021, Martin Czakainski, VDE Verlag GmbH, 2021, Seiten 61-64.
ISSN: 0720-6240
