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Energienetze

Energienetze

Den Schwerpunkt der Forschungsarbeiten im Forschungsbereich Energienetze bilden Systeme für den Energietransport und die Energieverteilung. Die Themenschwerpunkte sind:

  • Elektrische Übertragungs- und Verteilungsnetze
  • Gasnetze (einschließlich Druckluftnetze)
  • Wärme- und Kältenetze

In den elektrischen Netzen ergeben sich durch die steigende dezentrale Erzeugung, die Einspeisung aus großen on- und offshore Windanlagen und Photovoltaikparks, Änderungen des Verbraucherverhaltens und den europäischen Strommarkt neue Übertragungs- und Verteilungsaufgaben und damit neuartige Herausforderungen. Forschungsaufgaben liegen z. B. in der Verknüpfung von Kommunikations- und Stromnetz zu so genannten Smart grids, der Entwicklung von neuen Netzstrukturen und Betriebsführungskonzepten, der Untersuchung und Bewertung des Einsatzes neuartiger Technologien, wie z. B. der selbstgeführten Hochspannungsgleichstromübertragung (VSC HGÜ), Gasisolierten Leitungen (GIL) oder hochtemperatursupraleitenden Betriebsmitteln. Dabei muss die optimale Energienutzung, die sichere und zuverlässige Energieversorgung der Verbraucher sowie ein stabiler Betrieb des Gesamtsystems unter Berücksichtigung der Anforderungen des Strommarkts höchste Priorität haben. Weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung der Kopplung der verschiedenen Netze, z. B. der Wärme- und Gasnetze über die Prozessenergie. Dies soll in enger Abstimmung mit den entsprechenden Forschungsbereichen erfolgen.

Elektrische Netze

Die Veränderung des Energie-Mixes bei der Stromerzeugung zugunsten der Erhöhung des regenerativen Anteils erfordert ebenso wie die dezentrale Nutzung der Abwärme von Kleinkraftwerken zur Verbesserung der CO2-Bilanz einen Umbau des heutigen Transport- und Verteilungsnetzes für die elektrische Energie. Die Leistungsflüsse von Wirk- und Blindleistung sind nicht mehr zwingend unidirektional vom zentralen Großkraftwerk zum Endverbraucher. Sie können sich auch bidirektional einstellen, da der Endverbraucher auch Erzeuger werden kann und sich selbst und eventuell seinen Nachbarn oder Regionen ggf. über „virtuelle Kraftwerke“ mitversorgen kann. Es ergeben sich zeitweise und regional Leitungsengpässe und Spannungshaltungsprobleme. Durch den Rückbau der konventionellen Erzeugungsanlagen steht möglichweise keine ausreichende Regelleistung zur Verfügung. Die Stromnetze müssen entsprechend geplant, um- bzw. ausgebaut und mit neuartigen Betriebsführungsstrategien geführt werden.

Gasnetze

Mit Inkrafttreten des neuen Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) im Juli 2005 wird den Gasnetzbetreibern auferlegt, ihr Netz in einen offenen Verbund mit den national oder international verbundenen Netzen anderer Betreiber einzubringen. Damit wird mittelfristig eine Eigentümer übergreifende Optimierung der Transport- und Verteilkapazität des Gastransportes in Deutschland unabdingbar. Daraus resultierende Fragestellungen ranken sich um die Fokusgebiete:

  • Netzwerkkapazitäten, Gasqualitätsverfolgung
  • Versorgungssicherheit, vorausschauende Gasnetzsimulation
  • Modellnetze / Europäischer Verbundnetz-Gassimulator.

Wärme- und Kältenetze

Mit der verpflichtenden Einführung des Energiepasses im Jahr 2008 wird der Heizenergiebedarf bei den Häusern im Gebäudebestand spürbar sinken. Durch Sanierungsmaßnahmen wie Erneuerung der Dämmung, Fenster oder Heizungsanlagen lassen sich 50 bis 75 % des Energieverbrauchs einsparen. Damit werden Niedrigenergiehäuser die Energielandschaft bestimmen und zu einem Überdenken der bisherigen Versorgungskonzepte führen. Geothermie mit Wärmepumpen, Solarthermie mit Kollektoren in Verbindung mit thermischen Speichern werden in die Energiesystemtechnik einzubinden sein. Nahwärmenetze stellen eine sinnvolle Möglichkeit dar, um Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlagen (KWKK) bei Niedrigenergiehäusern einsetzen zu können oder, um mittels saisonaler Speicher die Solarthermie auch in der kalten Jahreszeit nutzen zu können.

 

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