Abgeschlossen

Langfristige Planung und kurzfristige Optimierung des Elektrizitätssystems in Deutschland im europäischen Kontext
Akronym: LDK-EU
Beteiligte Lehrstühle: EWL
Das Forschungsprojekt behandelt die langfristige Planung und die kurzfristige Optimierung des deutschen Elektrizitätssystems unter Einbezug der Unsicherheiten im europäischen Kontext. Es dient vorwiegend zur Weiterentwicklung von Methoden und Modelle zur Analyse des Elektrizitätssystems unter ausgewählten Unsicherheiten.

Enera, der nächste Schritt der Energiewende
Beteiligte Lehrstühle: EWL
Schwerpunkte des UDE-Beitrags sind die Entwicklung eines Marktdesigns für den Handel regionalisierter Produkte, die Definition dafür geeigneter Produkte, die Untersuchung ökonomischer und regulatorischer Rahmenbedingungen, die Prognose von Last für Groß- und Kleinverbraucher sowie Übertragbarkeitsstudien auf weitere Regionen in Deutschland und darüber hinaus. Ziel ist es ein zukunftsfähiges Energiesystem marktorientiert, kosteneffizient und anreizkompatibel unter Berücksichtigung von Netzaspekten zu ermöglichen. Diesbezüglich steht vor allem die Konzipierung, Erprobung und Evaluation eines Marktdesigns im Vordergrund, das die Aktivierung regionalisierten Handels ermöglicht und damit die Integration erneuerbarer Energien und die Vermeidung von Netzengpässe fördert. Hierzu sind auch ökonomische und regulatorische Rahmenbedingungen zu untersuchen, um geeignete Rahmenbedingungen für eine effiziente Ausgestaltung und Anreizsetzung zu identifizieren. Letztlich wird eine mögliche Übertragung des enera Smart Markets auf weitere Regionen in Deutschland und darüber hinaus untersucht.
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Das Flexible Kraftwerk der Zukunft - Techno-ökonomische Analyse
Beteiligter Lehrstuhl: EWL
Durch den starken Zubau bei den fluktuierenden Erneuerbaren Energien (insbesondere Wind und Photovoltaik) haben sich die Randbedingungen für den Einsatz konventioneller Kraftwerke in den letzten Jahren signifikant verändert. 

Digitaler Analyst für die nachhaltige Energienutzung und Energiekostensenkung bei Industrie- und Gewerbekunden
Akronym: DiAnEE
Beteiligter Lehrstuhl: EWL
Die fortschreitende Digitalisierung eröffnet nicht nur neue Möglichkeiten der Steuerung und der Koordination von Energieerzeugung, -netzbetrieb und -verbrauch, sondern kann auch zur Erhöhung von Transparenz bei Energieanwendern und Energieexperten und zur Reduktion von Umsetzungsbarrieren für Maßnahmen der nachhaltigen Energienutzung und der Energiekostensenkung genutzt werden.

Energiesysteme der Zukunft - Energieversorgung zentral/dezentral
Beteiligter Lehrstuhl: EWL
Durch den steigenden Einsatz erneuerbarer Energien wird Strom heute nicht mehr ausschließlich in Großkraftwerken produziert, sondern auch in kleineren Erzeugungseinheiten. So speisen immer mehr Privatpersonen, Unternehmen oder Kommunen mit eigenen Wind- oder Photovoltaikanlagen Strom ins Netz ein. Viele Bürgerinnen und Bürger sehen diese Entwicklung als Chance, die Energiewende aktiv mitzugestalten. Unklar ist jedoch, wie sich der Trend zur dezentralen Energieversorgung auf das Gesamtsystem auswirkt. Erwächst daraus eine funktionsfähige neue Systemarchitektur oder führt eine Fragmentierung des Energiesystems zunehmend zu Problemen? Die Arbeitsgruppe will aufzeigen, wie zentrale und dezentrale Elemente zu einem stabilen Versorgungssystem integriert werden können. Dazu untersucht sie technische Möglichkeiten, rechtliche Rahmenbedingungen sowie politische, ökonomische und gesellschaftliche Fragestellungen.
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FLEXSIGNALS - Konzepte für eine bedarfsorientierte, kosteneffiziente und klimaschonende Stromerzeugung aus Bioenergieanlagen
In einem Stromsystem mit zunehmenden Anteilen volatiler Energieträger können Bioenergieanlagen durch bedarfsorientierte Stromproduktion einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit und Netzstabilität beitragen. Technisch sind viele Anlagen bereits in der Lage flexibel Strom zu produzieren. Flexsignal untersucht Möglichkeiten wie flexible Fahrweisen ökonomisch und ökologisch vorteilhaft angereizt werden können.

Modellvergleich zur Wirkungsanalyse politischer Steuerungsinstrumente
Akronym: MODEX-POLINS
Wie wirkt Politik auf das Energiesystem? Welchen Einfluss haben politische Entscheidungen in der Praxis? Im Verbundprojekt MODEX-POLINS wollen die beteiligten Partner die Ergebnisse von insgesamt sechs Modellen in drei unterschiedlichen Modellexperimenten vergleichen, welche die kurz- und mittelfristige Wirkung ausgewählter politischer Steuerungsinstrumente analysieren. Dabei betrachtet das Projektteam die drei Stützjahre 2016, 2025 und 2030.
 

Agentenbasierte Simulation für einen ganzheitlichen Planungsprozess mit einer optimierten Handlungsempfehlung unter Berücksichtigung der Altersstruktur der bestehenden Betriebsmittel
Akronym: Agent.GridPlan
Beteiligte Lehrstühle: EWL
Mittels Kombination aus agentenbasierter Zeitreihensimulation und risikobasierter Ausbauplanungsoptimierung unter Berücksichtigung der Altersstruktur der vorhandenen Betriebsmittel können die aus der Energiewende resultierenden Anforderungen an Verteilnetz-Infrastruktur adäquat bewertet werden.

IT-Werkzeuge und -Systeme für die nachhaltige Bewirtschaftung von KWK- und Speichersystemen
Akronym: StoOpt.NRW
Beteiligte Lehrstühle: EWL
Zur Stabilisierung des Gesamt-Energiesystems und zur nachhaltigen Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit werden innovative Ansätze und IT-Tools zur Unterstützung der Anlagenbetreiber benötigt, sodass vorhandene Flexibilitäten unter Berücksichtigung der vorhandenen Unsicherheiten – z.B. bei der Prognose von Erneuerbareneinspeisungen – bestmöglich vermarktet werden können.
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Kopplung von Netz- und Marktsimulationen für die Netzplanung
Akronym: KoNeMaSim
Ziel des Projekts ist es, innovative Methoden für den Einsatz in der Netzplanung zu entwickeln, um einen technisch sicheren und ökonomisch effizienten Netzausbau zu ermöglichen. Bisherige Ansätze zur Netzplanung fokussieren auf Netzsimulationen und bilden die Wechselwirkungen mit den Energiemärkten sowohl national als auch grenzüberschreitend nur eingeschränkt ab. Das geplante Vorhaben leistet daher vor allem hinsichtlich der integrierten Modellierung und Betrachtung von Netzen und Märkten einen wesentlichen Mehrwert zu bisherigen Verfahren der Netzplanung.

Generally Accepted Reliability Principle with Uncertainty modelling and through probabilistic Risk assessment
Akronym: GARPUR
Beteiligte Lehrstühle: EWL
Power system reliability management aims to maintain power system performance at a desired level, while minimizing the socio-economic costs of keeping the power system at that performance level. Historically in Europe, network reliability management has been lying on the so-called “N-1” criterion: in case of fault of one relevant element (e.g. one transmission system element, one significant generation element or one significant distribution network element), the elements remaining in operation must be capable of accommodating the new operational situation without violating the network’s operational security limits. Today, the increasing uncertainty of generation due to intermittent energy sources, combined with the opportunities provided e.g. by demand-side management and energy storage, call for imagining new reliability criteria with a better balance between reliability and costs. The GARPUR project designs, develops, assesses and evaluates such new reliability criteria to be progressively implemented over the next decades at a pan-European level, while maximising social welfare.

Stadt als Speicher
Beteiligte Lehrstühle: EWL
Im Projekt »Die Stadt als Speicher« wurde ein zentrales Managementsystem entwickelt, das die Speicherkapazitäten von KWK-Anlagen, Wärmepumpen, Elektrospeicherheizungen, PV-Batteriespeichern und weiteren Anlagen virtuell bündelt und optimiert. Die aufgebaute IKT-Infrastruktur gewährleistete eine sichere und verlässliche Kommunikation mit den Einzelanlagen. Der einjährige Feldtest des Systems durch die Stadtwerke in Herten und Wunsiedel konnte zeigen, dass Speicher, Erzeuger und Lasten im koordinierten Betrieb als virtueller Energiespeicher die schwankende Erzeugung aus erneuerbaren Energien ausgleichen können.
Weitere Informationen: https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/projekte/stadt-als-speicher.html

Analytische und empirische Untersuchung des Intraday Strommarktes
Akronym: AEIT
Die 2012 eingeführte Direktvermarktung mit der Managementprämie hat für Anlagenbetreiber und Energiehandelshäuser zusätzliche finanzielle Anreize geschaffen, sich intensiv mit der operativen Vermarktung von dargebotsabhängigen Erzeugungsanlagen auseinanderzusetzen. Im Rahmen des Projektes wird eine empirische Analyse der Intraday Märkte auf Basis viertelstündlicher Daten durchgeführen. Es werden Fragen des Portfoliomanagement und der Entwicklung von Handelsstrategien der einzelnen Marktteilnehmer analysiert. Ebenso werden Marktgleichgewichte und regulatorische Rahmenbedingungen in zukunftsfähigen Elektrizitätssystemen untersucht.
Weitere Informationen zum Projekt

Big Risks
Beteiligte Lehrstühle: FIN
Im Zentrum der Forschungstätigkeit des Projekts Big Risks steht die Erforschung des Umgangs der Öffentlichkeit mit sozialen Risiken im 21. Jahrhundert.  Unter  sozialen  Risiken  werden  beispielsweise  der Klimawandel, der demographische Wandel und Staatsverschuldungen verstanden. Ziel des Projektes ist es allumfassende Fragen mithilfe und aus Perspektive der drei Disziplinen der Praktischen Philosophie, Politikwissenschaften und Finanzmathematik zu beantworten. Die Praktische Philosophie betrachtet das epistemische Problem der "Kenntnis" von Risiken und bietet normative Risikobewertungen und entsprechende Reaktionen. Die Politikwissenschaften untersuchen die Überschneidungen zwischen politischen sowie gesellschaftlichen Sphären und ermittelt Auswirkungen gesellschaftlicher und politischer Positionen auf  Wahrnehmungen von Individuen. Die Finanzmathematik hingegen liefert Werkzeuge für das Risikomanagement quantifizierbarer Risiken und erlaubt es Instrumente zu designen, welche die Diversifizierung und das Hedging von Risiken erleichtern.
Weitere Informationen: https://www.uni-due.de/bigrisks/

Stochastische Methoden zur Bewirtschaftung und Bewertung von zentralen und dezentralen Speichern im Kontext des zukünftigen deutschen Energiesystems
Akronym: StoBeS
Beteilgte Lehrstühle: LEF und EWL
Der stochastischen Charakter der fluktuierenden Einspeisung von Wind- und Solarenergie hinsichtlich zeitlicher als auch räumlicher Korrelationsmuster wird im Rahmen des Projektes adäquat modelliert. Darauf aufbauend werden finanzmathematische und energieökonomische Modellierungsansätze angewendet, um Methoden zu entwickeln, die die optimale Bewirtschaftung von Speichern in Abhängigkeit von energiewirtschaftlichen Restriktionen wie verfügbare Netz- oder Erzeugungskapazitäten bestimmen.
Weitere Informationen: StoBeS (LEF), StoBeS (EWL)

Marktdesign für nachhaltige regionale elektrische Energiemärkte
Akronym: NaREM
Beiteiligte Lehrstühle: EWL
Im Rahmen des Projektes wurden alternative Strommarktdesigns für Deutschland untersucht, insbesondere das Konzept regionaler Märkte.

Innovative tools for the future coordinated and stable operation of the pan-European electricity transmission system.
Akronym: Umbrella
Cross-border exchanges and a growing contribution of intermittent renewable energy sources are threatening the secure operation of Europe's electricity system. An EU initiative created a management toolbox to address the problem. With this in mind, the EU-funded UMBRELLA (Toolbox for common forecasting, risk assessment, and operational optimisation in grid security cooperations of transmission system operators) project set out to introduce a toolbox for innovative power flow management in future electricity systems with substantial contributions from intermittent renewable energy sources.

Marktdesign für zukunftsfähige Elektrizitätsmärkte unter besonderer Berücksichtigung der vermehrten Einspeisung von Erneuerbaren Energien
Akronym: DESIRE
Beteiligte Lehrstühle: EWL
Um einem möglichen Versagen des Energy-Only-Marktes als Investitionssignal vorzubeugen und dem Missing-Money-Problem entgegenzuwirken, wird aktuell die Einführung eines Kapazitätsmarktes diskutiert. Derzeit steht in der politischen Diskussion die Einführung einer strategischen Reserve im Vordergrund und es wird implizit von einem deutschlandweiten und nicht lokalen, vor allem netzgetriebenem Kapazitätsproblem in Süddeutschland ausgegangen. Im Rahmen von DESIRE wird mit mikroökonomischen und quantitativen Analysen untersucht, ob die Strategische Reserve langfristig zur Reduzierung von Investitionsunsicherheiten beiträgt und inwiefern die Rentabilität von Neuinvestitionen und somit die Versorgungssicherheit zukünftig garantiert werden kann. Weitergehende modellgestützte Analysen von Kapazitätsmarktes (selektiv versus umfassend, national versus europaweit) legen nahe, dass die Kosten, insb. Windfall Profits, eines umfassenden Kapazitätsmarktes stark von der Dauer der Kapazitätspreisgarantie abhängen
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Econnect Germany - Lokales Lastmanagement und Laden beim Arbeitgeber
Elektrofahrzeuge stellen zunächst eine zusätzliche Last im Energieversorgungssystem dar, beinhalten aber auch die Chance, durch intelligente Einbindung der Fahrzeugbatterie das Verteilnetz zu stabilisieren, dezentrale Energieerzeuger besser in das Netz einzubinden oder Systemdienstleistungen zu erbringen. Der Informations- und Kommunikationstechnologie kommt hierbei als Wegbereiter für mögliche Anwendungen eine zentrale Bedeutung zu. Folglich werden insbesondere folgende Kernpunkte bearbeitet (1) Aufbau eines effizienten lokalen Lastmanagements , (2) Integration von E-Fahrzeugen in ein LLM eines Arbeitgebers, (3) Potenzialanalyse: Firmenfahrzeugflotten zur effizienten Laststeuerung, (4) Optimierung der Ladekapazitäten unter Einbeziehung des Verbrauchsverhalten des Arbeitgebers, und (5) Geschäftsmodelle zur Integration der Elektromobilität beim Arbeitgeber.
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Analytics and Empirics of Emission Trading
Akronym: AEET
In the acadamic discussion emission trading schemes (ETS) have emerged as a political instrument to both comply to emission targets and achieve this in a cost effcient way for all participants. However, until today most of the theoretical analysis in this area has been done in a qualitative rather than a quantitive way. In this research we aim to analyze already established ETS in terms of price volatility and jumpy behaviour and, based on this, point out alternative designs. We investigate how linking of different ETS effects the market price and consider various hybrid schemes. Our analysis is based on stochastic equilibrium models and employs techniques in financial mathematics used for option pricing.