Institut für Verkehrswesen

eNetze - Zukünftige Energieflüsse und Anforderungen an das Stromverteilnetz auf Quartiersebene im Kontext nachhaltiger Mobilität und Energieversorgung

Problemstellung 

Die KIimaziele des Landes Baden-Württemberg erfordern eine auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Transformation des Energie- und des Mobilitätsektors in den nächsten Jahren. Das bedeutet unter anderem den Umbau einer von zentraler Einspeisung geprägten Versorgungsstruktur hin zu einer dezentralen Energieversorgung aus erneuerbaren Energiequellen. Insbesondere der urbane Raum steht hierbei aufgrund der vorherrschenden Flächenkonflikte, vielfältigen Versorgungsaufgaben und hohen Lastdichten in einem besonderen Fokus, was sich exemplarisch am Bilanzraum der Stadt Stuttgart zeigt. Weiterhin erhöht die für die Dekarbonisierung notwendige Sektorenkopplung in den Bereichen Mobilität und Wärme die zukünftigen Anforderungen an das urbane Stromverteilnetz. Untersuchungen im Rahmen des Projektes eUrban zeigten für das Jahr 2030, dass für etwa 10 % der Umspannstationen ein Handlungsbedarf besteht.

Da für grundlegende Anpassungen im Bereich der Infrastruktur zeitintensive Planungs- und Umsetzungsmaßnahmen notwendig sind, ist eine frühzeitige Identifikation von Handlungsfeldern unabdingbar. Im Rahmen des Projektes ist eine Untersuchung der Auslastung von Leitungen und Knotenpunkten im Niederspannungsverteilnetz für verschiedene typische urbane Versorgungsaufgaben geplant. Neben der Elektromobilität müssen für einen ganzheitlichen Ansatz ebenfalls die Auswirkungen von elektrischer Wärme- und Kälteerzeugung, sowie die Einspeisung durch dezentrale Erzeugungsanlagen berücksichtigt werden, da auch in diesem Bereich - beispielsweise durch den Ausbau von Photovoltaik – zukünftig Veränderungen zu erwarten sind.

Projektziel

Das Ziel dieses Projektes besteht darin, über die Mobilität hinaus alle weiteren elektrischen Bedarfe für das Jahr 2030 zu ermitteln und Auswirkungen auf das typische urbane Stromverteilnetz auf Quartiersebene herauszuarbeiten. Anhand der Ergebnisse sollen Planungsgrundsätze für städtische Versorgungsaufgaben erarbeitet und konkreter Handlungsbedarf für bestimmte Quartierstypen bzw. Cluster von Verteilnetzen identifiziert werden.

Methode

In diesem Projekt wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt. Zunächst werden Quartiere mit für urbane Räume typischer Verteilnetzstruktur identifiziert. Im nächsten Schritt werden für diese Quartiere typische Nachfrage-Ganglinien entwickelt, die sich zukünftig aus den veränderten Anforderungen (z.B. durch Elektromobilität, aber auch durch Sektorkopplung) ergeben. Daraufhin wird das elektrische Verteilnetz simuliert, um Belastungsanalysen durchzuführen und Flexibilisierungspotentiale zu quantifizieren.

Die Aufgaben des IfVs liegen insbesondere in der Bestimmung des sich zukünftig durch die Elektromobilität ergebenden nach Ort und Zeit differenzierten Energiebedarfs. Hierfür werden verschiedene Simulationen mit dem Verkehrsnachfragemodell der Region Stuttgart (mobiTopp) gerechnet, um beispielsweise die Auswirkungen von verschiedenen Ladestrategien auf das Verhalten einzelner Agenten aber auch auf die Belastung im Netz zu testen.