Ziel ist die Entlastung des Strom-Fernübertragungsnetzes und die autarke Energieversorgung auf Verteilnetzebene.

Lokale Speicherung von Überschüssen
„Schlüssel zur Regionalisierung der Stromversorgung und dem wirtschaftlichen Ausgleich von Fluktuationen bei Wind- und Solarstrom ist die lokale Speicherung von Überschüssen“, erklärt Mathias Kluwe vom Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme am KIT, der die Forschung zu Regenkibo am KIT koordiniert. „Das kann nur durch eine optimale Systemintegration der verschiedenen Energieteilsysteme geschehen.“

Entkopplung vom Ausbau der Stromtrassen
Im Rahmen des Projektes wird die intelligente Verzahnung und Steuerung von Komponenten wie Windräder, Solarzellen, Batterien, Power-to-Gas-Anlagen (PtG), Gasspeicher, Kraftwärmekopplung zu einem nahtlosen Energienetz konzipiert. Es werden also das Strom- und das Gasnetz von Kirchheimbolanden modelliert und regelungstechnisch zusammengeführt. Übergeordnetes Ziel ist es, die Energieversorgung zu regionalisieren und so den Regelungsausgleich mit dem Fernübertragungsnetz möglichst gering zu halten. Dadurch würde der Ausbau der erneuerbaren Energien nicht mehr den Ausbau von Stromtrassen nach sich ziehen.

Antworten auf offene Fragen
Das vielfältige Energiesystem der Stadt wird in einem Computermodell abgebildet und um virtuelle Komponenten ergänzt. Grossbatterien können Strom für einige Stunden oder wenige Tage zwischenspeichern. Power-to-Gas-Anlagen wandeln elektrische in chemische Energie um, die dann etwa als Methan monatelang im Gasnetz gespeichert werden kann. Aber wie gross müssen solche Anlagen sein? Ab welchen Strommengen sind sie wirtschaftlich? Wieviel Energie muss weiterhin aus dem Fernübertragungsnetz entnommen werden? Die laufende Auswertung von Echtzeitdaten aus rund 60 Sensoren im Energienetz soll die Antworten liefern und so das Modell optimieren helfen, welches als Blaupause für ein ökonomisches und autarkes, regionales Energiesystem dienen könnte.

Die Stadt Kirchheimbolanden (Deutschland) eignet sich gut als Modellstandort, weil sie über verschiedenste Energieinfrastrukturen verfügt. Neben dem gut ausgebauten Strom- und Gasnetz sind zahlreiche Solaranlagen, Blockheizkraftwerke, ein Windpark und ein Gasspeicher vorhanden. Der Stromverbrauch ist repräsentativ zwischen Haushalten, Gewerbe und Industrie aufgeteilt.

Text: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)