Community Flexibility in Regional Local Energy Systems

Der Strukturwandel von hierarchischen Energieversorgungsnetzen mit zentral gesteuerter (Massen)-Erzeugung hin zu einem Zusammenspiel stetig wachsender, dezentraler, volatilen erneuerbaren Energien erfordert neuartige Steuerungskonzepte.
Ziel des cFlex-Projekts ist es, ungenutzte Flexibilitäten zu nutzen als Dienstleistung von zellulär organisierten Prosumer-Communities als gemeinsames System zu nutzen, um eine verstärkte Nutzung erneuerbarer Energiequellen im Verteilungsnetz zu ermöglichen und über lange Zeiträume und Regionen die Erzeugung,  Speicherung und Verbrauch auszugleichen. Im Gegensatz zur einfachen Aggregation, Lastmanagement oder Eigenverbrauchsoptimierung einzelner Kunden, die kooperative Bündelung verschiedener Prosumer in Netzsegmenten Netzsegmenten von (regionalen) Local Energy Communities (R/LECs) in cFlex darauf ab auf die Optimierung des Gesamtzustandes des Energienetzes. Diese Zielsetzung macht Prosumer Communities zu wichtigen neuen Partnern für Verteilnetzbetreiber Verteilnetzbetreibern, indem sie Engpässe erleichtern (Engpassmanagement), einen Beitrag zur Vermeidung eines vorzeitigen Netzausbaus leisten und innovative Dienstleistungen ermöglichen (z.B. Outsourcing-Operator).
Das ungenutzte Potenzial in bereits betriebener Infrastruktur wie (BI)PV-Anlagen, Speichersystemen (Batterie, Warmwasser, Gebäudeheizung) und Verbrauchern (Wärme- oder Wasserpumpen) wird durch zukünftige Energiemanagementsysteme entdeckt und gesteuert.  zukünftige Energiemanagementsysteme. Die Integration von zusätzlichen erneuerbaren Energiequellen und der E-Mobilität ist konzeptionell vorgesehen, aber nicht  priorisiert. In unserer Vision eines zellulären Ansatzes sind  ereichsübergreifende Daten Datenerfassung und -analyse sowie Vorhersage- und Prognosemodelle, ermöglichen automatische Ausgleichsmechanismen auf verschiedenen Netzebenen. Als Ergebnis  können nicht nur lokales Energieangebot und -nachfrage harmonisiert werden, sondern sondern auch regionaler Bedarf oder Überschüsse zur Blindleistungs-/Spannungsregelung können direkt aus der Prosumer-Community kommen.

Die Herausforderungen liegen in der richtigen Berücksichtigung der physikalischen des Energienetzes, die mehrschichtige modellprädiktive Steuerung Regelung, die Verwendung adaptiver Algorithmen für den autonomen, automatisierten Betrieb und die zelluläre Optimierung, die sowohl das lokale als auch das regionales  leichgewicht. Dies geschieht auf der Grundlage vorhandener Messdaten  Messdatensätzen, die in verschiedenen Nutzungskategorien (privat, gewerblich, kommunal) von realen Kunden der Projektpartner von cFlex, wobei Flexibilitätspotenziale für die entwickelten Steuerungskonzepte und Kompensationsmechanismen durch Simulationen (z.B. RAPsim, Power-Factory) untersucht und auf bestehenden Energiemanagement-Plattformen verifiziert werden. Das  Projektergebnis ist die Weiterentwicklung des Stromsystems mit notwendigen Werkzeuge für die Nutzung von Prosumer Communities als netzstützende Dienstleistung in Verteilnetzen, sowohl im kleinen als auch im regionalen Maßstab. Diese können Prosumer mehr erneuerbare Energie installieren und nutzen und sich so verhalten als wären sie im Netz genauso aktiv wie Energieversorger.


Unser Projekt wird durch Solarprognosedaten von Solcast unterstützt.
Dieses Projekt wird durch den Klima- und Energiefonds finanziert und im Rahmen des Energieforschungsprogramms 2018 durchgeführt. Wir bedanken uns für die finanzielle Unterstützung durch den Klima- und Energiefonds und der FFG (Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft) für das cFlex-Projekt im Rahmen des Programms "Energieforschung (e!MISSION)".

Veröffentlichungen

  1. Franzl, G., Goranovic, A., Wilker, S., Sauter, T., & Treytl, A. (2020). Initiating an IES based Technical Framework on Local Energy Communities. 2020 25th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Wien, Österreich, S. 1131-1134, doi: 10.1109/ETFA46521.2020.9212075. Verfügbar unter: https://ieeexplore.ieee.org/document/9212075

  2. Howind, S., Bauer, V., Wendt, A., Franzl, G., Sauter, T., & Wilker, S. (2020). Prosumer and Demand-Side Management Impact on Rural Communities’ Energy Balance. 2020 25th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Wien, Österreich, S. 768-773, doi: 10.1109/ETFA46521.2020.9212185. Verfügbar unter: https://ieeexplore.ieee.org/document/9212185

  3. Leopold, T. et al. (2021). Simulation-based methodology for optimizing Energy Community Controllers. 2021 IEEE 30th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), Kyoto, Japan, S. 1-6, doi: 10.1109/ISIE45552.2021.9576277. Verfügbar unter: https://ieeexplore.ieee.org/document/9576277

  4. Franzl, G., Leopold, T., Wilker, S., & Sauter, T. (2021). Flexibility Offering and Rating for Multi-objective Energy Balancing. 2021 26th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Vasteras, Schweden, S. 1-4, doi: 10.1109/ETFA45728.2021.9613188. Verfügbar unter: https://ieeexplore.ieee.org/document/9613188

  5. Franzl, G. (2021). Using Flexibility Offered by End User Owned Energy Assets. In F. Kupzog (Hrsg.), Conference Proceedings, ComForEn 2021, 11. Symposium Communications for Energy Systems, S. 68–76. Österreichischer Verband für Elektrotechnik. Verfügbar unter: https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_301228.pdf

  6. Bratukhin, A., Franzl, G., Karameti, D., Treytl, A., & Sauter, T. (2022). Probability-based, Risk-adjusted Energy Consumption Optimisation in Industrial Applications. 2022 IEEE 27th International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Stuttgart, Deutschland, S. 1-8, doi: 10.1109/ETFA52439.2022.9921515. Verfügbar unter: https://ieeexplore.ieee.org/document/9921515

  1. Franzl, G., Wilker, S., Efkarpidis, N., & Sauter, T. (2022). Situation Awareness by Simple Intuitive Traffic Light Signals for Smart Utilisation of Local Demand and Supply Flexibility. Energies, 15(3), 1001, doi: 10.3390/en15031001. Verfügbar unter: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/3/1001.

  2. Franzl, G. (2021). Technical Framework on Local Energy Communities (TF-LEC) Vol. 1 Version 0.5 - First Trial Release,  doi: 10.34726/722. Verfügbar unter: https://repositum.tuwien.at/handle/20.500.12708/16728

  3. Franzl, G., Reisinger, T., & Hödl-Holl, M. (2023). Technical Framework on Local Energy Communities TF-LEC Vol. 2 Version 0.5 First trial, doi: 10.34726/3882. Verfügbar unter: https://repositum.tuwien.at/handle/20.500.12708/175903.