EMM

• Netzfrequenz ist theoretisch überall gleich

• Lokale Abweichung durch den Phasenwinkel

  (Lastwinkel) möglich

• Genutzt für Stabilitätsüberwachung in

  Übertragungsnetzen

• Mehr und mehr Anwendung in Verteilnetzen

• Ursachen:

  • Zu- und Abschalten von Lasten oder Erzeugern

  • Ausfall/Überlastung von Infrastruktur (z. B. große Transformatoren, Leitungen, Kabel)

• Auswirkungen:

  • Abschaltung von Umrichtern

  • Drehzahlschwankungen elektrischer Maschinen

  • Schäden an sensiblen Verbrauchern

• Versorgungsunterbrechung: 𝑈𝑒 < 5% der vereinbarten Versorgungsspannung

• Kurzeit: t_interrupt ≤ 3 min

• Langzeit: t_interrupt > 3 min (SAIDI – System Average Interruption Duration Index: mit wievielen Minuten hat ein Verbraucher an Ausfall pro Jahr zu rechnen)

• BNetzA erhebt nach §52 EnWG Daten zu Langzeitunterbrechungen

  • 2022: 12,0 Minuten (Frankreich 59,6 Minuten

• Ursachen:

  • Abschalten von Erzeugern und Zuschalten von Lasten

  • Ausfall/Überlastung von Infrastruktur (z. B. große Transformatoren, Leitungen, Kabel)

• Auswirkungen:

  • Abschaltung von netzgeführten Umrichtern

  • Drehzahlschwankungen elektrischer Maschinen

  • Schäden an sensiblen Verbrauchern

• Dauer: 10ms bis 1min

• Ursachen:

  • Abschalten von Lasten und Zuschalten von Erzeugern

  • Ausfall/Überlastung von Infrastruktur (z. B. große Transformatoren,

    Leitungen, Kabel)

• Auswirkungen:

  • Abschaltung von netzgeführten Umrichtern

  • Drehzahlschwankungen elektrischer Maschinen

  • Schäden an sensiblen Verbrauchern

• Dauer: 10ms bis 1min

• Übergang von einem stationären Zustand in einen Anderen

• Ursachen:

  • Zu- und Abschalten von Lasten oder Erzeugern

  • Ausfall/Überlastung von Infrastruktur (z.B. große Transformatoren, Leitungen, Kabel)

• Auswirkungen:

  • Abschaltung von netzgeführten Umrichtern

  • Drehzahlschwankungen elektrischer Maschinen

  • Schäden an sensiblen Verbrauchern

• Instantaneous: 0,5 cyc - 0,5 s

• Momentary: 0,5 s - 3 s

• Temporary: 3 s - 1 min

• Ganzzahlige Vielfache der Netzfrequenz (50 Hz)

• Ursachen:

  • Nicht-Lineare Lasten/Erzeuger: Leistungselektronik z. B. Wechselrichter, Frequenzumrichter, Schaltnetzteile, Gleichrichter

  • Kommutierungsvorgänge (z. B. Universalmotor)

• Auswirkungen:

  • Störungen von Netz-Kommunikations-Systemen

  • Überhitzung von Betriebsmitteln (z. B. Transformatoren)

  • Spannungsüberhöhung durch Resonanzen

  • Störung sensibler Verbraucher

  • Künstl. Alterung von Betriebsmitteln (z. B. Kondensatoren)

• Typischerweise werden Harmonische bis zur 40. Ordnung im Amplitudenspektrum betrachtet

• Anteil 3. Harmonischer (und 3*n) weisen keine Phasenverschiebung auf

• Grundschwingung: 120° Phasenverschiebung

Kein ganzzahliges Vielfaches (m anstatt n) der 1. Harmonischen (z. B. 55 Hz @ 50 Hz = f_1)

VDE DIN EN61000-2-2: Bereich 2-9kHz in 200Hz Bändern

• Ursachen:

  • Fluktuierende leistungsstarke Lasten

  • Gelegentlich durch fluktuierende Erzeugung (z.B. PV-Verschattung)

• Auswirkungen:

  • Extreme Flickerwerte stören sensible Elektronik

  • Visuelle Störung: Schnelle Ermüdung des Sehnervs, Reizbarkeit,

    verringerte Konzentration

  • Deutlichste Wahrnehmung bei 8,8Hz

• Deutlichste Wahrnehmung bei 8,8Hz

• Visuelle Störung: Schnelle Ermüdung des Sehnervs, Reizbarkeit, verringerte Konzentration

• nicht periodische Vorgänge

• Ursachen:

  • Elektromagnetische Pulse

  • Schaltvorgänge von Induktivitäten und Kapazitäten

• Auswirkungen:

  • Schäden an elektronischen Verbrauchern, die sensibel auf

    Spannungsspitzen reagieren

  • Reflexionen auf Leitungen (Wellenausbreitung)

VDE 61000-2-12:

• Transiente Überspannungen atmosphärischen Ursprungs sind in der Amplitude eher höher und in der Dauer kürzer.

• Transiente Überspannungen durch Schalthandlungen sind in der Amplitude eher niedriger, dafür in der Dauer länger und

  energiereicher.

• Die Fourier-Reihe berechnet das Frequenzspektrum für periodische Signale. Diese Signale wiederholen sich in regelmäßigen Abständen mit einer festen Periodendauer T

• Das Fourier-Integral berechnet das Frequenzspektrum für aperiodische (nicht-periodische) Signale sowie für Signale, die nur über einen bestimmten Zeitraum existieren

• Während die Fourier-Reihe nur für periodische Signale funktioniert, beschreibt das Fourier-Integral das Frequenzverhalten beliebiger Signale, indem es sie als eine Überlagerung unendlich vieler harmonischer Schwingungen darstellt

• Ursachen:

  • Ungleiche Verteilung von Wechselstrom-Erzeugern/-Verbrauchern

  • Kurzschlüsse Leiter-Erde / Leiter-Leiter

• Auswirkungen:

  • Unter- bzw. Überspannung einzelner Außenleiterspannungen

  • Überlastung Symmetrischer Drehstrom-Komponenten (Generatoren, Leitungen, Transformatoren)

• Passive Filter:

  • Kommutierungsinduktivität

  • LC-Saugkreis

• Aktive Filter:

  • Power Factor Correction (PFC)

  • Dynamic Voltage Restorer (DVR)

  • Distribution Static Compensator (D-STATCOM)

• Static VAR Compensator (SVR)

• Unified Power Quality Conditioner (UPQC)

• Uninterruptible Power Supply/ Unterbrechungsfreie Stromversorgung (UPS/USV)

• Voltage Dependet Resistor/ Varistor (VDR)

• Funktionsweise:

  • Glättung der Stromsteilheit durch eine Induktivität

• Verbesserung der PQ hinsichtlich:

  • Harmonischen und höher Anteile

• Einsatzbereich:

  • Betriebsmittelebene

• Funktionsweise:

  • Resonanzfrequenz wird auf Harmonische abgestimmt

  • Harmonische Ströme werden „aufgesaugt“ und nicht ins Netz emittiert

• Verbesserung der PQ hinsichtlich:

  • Einzelner Harmonischer

• Einsatzbereich:

  • PCC (Point of Common Coupling)

  • Betriebsmittelebene

• Reihenfolge Anordnung der Saugkreise muss beachtet werden (z. B. H = 3, 5, 7,…)

• Aktiver Filter

• Funktionsweise:

  • Annäherung des entnommenen/eingeprägten Stroms and Sinus der 1. Harmonischen

  • Netz- oder Selbstgeführt

• Verbesserung der PQ in:

  • Theoretische alle Harmonischen/ Interharmonischen/ Supraharmonische steuerbar

• Einsatzbereich:

  • PCC (Point of Common Coupling)

  • Betriebsmittelebene

• Aktiver Filter

• Funktionsweise:

  • Erzeugen einer synchronisierten Spannung (PLL) in Reihe zur Quelle

• Verbesserung der PQ in:

  • Unterstützung von Spannungseinbrüchen

  • Reduktion von Spannungsüberhöhungen

• Einsatzbereich:

  • PCC (Point of Common Coupling)

  • Betriebsmittelebene

  • Verteilnetzebene nahe leistungsstarker Verbraucher

• Aktiver Filter

• Funktionsweise:

  • Parallelgeschaltet Spannungsquelle

  • Kann hochdynamisch Ströme einspeisen und beziehen

  • Hohe Leistung bei geringer Energie im Zwischenkreis

• Verbesserung der PQ in:

  • Spannungsstabilisierung (Phasenschieber)

  • Last-Symmetrisierung (Gegen- und Mitsystem)

  • Filterung Harmonischer

  • Auslöschung einzelner Harmonischer

  • Verbesserung des Leistungsfaktors (𝑃𝐹 ≈ 1)

• Einsatzbereich:

  • Verteilnetze (D-STATCOM) – Last-Symmetrisierung (EVs, PV, …)

  • Hochspannungsnetze (STATCOM) - Blindleistungsmanagement

• Verteilnetze (D-STATCOM) – Last-Symmetrisierung (EVs, PV, …)

• Hochspannungsnetze (STATCOM) - Blindleistungsmanagement

Bei harmonischer Zeitabhängigkeit (Sinusgrößen), wenn die Wellenlänge deutlich größer als Leitungslänge ist 𝜆 ≫ 𝑙

• Modellierung nicht-linearer Lasten:

  • Darstellung als Stromquelle mit gekoppelter Harmonischen-Matrix

• Gleichphasigkeit der 3. Harmonischen:

  • Die 3. Harmonische ist in allen drei Phasen eines Drehstromsystems gleichphasig.

  • Das bedeutet, dass sich die Spannungen der 3. Harmonischen in einem Sternpunkt (Neutralleiter) addieren und nicht ausgleichen.

• Kurzschluss der 3. Harmonischen im Dreieck:

  • In einer DY-Schaltung (Sekundärseite im Dreieck, Primärseite im Stern) kann die 3. Harmonische nicht auf die Primärseite (Oberspannungsseite) gelangen, weil das geschlossene Dreieck auf der Sekundärseite (Unterspannungsseite) wie ein Kurzschluss für die 3. Harmonische wirkt.

• Transformatoren mit DY-Schaltung wirken als Filter für die 3. Harmonische

Das Nyquist-Shannon-Theorem besagt: Ein bandbegrenztes Signal (f_Max) kann aus einer Folge äquidistanter Abtastwerte exakt rekonstruiert werden, wenn es mit einer Frequenz von f_𝑆𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 ≥ 2f_Max abgetastet wird.

• Funktionsprinzip:

  • Primärstrom 𝐼𝑃 wird transformiert

  • Sekundärstrom 𝐼𝑆 versorgt „Bürde“ (𝑅_𝐵/ 𝐿_𝐵)

  • Spannung an Bürde kann gemessen werden

  • Gleichstrom kann nicht gemessen werden

• Vorteile Sonderwandler für PQ-Anwendung:

  • Frequenzbereich 50 Hz . . 9 𝑘𝐻𝑧

  • Primärer Bemessungsstrom 50 … 3000 𝐴

  • Genauigkeitsklassen 0,2; 0,5; 0,2 𝑆; 0,5 𝑆

• Funktionsprinzip:

  • Leiterstrom 𝐼𝐿 induziert Spannung in Toroid-Luft-Spule

  • Gleichstrom kann nicht gemessen werden

• Vorteile für PQ-Anwendung:

  • Frequenzbereich Hz - 𝑀𝐻𝑧

  • Primärer Bemessungsstrom 500 … 5000 𝐴

  • Genauigkeitsklassen 0,5; 0,5 𝑆

  • Keine Sättigung des Kerns bei hohen Strömen

  • Kostengünstig

  • Leicht anlegbar (Kein Eisenkern muss geschlossen werden)

𝑙_𝑚: Mittlere Länge Toroid

N: Anzahl Wicklungen

M: Induktivität der Spule

• Früher:

  • Pumpspeicherkraftwerke (5,5 GW), Nachtspeicherheizungen (40 GW)

  • Verbrauch an konstante Energieerzeugung angepasst

  • Laststeuerung über Rundsteuertechnik

• Heute:

  • Fluktuierende Energieerzeugung, je nach EE-Einspeisung

  • Verbrauch an momentane Erzeugung anpassen

  • Kurzzeit- und Langzeitspeicher notwendig

• Kurzzeitspeicher:

  • Demand Response & Smart Metering

  • Plug-in-Hybrid und Batterieelektrische Fahrzeuge

  • Pumpspeicherkraftwerke

  • Druckluftspeicher

• Langzeitspeicher:

  • Grüner Wasserstoff

  • Erneuerbares Methan

  • Wärmespeicher

• Strom- und Wärmesektor:

  • Wärmeerzeugung aus Strom

  • Kraft-Wärme-Kopplung (KWK): Nutzung von Stromerzeugung zur Bereitstellung von Wärme (z. B. Blockheizkraftwerke)

  • Power-to-Heat (PtH): Überschüssiger Strom (z. B. aus Wind oder Photovoltaik) wird zur Wärmeerzeugung genutzt (Wärmepumpen, Elektroheizungen)

  • Fernwärmenetze: Integration von erneuerbaren Quellen wie Geothermie oder industrieller Abwärme

• Strom- und Mobilitätssektor:

  • Elektromobilität: Nutzung von erneuerbarem Strom für E-Fahrzeuge

  • Vehicle-to-Grid (V2G): E-Autos als mobile Speicher zur Netzstabilisierung

  • Power-to-Fuel: Erzeugung synthetischer Kraftstoffe aus Strom (Wasserstoff, E-Fuels)

• Strom- und Industriesektor

  • Elektrifizierung von Produktionsprozessen: Ersatz fossiler Brennstoffe durch elektrische Prozesse (z. B. Elektrolyse, Induktionsöfen)

  • Power-to-X-Technologien: Nutzung von Strom zur Herstellung von Wasserstoff, Methan oder Chemikalien

  • Abwärmenutzung: Integration industrieller Abwärme in Wärmenetze

• Gas- und Stromsektor

  • Power-to-Gas (PtG): Umwandlung von Strom in Wasserstoff oder Methan zur Einspeicherung ins Gasnetz

  • Biogasanlagen mit Rückverstromung: Nutzung von Biogas zur Stromproduktion bei Bedarf

• Gesamtwirkungsgrad sogar schlechter als bei Wasserstoff

• Nutzung von Abwärme bei dezentraler Anwendung

• Nutzung der bestehenden Erdgasinfrastruktur!

• Energiespeicher

• Netzausbau

• Erneuerbare Überproduktion

• Primärregelleistung ist die erste Reaktion auf Frequenzabweichungen im Stromnetz

• wird beispielsweise über Drehzahlregelung der elektrischen Generatoren der beteiligten Kraftwerke bereitgestellt

• Jedes Kraftwerk mit einer Nennleistung ≥ 100 MW muss zur Abgabe von Primärregelleistung fähig sein

• Minimale Primärregelleistung +/- 1 MW

• Das Primärregelband muss mindestens ± 2 % der Nennleistung betragen

• Die Leistungszahl muss einstellbar sein (Regeldynamik der Primärregelleistung variabel anpassbar)

• Muss spätestens nach 30 s und mindestens für 15 min bereitgestellt werden können

• Verantwortung und Organisation liegt beim Übertragungsnetzbetreiber

• Regeldifferenz bleibt erhalten → Sekundärregelung

• Verantwortung und Organisation liegt beim Übertragungsnetzbetreiber

• Die Sekundärregelleistung (SRL oder aFRR) muss nach 5 min zu 100 % bereitgestellt werden

• Aufgaben:

  • Rückführung auf die Nennfrequenz

  • Einhaltung der Übergabeleistungen/Austauschleistungen

  • Mindestangebot: +/- 5 MW

• Minutenreserve

• Aufgaben des Übertragungsnetzbetreibers:

  • Bereitstellung von kurzfristigen Stromreserven

  • Ablösung der Sekundärregelenergie

• Technologien:

  • Flexible Gas-Kraftwerke

  • Pumpspeicherkraftwerke

  • Aussicht: BHKW, Biogasanlagen, flexible Stromverbraucher

• Volle Verfügbarkeit nach 15 min

• Mindestens +/- 5 MW

• Stundenreserve

• Kein Bestandteil des Regelenergiemarktes

• Aufgaben des Verursachers -> Kraftwerksbetreibers:

  • Ausgleich von Prognosefehlern

  • Folgt aus fehlerhafter Wettervorhersage oder Lastprognose

• Volle Verfügbarkeit nach 60 min

• Wird über die Börse Day-ahead geregelt

• Kondensatoren

  • z. B. Doppelschichtkondensatoren/Superkondensatoren/Supercaps/Ultracaps

  • Kurzzeitspeicherung

  • hoher Wirkungsgrad (85-100 %)

  • 500000 Zyklen

  • Hohe Leistungsdichten (50 bis 10.000 W/kg), schnelle Energieabgabe

  • hoher Preis pro kWh (50.000 und 150.000 €/kWh)

• Spulen

  • z. B. supraleitende YBCO-Spulen, Micro-SMES in USV-Anlagen

  • Kurzzeitspeicherung

  • hoher Wirkungsgrad (90-99 %)

  • Hohe Leistungsdichte (1.000-100.000 W/kg)

  • hoher Preis pro kWh (800-1.800 €/kWh)

  • hohe Lebensdauern (100.000 Zyklen)

  
  

• Blei-Säure-Batterie

  • günstig

  • Hohe Leistungsdichte

  • wenige bis keine Systemkomponenten notwendig

  • geringe Zyklenfestigkeit

  • niedrige volumetrische und gravimetrische Energiedichte

• Redox-Flow-Batterie

  • z. B. Vanadium, Zink-Brom, Brom-Schwefel

  • gute Skalierbarkeit von Leistung oder Energieinhalt

  • geringe Selbstendladung (5-10 %/Monat)

  • viele Zyklen >2000

  • nur für stationären Betrieb geeignet

• Nickel-Batterie

  • z. B. Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metall-Hydrid (NiMH), Nickel-Zink (NiZn)

  • gute Kältefestigkeit (bis zu minus 40 °C)

  • hohe Zyklenfestigkeit (bis zu 3.000 Zyklen)

  • geringer Wirkungsgrad (60-83 %)

  • hohe Selbstentladung (5-40 %/Monat)

  • Cadmium sehr giftiges, umwelt- und gesundheitsgefährdendes Schwermetall (max. Cadmiumgehalt von 0,002 Gewichtsprozent in EU)

• Natrium-Batterie

  • derzeit hohe Kosten (400 bis 600 €/kWh und 3.000 bis 4.000 €/kW, zukünftig vielleicht bei 150 €/kWh)

  • hoher Wirkungsgrad (75 bis 85 %)

  • viele Zyklen (bis zu 5.000)

  • keine Selbstentladung

  • Natrium-Schwefel-Batterie wird bei 350 °C betrieben

• Lithium-Batterie

  • z. B. Lithium-Ionen

  • hoher Wirkungsgrad (über 90 %)

  • hohe Zyklenfestigkeit (bis zu 2.500 Zyklen)

  • geringe Selbstentladung (3 bis 5 % pro Monat)

  • sinkende Preisentwicklung (2020: 111 €/kWh, 2025 prognostiziert: 83 €/kWh)

  • Gefahr eines thermisch verursachten Brandes

• Metall-Luft-Batterie

  • Anodenmaterial: Lithium, Natrium, Silicium, Magnesium, Aluminium und Zink

  • Kathodenmaterial: Sauerstoff aus Umgebungsluft

  • geringe Kosten (vergleichbar mit Blei-Batterie)

  • geringe Zyklenfestigkeit

  • geringer Wirkungsgrad (ca. 50 %)

• Schwungradspeicher

  • hohe Leistungen möglich

  • niedrige Aufladezeiten

  • für hohe Leistungen: geringes Gewicht und geringe Kosten (700-800 €/kW)

  • sehr lange Lebensdauer

  • sehr geringe Energiedichte

• Pumpspeicher

  • sehr geringe Kosten pro kWh (ca. 500 €/kW (leistungsspezifisch) und ca. 30 €/kWh (kapazitätsspezifisch))

  • hoher Wirkungsgrad (ca. 80 %)

  • Potenzial bereits voll ausgeschöpft

• Druckluftspeicher

  • Nutzung bestehender Kavernen

  • geringer Wirkungsgrad

  • benötigen teilweise Erdgas zur Stromerzeugung

• Thermochemische Speicher

  • Medium: Wasser, Beton, Öl

  • Speicherkapazität: Gering bis mittel

  • Anwendung: Warmwasserspeicher, Gebäude

• Latentwärmespeicher

  • Phasenwechsel

  • Medium: Eis, Paraffin, Salzhydrate

  • Speicherkapazität: Hoch

• Sensible Wärmespeicher

  • Chemische Reaktion (Adsorption, Hydratation)

  • Medium: Zeolithe, Metallhydride

  • Speicherkapazität: Sehr hoch

-> speichern keine elektrische Energie

-> günstige Verfügbarkeit und Realisierung

-> eignen sich gut für Demand-Response Anwendungen, wo thermische Energie benötigt wird

• Kavernenspeicher Wasserstoff

• Kavernenspeicher Methan

-> Stromerzeugung mittels Brennstoffzellen oder z. B. ein GuD-Prozess

-> Nutzung bestehender Gaskavernen

-> verlustarme Energiespeicherung über sehr lange Zeiten (Jahre)

-> Hohe Konversionsverluste bei Erzeugung und Rückwandlung

-> hohe Systemkosten

• Geräte mit nicht steuerbarer Wärmeabgabe

  • Speicherkern mit Heizwiderständen aufheizen

  • Wärmeabgabe über Konvektion und Strahlung

  • Schwach isoliert

  • Wärme nicht regelbar (meist Räume mit niedrigen Anforderungen z. B. Flur)

• Geräte mit manuell steuerbarer Wärmeabgabe

  • Luftzirkulation durch vertikale Luftschächte

  • Steuerung der Zirkulation durch Öffnen und Schließen der Luftschächte

• Geräte mit automatisch gesteuerter Wärmeabgabe

  • Wird in Deutschland ausschließlich verwendet

  • Steuerung der Wärmeabgabe über ein Gebläse

  • Luftzirkulation innerhalb des Speicherkerns in Kanälen

• Einführung als Alternative zu Heizöl- und Kohleöfen

• Funktion: Elektrische Energie nachts in thermische Energie umwandeln und speichern, aber erst tagsüber nutzen

• Ziel: Auslastung von schlecht regelbaren Kraftwerken erhöhen

• Nächtlicher Energiebedarf durch Speicherheizungen angehoben -> Auslastung von schlecht regelbaren Kraftwerken erhöhen

• In Magnesit-Steinen

• hohe Wärmekapazität

• breiter Temperaturbereich

• Magnesit besitzt für die Anwendung in einer Speicherheizung eine in etwa 9-fach höhere Speicherfähigkeit als Wasser!

• Weiterer Vorteil von Magnesit:

  • Hohe Wärmeleitfähigkeit bei Temperaturen bis 200 °C -> 9,3 W/mK

  • Niedrige Wärmeleitfähigkeit bei Temperaturen über 600 °C -> 5,8 W/mK

• Vorteil: Es kann Einfluss auf die Ladezeiten genommen werden.

• Nachteil der Rundsteuertechnik: unidirektionale Kommunikation, es findet keine Informationsübertragung von der Speicherheizung zum Netzbetreiber/Energiedienstleister statt!

• Das Ziel ist eine numerische Rechenvorschrift zur Lösung der DGL

• Methode: Infinitesimale Differentialquotienten werden durch endliche Differenzenquotienten ersetzt. Dafür wird mittels der Vorwärts- und Rückwärtsdifferenz die Ableitungsfunktion diskretisiert.

• Mittels Umformung erhält man eine Rechenvorschrift (Rekursionsformel), mit der der Temperaturverlauf für den nächsten Zeitabschnitt bestimmt werden kann!

• Übergang zwischen zwei Materialien

1. Übergang zwischen zwei Materialien: Wärmeübergangskoeffizent beider Materialien muss an der Grenze (x=l) der beiden Schichten berücksichtigt werden

1. Übergang zur Luft:

   • Problem: Rekursionsformel kann nicht angewendet werden, da die Nachbarelemente fehlen (𝑇𝑥−1,t bzw. 𝑇_𝑥+1,t)

   • Daher wird der Nettowärmestrom aus ein- und ausfließenden Wärmeströmen gebildet, sowie die Grundgleichung der Wärmelehre benutzt (Δ𝑄 = c ∗ 𝑚 ∗ Δ𝑇)

• Positive Regelleistung:

  • Durch Abschalten/Herunterfahren der Heizleistung

  • Die positive Regelleistung sinkt mit steigender Außentemperatur, da generell weniger Heizleistung benötigt wird, die im Bedarfsfall abschaltbar wäre

  • Steigende Entladedauer bei steigender Außentemperatur bzw. steigende Dauer, in der Regelleistung zur Verfügung gestellt werden kann, da es länger dauert bis der Speicher entladen ist.

• Negative Regelleistung:

  • Durch Einschalten/Hochfahren der Heizleistung

  • Bis zur Heizgrenze steigt das Leistungspotenzial auf über 35 GW an, dann ist der Speicher aber relativ schnell voll

  • Auch bei niedrigen Außentemperaturen ist die negative Regelleistung immer noch bei über 25 GW

• Regelleistung einer Speicherheizung ist immer im Vergleich zu einer Elektrodirektheizung (kein Speicher) zu sehen.

• Zuluftkomponenten: Zuluftventilator, Außenluftklappe, Vor- und Feinfilter, Vor- und Nacherhitzer, Kühler, Wasser-Luftbefeuchter, Schalldämpfer

• Abluftkomponenten: Abluftventilator, Schalldämpfer, Luftfilter, Fortluftklappe

• Raummodell mit:

  • Raumluftvolumen V_R

  • Anzahl von N Schadstoffquellen

  • mit einer Emissionsrate V’_cont

  • der Emissionskonzentration C_cont,source

  • Die Konzentration des Schadstoffes im Raum zum Zeitpunkt t beträgt C_cont(t)

  • Zuluftvolumenstrom V’_add

  • Schadstoffkonzentration C_cont,add

  • Fugen-Zuluftstrom V’_in

  • Abluftvolumenstrom V’_out

  • Fugen-Entluftstrom V’_off

• Bilanzgleichung:

• Annahmen:

  • Immer gleich viel Luft im Raum

  • Kein Vakuum

  • Kein erhöhter Druck

• Raumluftvolumen V_R

• Anzahl von N Schadstoffquellen

• mit einer Emissionsrate V’_cont

• der Emissionskonzentration C_cont,source

• Die Konzentration des Schadstoffes im Raum zum Zeitpunkt t beträgt C_cont(t)

• Zuluftvolumenstrom V’_add

• Schadstoffkonzentration C_cont,add

• Fugen-Zuluftstrom V’_in

• Abluftvolumenstrom V’_out

• Fugen-Entluftstrom V’_off

• Drosselregelung: Durchflusswiderstand wird durch Drosselklappe oder Schieber in der Rohrleitung erhöht

• Bypassregelung: Ein Teil vom geförderten Volumenstroms strömt über eine Bypassleitung (Druckseite) zur Saugseite zurück

• Laufschaufelverstellung: Verstellung der Schaufeln am Ventilator

• Drallregelung:

  • Drallströmung wird durch ein vor dem

    Zuluftventilator liegenden Eintrittsleitapparat

    erzeugt

  • Erzeugt im Vergleich zur drallfreien Strömung ein

    Volumenstromabfall

  • Regelbereich: zwischen 100 % und 65 % des im

    Nennpunkt geförderten Volumenstroms

• Drehzahlregelung: Ventilatordrehzahl wird stufenweise oder stufenlos verändert

• Positive Regelleistung: Abschalten/Herunterfahren des Leistungsbedarfs der Lüftungsanlagen bis Grenzwert der maximalen Schadstoffkonzentration im Raum erreicht ist

• Negative Regelleistung: Einschalten/Hochfahren des Leistungsbedarfs der Lüftungsanlagen und Speicherung der Frischluft bzw. Reduktion der Schadstoffkonzentration im Raum

• stark belastete Anlagen kommen nicht in Frage, da deren Laufzeitverhältnis 100 % beträgt. Je höher die Belastung, desto geringer ist die mögliche Ausschaltzeit der Anlage bzw. deren Entladedauer.

• Chemische Reaktionen sind in ihrer Geschwindigkeit temperaturabhängig

• Als Faustformel gilt, dass eine Temperaturänderung um 10 K die Reaktionsgeschwindigkeit von chemischen Prozessen verdoppelt bzw. um die Hälfte verlangsamt

• Speicherwirkung in Form von Wärmekapazität

• Kühlschränke sind überdimensioniert, das ermöglicht negative Regelleistung

  • Nennleistung liegt weit über Durchschnittsleistung

• Wärmekapazität reicht aus, um das Temperaturniveau bis zu einer bestimmten Dauer im akzeptablen Bereich zu halten

• Ein leerer Kühlschrank der Energieeffizienzklasse A speichert die Kälte bis zu 20 min!

• Desto mehr Kühlgut oder c_p desto geringer ist der zeitliche Temperaturanstieg

  • Temperaturverhalten hängt stark vom Inhalt ab

• Für Demand Response gilt: Maximale Temperaturspreizung von

  • Kühlschränken +2 °C bis +7 °C

  • Gefrierschränken -12 °C bis -20 °C

• Kühlschränke sind überdimensioniert, das ermöglicht negative Regelleistung

  • Nennleistung liegt weit über Durchschnittsleistung

• Abschalten des Kompressionsmotors ermöglicht positive Regelleistung

• Durch den Einsatz von Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials (PCM))

• Können durch den Wechsel des Aggregatzustandes in einem kleinen Temperaturbereich große Mengen an Wärme (Kälte) speichern

• Kühlschränke sind überdimensioniert, das ermöglicht negative Regelleistung

  • Nennleistung liegt weit über Durchschnittsleistung

• Wärmekapazität reicht aus, um das Temperaturniveau bis zu einer bestimmten Dauer im akzeptablen Bereich zu halten

• Durch den Einsatz von Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials (PCM))

• Können durch den Wechsel des Aggregatzustandes in einem kleinen Temperaturbereich große Mengen an Wärme (Kälte) speichern

• In Eisspeichern kann Kälte über längere Zeit gespeichert und bevorratet werden

• Temperaturdifferenzen zur Umgebung und Speicherverluste sind gering

• Durch die Ausnutzung des Phasenwechsels können große Energiemengen bei kleinen Temperaturdifferenzen gespeichert werden

• Wegen der hohen Erstarrungswärme von 336 kJ/kg ist Eis ein idealer Kältespeicher, da auf kleinem Raum große Kältemengen gespeichert werden können

• Interessant ist auch, dass die Energie bei geringen Temperaturdifferenzen und somit geringen Verlusten gespeichert werden kann

• Wird Wasser von einer Ursprungstemperatur von +10 °C zu Eis gefroren, kann folgende Wärme gespeichert werden:

• Würde man dieselbe Energiemenge durch erwärmtes Wasser speichern, müsste man dieses um

erwärmen.

• Material mit:

  • hoher Wärmekapazität

  • hoher Dichte

  • steigert die flächenbezogene Wärmespeicherfähigkeit

• Dämmung nach außen -> verhindert schnelles auskühlen der Wand

  • Möglichst hohe Dicke -> steigert Volumen

  • Idealerweise Baustoffe mit Phasenwechselmaterialien -> hohe Wärmespeicherfähigkeit

-> Energieinhalt der Decke deutlich höher als der Luft

-> Das schlechteste gedämmte Baumaterial hat immer noch eine 10 mal längere Auskühlzeit als das beste ungedämmte Material!

• Energiespeicherung im Phasenwechsel

• dienen der Wärmespeicherung und Wärmedämmung

• Überbrückungszeiten von bis zu 3 Tagen werden möglich

• Temperaturanstieg bzw. -absenkung erst möglich, wenn Phasenwechsel komplett durchgeführt

• Problem:

  • Hoher Stromverbrauch alter Umwälzpumpen

  • häufig falsche Dimensionierung

• Potentiale:

  • effizientere Pumpen

  • optimale Leistungsauslegung

  • intelligente Regelsysteme

  • Hydraulischer Abgleich

    • sonst ungleichmäßige Wärmeverteilung – Entfernte Heizkörper bleiben kalt, während nahe Heizkörper überversorgt werden

    • sonst hoher Energieverbrauch – Die Umwälzpumpe arbeitet ineffizient, und oft wird die Vorlauftemperatur unnötig hoch eingestellt

• Positive Regelleistung:

  • Heizungsanlage eingeschaltet: Pumpe kann für einen bestimmten Zeitraum abgeschaltet werden

• Negative Regelleistung:

  • Heizungsanlage ausgeschaltet: Einschalten der Pumpe ohne Heizlast nicht sinnvoll

  • Heizungsanlage eingeschaltet: Pumpe kann bis zur gewünschten Raumtemperatur hochfahren

• Supply Side Management:

  • Bisherige Energiespeicherung, Produktion in z. B. Form von Kohle, Gas, Brennstoffstäben etc.

• Demand Side Management (DSM):

  • Maßnahmen die im Allgemeinen die Energieeffizienz betreffen und die Energieverbräuche langfristig verändern

  • Lastverschiebung durch Nutzerverhalten

• Demand Side Bidding (DSB):

  • Anpassung des Nutzerverhaltens um elektrische Lasten zu verschieben

  • Prozesse, die die Flexibilisierung der Stromverbraucher betreffen und somit aktiv am Ausgleich von Stromgenerierung und Stromverbrauch mitwirken

  • Gebräuchlicher: Demand Response

• Kühlen

  • Kühlschrank, Gefriergeräte

• (Nacht-) Speicherheizungen

• Warmwasserbereitung

  • Warmwasserspeicher

• Prozesswärme

  • Waschmaschine, Trockner, Spülmaschine

• Bis zu 52 % des Haushaltsbedarfs eignen sich fürs Demand Side Management (2018: Stromverlagerungspotential von 65,83 TWh)

• Nicht nutzbare Haushaltsgeräte, wenn gerade nötig aber Bedingungen nicht gegeben sind

• Studie zur Untersuchung des Nutzerverhaltens von elektronischen Geräten im Haushalt mit zeitlich variierendem Stromtarif

• Visuelle Darstellung des aktuellen Strompreises mittels Stromwertampel

• Positiv:

  • sehr hohe Akzeptanz, 80 % bevorzugen den variablen Tarif

  • Spitzenlastverlagerung von 60 W pro Haushalt

  • Insgesamt Lastreduzierung von 5 %

• Negativ:

  • Jährlicher Kostenaufwand bei 20-30 € pro Kunde

  • Variabler Tarif benachteiligt unflexible Endkunden

  • Aktives Handeln der Endverbraucher notwendig

• Dynamische Stromtarife

• Dynamische Netzentgelte

• Smart Metering:

  • Fernsteuerung der Großverbraucher (Wärmepumpen, Elektroautos, …)

  • Reduzierung des Gesamtstromverbrauchs

  • Fernauslesung von Zählern

  • Leistungsbegrenzung zu Spitzenlastzeiten

• Pro:

  • Größter Sektor des Stromverbrauchs (46% des Gesamtverbrauchs) und daher auf den ersten Blick größtes Potential für DSM

  • Hohe Leistungen pro Industrieanlage und daher geringere Realisierungskosten in der Gesamtheit aller Anlagen

  • Möglichkeiten der Teilnahme am Regelenergiemarkt (nach ABLaV)

  • Geringere Stromkosten

  • Durch Peak-Shaving, geringere Nutzungsentgelte

• Contra:

  • Hohe Auslastungszeiten erwünscht und daher nur begrenzt für flexibles Lastmanagement einsetzbar

  • In der Regel eignet sich nur das Abschalten für die Lastverschiebung, es wird also nur positive Regelleistung angeboten

  • Zusätzliche Kosten durch An- und Abfahren der Prozessanlagen eventueller Qualitätsverlust, Beschäftigte werden weiter bezahlt

  • Nicht jeder Industriezweig eignet sich

• Intelligente Stromnetze (Smart Grids) kombinieren Erzeugung, Speicherung und Verbrauch

• Eine zentrale Steuerung stimmt die Komponenten optimal aufeinander ab und gleicht somit Leistungsschwankungen im Netz aus

• Die Vernetzung erfolgt dabei durch den Einsatz von Informationsund Kommunikationstechnologien (IKT), das bedeutet, dass in einem Smart Grid nicht nur Energie, sondern auch Daten transportiert werden. (Smart Edge)

• Smart Grid und ihre einhergehende intelligente Vernetzung ermöglichen ein schnelleres Eingreifen und Anpassen von Erzeugungseinheiten, sowie Lasten. Dies erhöht die Effizienz und fördert den Ausbau von Erneuerbaren Energien

• Erzeugung von Dampf zum Betreiben einer Turbine mit nachgeschaltetem Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie

• Nutzung der Abwärme

• wärmegeführter Betrieb:

  • Die KWK-Anlage wird zur Deckung des benötigten Wärmebedarfs ausgelegt

  • Die Stromgewinnung ist nur ein Nebenprodukt

  • Die erzeugten Stromüberschüsse werden, wenn sie nicht vom Betreiber der Anlage verbraucht werden, in das öffentliche Netz eingespeist

  • Üblicherweise wird die KWK-Anlage nicht auf Wärmehöchstlast ausgelegt. Die Wärmespitzenlast wird mit normalen Kesselanlagen, den so genannten Spitzenkesseln, erzeugt

• stromgeführter Betrieb:

  • Die KWK-Anlage dient hauptsächlich der Erzeugung des benötigten Strombedarfs

  • Die erzeugte Wärme ist abhängig von der Stromerzeugung und sollte nicht über die maximal benötigte Wärmemenge dimensioniert werden, da die überschüssige Wärme dann in Rückkühlern vernichtet werden müsste

  • Falls die erzeugte Wärmemenge nicht ausreicht, wird die zusätzlich benötigte Wärme über Spitzenkessel bereitgestellt

• Die Stromkennzahl beschreibt das Verhältnis der im Kraftwerk erzeugten thermischen Leistung gegenüber der elektrischen Leistung

• Anlagen mit einem Freiheitsgrad werden diejenigen KWK Systeme genannt, bei denen das Verhältnis von Wärme- zu Stromerzeugung konstant ist

• Anlagen mit zwei Freiheitsgraden werden diejenigen KWK-Systeme genannt, bei denen das Verhältnis von Wärme- zu Stromerzeugung in gewissen Bereichen frei einstellbar/wählbar ist

• Dampfturbinenprozess mit Gegendruckturbine

  • Nutzung der Abwärme z. B. für Fernwärme

• Dampfturbinenprozess mit Entnahmekondensation

  • geringere Leistung am Generator

  • variables Verhältnis von Strom- zu Wärmeleistung

  • Nutzung der Abwärme z. B. für Fernwärme

• Gasturbinenprozess mit Wärmerückgewinnung

  • Teil der mechanischen Energie für Verdichtung genutzt

  • Nutzung der Abwärme z. B. für Fernwärme

• Cheng-Cycle-Prozess

  • Wiederrückführung des Dampfes in den Gasturbinenprozess

  • variables Verhältnis von Strom- zu Wärmeleistung

• GuD-Prozess mit Gegendruckturbine

  • höchste Effizienz

  • hoher elektrischer Wirkungsgrad

  • Nutzung der Abwärme z. B. für Fernwärme

• GuD-Prozess mit Entnahmekondensationsturbine

  • variables Verhältnis von Strom- zu Wärmeleistung

  • Nutzung der heißen Abgase für Wärmegewinnung

  • Vorheizen des Dampfkreislaufes durch Motorkühler

• Gas- oder Dieselmotor BHKW

• Entgegen dem in Deutschland üblichen Anlagendesign wurden Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen in Dänemark schon immer mit Wärmespeichern kombiniert

• Vorteile:

  • Der Speicher verhindert oder reduziert finanzielle Einbußen, wenn der Strompreis unter den Stromgestehungskosten der Anlage liegt

  • Anlagen mit großem Speicher können während eines gesamten Wochenendes, wenn Strompreise besonders niedrig sind, ausgeschaltet bleiben

  • Der Speicher gleicht Schwankungen in der täglichen Wärmelast aus und reduziert die Start-Stopp-Zyklen genauso, wie verhindert werden kann, dass die teurere Spitzenwärme zum Einsatz kommen müsste

  • Die installierte Wärmekapazität kann geringer ausfallen, wenn der Speicher am kältesten Tag genutzt wird

  • Bei Stromengpässen kann die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage Strom einspeisen und gleichzeitig den Wärmespeicher füllen. Der Wirkungsgrad bleibt konstant hoch

  • Entnahmekondensationsturbinen produzieren während Hochtarifzeiten nur Strom und versorgen das Fernwärmenetz aus dem Speicher

  • Entnahmekondensationsturbinen arbeiten immer im günstigsten Verhältnis von Strom- und Wärmeproduktion

• kann bei einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage die Strom- von der Wärmeproduktion entkoppelt werden, wenn sie in Verbindung mit einem thermischen Speicher betrieben wird

• Die folgende Ermittlung der möglichen Regelleistungen wird für die Siedlungs-Kraft-Wärme-Kopplung durchgeführt. Hier sind die notwendigen Wärmemengen stark witterungsabhängig

• Positive Regelleistung einer monovalenten KWK-Anlage (Speicher leer, Stromkennzahl = 0,5)

  • Tiefe Außentemperaturen: nur wenig positive Regelleistung kann bereitgestellt werden, aber über einen langen Zeitraum

  • Hohe Außentemperaturen: hohe Leistung, Speicher ist aber schnell voll

• Negative Regelleistung einer monovalenten KWK-Anlage (Speicher voll, Stromkennzahl = 0,5)

  • Tiefe Außentemperaturen: hohe negative Regelleistung kann bereitgestellt werden, aber nur kurz bis Speicher entleert ist

  • Hohe Außentemperaturen: geringe Regelleistung, aber über lange Zeit, da Speicher nur langsam entleert wird

• Positive Regelleistung: Abschalten/Herunterfahren der Wärmeleistung

• Negative Regelleistung: Einschalten/Hochfahren der Wärmeleistung

• Blindleistungsströme belasten nicht die Stromrechnung und werden von Stromzählern nicht erfasst, aber die oszillierenden Ströme müssen über die Netz-Infrastruktur übertragen werden.

• Als privater Verbrauchen muss Blindleistung in der Regel nicht bezahlt werden.

• Als Industrieunternehmen wird Blindleistung mit speziellen Zählern gezählt und muss bezahlt werden.

• Um die Kosten zu senken, kann eine Kompensationsanlage betrieben werden.

• Frequenzhaltung -> globaler Indikator

• Spannungshaltung bzw. Blindleistungsbereitstellung -> lokaler Indikator

• Anlagenverhalten im Fehlerfall

• Frequenzhaltung -> globaler Indikator -> Wirkleistungsbilanz

• Spannungshaltung bzw. Blindleistungsbereitstellung -> lokaler Indikator -> Blindleistungsbilanz

• Der Leitwert und die Kapazitäten gegen Erde können (in Mittelspannungssystemen) vernachlässigt werden

• Die Impedanz der Induktivität ist erheblich größer als der Widerstand

• Erhöhung der Blindleistung führt zu erhöhtem Spannungsfall über der Leitung

• Blindleistung beeinflusst Spannungsverhalten maßgeblich!

• lassen sich durch eine parallel geschaltete Kapazität kompensieren

• durch den kapazitiven Strom wird der Blindleistungsstrom geringer und der Phasenwinkel wird geringer -> somit vergrößert sich der cosφ

• der Leitungswinkel ist der Phasenwinkel zwischen U1 und U2 und wird kleiner durch Kompensation

• Es ist die Leistung, bei der sich die Induktive und die kapazitive Blindleistung gegenseitig aufheben

• In diesem Fall wird die induktive Last durch die kapazitive Leitung kompensiert

• Somit ist die Spannung am Ende der Leitung gleich der Spannung am Anfang

• Synchrongeneratoren können sowohl Wirk- als auch Blindleistung bereitstellen

• ein erhöhter Erregerstrom führt zu einer erhöhten Polradspannung und damit zu einer erhöhten Blindstromversorgung

• Reihenkapazität zur Hochspannungsleitung

• somit kann die Spannung nahezu konstant und der Leitungswinkel nahezu zu null gebracht werden

  • insondere für lange Leitungen relevant

• die Spannung am Ende der Leitung liegt auf von kapazitiver Aufladung über der Spannung am Anfang der Leitung

• dieser Effekt kann reduziert werden, indem am Ende der Leitung eine Induktivität parallel zur Last angeschlossen wird

• Blindleistung kann nicht über weite Strecken übertragen werden (Spannungsfall)

• Die Spannungsregelung muss lokal verteilt werden!

• Eine dezentralere Stromerzeugung kann die Spannungsregelung verbessern – soweit die dezentralen Anlagen dazu in der Lage sind

• Unabhängig von der Erzeugung können Kompensationsanlagen bleiben

• Vielleicht werden sie aber nicht mehr benötigt

• Mikroökonomie

  • Einzelne private Haushalte und Unternehmen

  • Wie werden wirtschaftliche Entscheidungen getroffen?

  • Wechselwirkungen zwischen individuellen Entscheidungen und Märkten

• Makroökonomie

  • Betrachtung ganzer aggregierter Sektoren

  • Gesamtwirtschaftliche Analyse

  • Beschreibung von Wirtschaftskreisläufen

• Der maximale Wert, den eine Konsument:in zu zahlen bereit ist, minus dem Marktpreis ist die Konsumentenrente

• Der Marktpreis minus den tatsächlichen Grenzkosten, die eine Produzent:in aufbringen muss, ergibt die Produzentenrente

• Die Wohlfahrt WF ist die Summe aus Konsumentenrente KR und Produzentenrente PR

  • 𝑊𝐹 = 𝐾𝑅 + 𝑃𝑅

• Bei einem Marktgleichgewicht wird die Wohlfahrt maximal

• Eigenschaften eines perfekten Marktes:

  • Viele Konsument:innen und viele Produzent:innen

  • Einheitliches Gut

  • Alle Akteur:innen haben vollständige Informationen

  • Keine Einstiegs- und Ausstiegshürden

• Monopolmarkt:

  • eine Akteur:in bestimmt den Preis

• Oligopol:

  • wenige Akteur:innen bestimmen den Preis

• wenn „zu viel“ Strom aus EE vorhanden ist, sorgen Must-Run Bedingungen für negative Strompreise

• Aufgrund negativer Strompreise werden EE abgeschaltet werden

• In Zukunft ist häufiger mit negativen Preisen zu rechnen

• Negative Strompreise sorgen für Erlösminderungen bei EE und Ressourcenverschwendung

• Abschaltungen sind ökonomisch nicht effizient

• Auskopplung Wärmversorgung in KWK

• Regelleistungsvorhaltung

• Spannungshaltung und Blindleistungserbringung

• Vorhaltung Redispatchkapazitäten

• Schwarzstartfähigkeit

• Kurzschlussleistung

• Opportunitätskosten (Anfahrtsdauer, Abfahrtsdauer, Mindeststillstand)

• Eigenverbrauch

• Mindestbetriebszeit

-> Führen zu preisunelastischem Betrieb

• Die beiden Knoten gleichen sich wie zwei Märkte einander an, bis die Leitung max. ausgelastet ist

• Es ergibt sich ein Netzengpass (congestion)

• Die teureren Kraftwerke an Knoten 2 übernehmen die restliche zu deckende Last

• An beiden Knoten stellt sich ein unterschiedlicher Preis ein

• Die Gewinne durch den Handel bezeichnen wir als Netzengpasserlöse/congestion rent

• Es gilt: Je größer der Netzengpass, desto größer der Preisunterschied (und umgekehrt)

• Mit größerem Netzengpass können die ÜNB eine höhere Rente beziehen

• Mit größeren Übertragungskapazitäten können die ÜNB größeren Mengen handeln

• Es gibt einen „sweet spot“ für die ÜNB, um ihre Rente zu maximieren

• Die Gewinne durch den Handel bezeichnen wir als Netzengpasserlöse/congestion rent

• Es gilt: Je größer der Netzengpass, desto größer der Preisunterschied (und umgekehrt)

• Mit größerem Netzengpass können die ÜNB eine höhere Rente beziehen

• Mit größeren Übertragungskapazitäten können die ÜNB größeren Mengen handeln

• Es gibt einen „sweet spot“ für die ÜNB, um ihre Rente zu maximieren

• alle Kraftwerke speisen entsprechend ihrer vorgegebenen Leistung nach Merit Order ein (Dispatch)

• Es entsteht eine Überlastung der Leitung zwischen k0 und k1

• Um die Überlastung der Leitung zu verhindern, verändern die Kraftwerke ihre Einspeisung (Redispatch)

• Da nun nicht mehr die Merit-Order eingehalten wird, entstehen Kosten

• Diese Kosten werden über Netzentgelte umgelegt

• Netzengpassmanagement gehört zu den Systemdienstleistungen

• Redispatch macht den größten Teil der Kosten aus

• 2023: 2,367 Milliarden Euro

• in Energiesystemen mit hohem Anteil volatiler EE benötigen wir insbesondere räumliche (Netze) und zeitliche (Speicher) Flexibilitäten

• Flexibilitäten bieten dem Energiesystem die Möglichkeit Energiemengen zu „verschieben“

• Als Faustregel gilt: Je stärker ein Energiesystem gekoppelt wird, desto höher ist der Grad an Flexibilisierung

• Flexibilitäten bieten dem Energiesystem die Möglichkeit Energiemengen zu „verschieben“

• Je mehr Sektoren gekoppelt werden, desto besser kann überschüssige Energie zeitlich und räumlich verschoben werden und senkt damit die Gesamtkosten

• Durch DSM können Flexibilität auch durch Lasten erbracht werden

• Lastverschiebung sorgt für Kostenminimierung

• DSM kann sowohl räumlich als auch zeitlich reagieren

  • Netzentlastung

  • Ersatz für Speicher

• Genauso wie andere Flexibilitäten sorgt DSM für ein „Ausbalancieren“ von Marktpreisen, in dem die Stromnachfrage von Marktzuständen mit hohen Kosten zu Marktzuständen mit niedrigen Kosten verschoben werden

• Die Marktpreise der unterschiedlichen Zustände gleichen sich an

• Die Preiselastizität der inversen Nachfragefunktion steigt

• Inverse Nachfragefunktion mit höherer Preiselastizität, aufgrund größerem Potenzial zur Lastverschiebung oder besserer zeitlicher und räumlicher Flexibilitäten (Speicher und Netze)