eXtremOS – Wert von Flexibilität im Kontext der europäischen Strommarktkopplung bei extremen technologischen, regulatorischen und gesellschaftlichen Entwicklungen

Partner Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik – TUM (Prof. Wagner)
Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.
Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse – Karlsruher Institut für Technologie (Prof. Grunwald)
Agora Energiewende
Förderer Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Zeitraum Januar 2018 bis März 2021
Ansprechpartner M.Sc. Soner Candas

Übersicht über das Projekt eXtremOS

Der Ausbau der erneuerbarer Energien in ganz Europa führt dazu, dass die Bereitstellung von Flexibilität über den internationalen Austausch von Energie eine zentrale Rolle im Energiesystem spielt. Aufgrund der zentralen Lage Deutschlands sind deshalb die Entwicklungen in den Nachbarländern und die Analyse dieser Auswirkungen auf Deutschland von besonderer Bedeutung. Ein zentraler Aspekt des Projektes „eXtremOS“ liegt daher darin, die Untersuchungen in erster Linie für solche Szenarien durchzuführen, die extremen Entwicklungen aus regulatorischer, wirtschaftlicher und technischer Sicht zu berücksichtigen. Unter anderem zeigen die möglichen extremen Entwicklungen sich in Formen von Durchbrüchen neuer Technologien oder starker Kostenreduktionen bestehender Technologien, kurzfristigen politischen Entscheidungen wie CO2-Besteuerung oder Technologieverbote, und Wechsel in gesellschaftlichen Tendenzen wie Konsumverhalten.

Als Ergebnis soll das Projekt „eXtremOS“ Aussagen zum Wert von Flexibilität im Spannungsfeld zwischen Bedarf und Angebot liefern, die auch Einflüsse der europäischen Strommarktkopplung sowie von extremen technologischen und regulatorischen Entwicklungen berücksichtigen. Dafür werden die bestimmenden Extrementwicklungen identifiziert, eine umfangreiche Datenbasis für Nachbarenergiesysteme aufgebaut, die bestehenden Modelle erweitert und folglich Schlüsse aus verschiedenen Zukunftsbildern gezogen.

Im Rahmen des Projektes setzt der ENS seine Kompetenzen im Bereich der linearen Optimierung ein und entwickelt eine flexible Dekompositionsumgebung zur Reduktion von Rechenzeiten in Energiesystemmodellen.

Projektergebnis

Als Ergebnis des Projekts eXtremOS wurde das Optimierungsframework des Lehrstuhls ENS "urbs" um eine Dekompositionsmethode erweitert. Das Repository von urbs mit den implementierten Methoden kann unter folgendem Link aufgerufen werden:

https://github.com/tum-ens/urbs/tree/extremos

 

Eine ausführliche Dokumentation und ein Tutorial zur Anwendung der Dekompositionsmethode finden Sie unter folgendem Link:

https://urbs.readthedocs.io/en/extremos/admm.html

 

Zudem wurde eine MATLAB-basierte Dekompositionsschnittstelle entwickelt, die mit dem Energiesystemmodellierungsframework ISAaR integriert wurde. Das Repository von dieser Dekompositionsschnittstelle kann unter folgendem Link aufgerufen werden:

 https://github.com/tum-ens/admmatlab   

Auch ein MOOC (Massive Open Online Course) über "Dekompositionsmethoden in Energiesystemmodellierung" ist in Rahmen des Projekts eXtremOS entstanden. Dieses ist unter dem folgenden Link aufrufbar:

MOOC "Decomposition methods in energy system modelling"

Veröffentlichungen

  • Candas, Soner; Guminski, Andrej; Fiedler, Claudia; Pellinger, Christoph; Orthofer, Clara Luisa: Meta-analysis of country-specific energy scenario studies for neighbouring countries of Germany. 16th IAEE European Conference, 2019
  • Candas, Soner; Zhang, Kai; Hamacher, Thomas: A Comparative Study of Benders Decomposition and ADMM for Decentralized Optimal Power Flow. 2020 IEEE Power Energy Society Innovative Smart Grid Technologies Conference (ISGT), 2020