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Innovatives Klimaschutzteilkonzept „Dezentrale Stromversorgung und zeitsynchroner Verbrauch im Landkreis Cochem-Zell“

Projektdetails

Projekt­Beschreibung

Im Rahmen des innovativen Klimaschutzteilkonzeptes wurden lastganggerecht Stromeinspeisung und  -ausspeisung gegenübergestellt und Maßnahmen entwickelt, um die regenerative und regionale Stromversorgung aus Erneuerbaren Energien zu erhöhen und an Verbraucher des Landkreises zu verteilen. Der bisher rein bilanziell über das Jahr betrachtete Erneuerbare-Energieanteil in Cochem-Zell beträgt >100% und wurde im Projekt lastganggerecht in näherungsweise 15-Minuten-Zeiteinheiten untersucht. Das Ergebnis: der vor Ort produzierte Strom aus EE- und KWK-Anlagen kann auch bei dieser genaueren Betrachtung noch 66 % des Stromverbrauchs im Landkreis Cochem-Zell decken.

Zur Maßnahmenentwicklung wurden gemeinsam mit dem „unser-klima-cochem-zell e.V.“ und den im Landkreis tätigen Netzbetreibern über weitere Akteure wie Wind- und Biogasanlagenbetreiber, Industrie- und Gewerbeunternehmen sowie kommunale Einrichtung, bspw. der Trink- und Abwasserbereich, diskutiert und für das Ziel einer lastganggerechten Versorgung untersucht. Es wurde erarbeitet, welche Akteure bei der Strategie einer dezentralen Stromversorgung und einem zeitsynchronen Verbrauch Wirkung zeigen können.

Zum Ende des Projektes entstanden Handlungsempfehlungen, die die nächsten Schritte zur Umsetzung einer lastganggerechten, Erzeugung wie auch Verbrauch, Versorgung beschreiben.

Projektsteckbrief

 

Art

Auftrag

Projektzeitraum

01.03.2017 – 28.02.2018

Gefördert von

Nationale Klimaschutzinitiative des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit

Leistungen

  • Energiespeicherung und Flexibilität
  • Klimaschutzkonzepte
  • Märkte für Virtuelle Kraftwerke

Ziel

Für das erfolgreiche Umsetzen der Energiewende müssen bereits seit Längerem sowie in den kommenden Jahren einige Herausforderungen bewältigt werden. Diese Herausforderungen ergeben sich v.a. durch den zunehmenden Anteil an Erneuerbaren Energien in der Erzeugungsstruktur. Weitere Herausforderung ist die Zunahme elektrischer Verbraucher, wie Elektromobilität und die zunehmende Wärmeerzeugung mit elektromotorischen Wärmepumpen sowie auch anderen elektrischen Heizsystemen. Die Energieversorgung in Deutschland weißt seit 2016 einen Anteil von Erneuerbaren von etwa 30 % aus. Für die Stabilität der Versorgungssicherheit ist es zukünftig wichtig, Erzeugung und Nachfrage flexibel aufeinander abstimmen zu können. Es wird immer wichtiger Lösungen zu finden, die die fluktuierenden Erneuerbaren in die bestehenden Strukturen einbinden, um die ebenso individuelle und schwankende Nachfrageseite ausreichend bedienen zu können.

Die zukünftige Versorgungssicherheit lässt sich insbesondere durch das intelligente Verschalten von Last-Flexibilität und Speicherlösungen erreichen. Innerhalb des Weges, von Erzeugung und Speicherung über Verteilung bis hin zum Verbrauch, gibt es verschiedenste Ansätze Flexibilität in die schwankende Erzeugungs- und Verbrauchsstruktur einzubringen. Es bedarf also zusätzlich zur Hebung von Flexibilität  eine moderne Informations- und Kommunikationsstruktur, welche die Flexibilitäten (Erzeuger, Speicher und Verbraucher) verschaltet und gebündelt Wirkung erzielen lässt.

Durch die dezentrale Verteilung der Erzeugungseinheiten (PV, KWK, Wind, …) sollten diese Lösungen nicht nur auf übergeordneter Ebene (Übertragungsnetz, zentral), sondern ganzheitlich, über alle Ebenen und über dortige Akteure, betrachtet werden. Hier setzt die Initiative des Landkreises Cochem-Zell an die Zielsetzung, Erzeugung und Verbrauch aufeinander abzustimmen, lokal zu lösen. Die im Landkreis Cochem-Zell installierten Leistungen, ob fluktuierende wie auch grundlastfähige Quellen, sollen die Vor-Ort anfallende Nachfrage zu großen Teilen bzw. vollständig decken. Ein Ansatz der den lastganggerechten Gedanken innerhalb des Landkreises verfolgt und die Motivation zu nachfolgend bearbeiteten Klimaschutzteilkonzept gegeben hat.

Ergebnis

Zu Beginn des Projektes wurde eine Strom- und CO2e-Bilanzierung für das Jahr 2015 auf Basis von ¼-Werten im Landkreis vorgenommen. Diese Bestandsaufnahme ließ eine Aussage zur lastganggerechten Deckung im Landkreis Cochem-Zell zu. Bereits 66 % des Verbrauchs können lastganggerecht, also Deckung des Verbrauchs pro 15-Minuten, durch lokale erneuerbare Energie und somit CO2e-armer als durch den derzeitigen bundesdeutschen Strommix gedeckt werden.

Flexibilisierung wird immer mehr notwendiger, um die fluktuierenden Erneuerbaren Energien in das lokale, aber auch bundesweite, Stromnetz zu integrieren und einen Beitrag zum Ausbau der Erneuerbaren Energien und zur Netzstabilität zu leisten. Dadurch wird der Bundesstrommix und somit der Einsatz von Strom bundesweit grüner und emissionsärmer.

Die dezentrale Erzeugung und das Abstimmen mit dem Verbrauch (durch Flexibilität) ermöglicht eine Erhöhung der Eigenstromnutzung vor Ort und reduziert Transformations- und Transportverluste. Zusätzlich kommt es zu positiven Einzeleffekten. Beispielsweise ermöglicht der Einsatz von Power-to-Heat Anlagen eine Vermeidung von Emissionen durch brennstoffbefeuerte Wärmeerzeuger (v.a. Verdrängung durch Einsatz von Heizöl) sowie die Einbindung der entstehenden Stromüberschüsse aus erneuerbaren Energien. Weiterhin lassen sich durch gebündelte, flexible Anlagen Abregelungen von CO2armen erneuerbaren Einspeisern umgehen sowie die Integration zusätzlicher Verbraucher, wie bspw. Elektromobilität durch „grünen“ Überschussstrom realisieren. All das stärkt zudem die lokalen (Infra-) Strukturen und lässt lokale Akteure an der Wertschöpfung teilhaben.

Ergänzend zur Umsetzung des Masterplans 100% Klimaschutz mit dem Schwerpunkt der Wärmewende, dem Ausbau und Zusammenschluss von steuerbaren Batteriespeichern im Landkreis, den Cochem-Zellern Energiedörfern sowie vielen weiteren bereits aktiven Handlungsfeldern wurde ein mögliches Konzept zur Umsetzung eines virtuellen Kraftwerks sowie Wege und Möglichkeiten zur Eigenstromoptimierung erarbeitet und dokumentiert. Dabei wurden viele Einflussfaktoren benannt, die es bei einer Umsetzung zu beachten gilt. Ein möglicher Weg ist die Schaffung eines rechtlichen Rahmens über eine Energiegenossenschaft, die über diverse Partner, wie bspw. einen Vermarktungsdienstleister, die eine lokale Lösung aufbaut, die das Bündeln der Erzeuger, Verbraucher und Speicher im Landkreis zulässt. Das Marktumfeld gestaltet sich aktuell sehr volatil und stetig ändernd, sodass eine klare Aussage zur Wirtschaftlichkeit im Detail nicht möglich ist. Der Regelenergiemarkt hat in den letzten Jahren Erlösseitig stetig abgenommen, in Verbindung mit anderen Märkten, wie bspw. dem kurzfristigen Börsenhandel (Day-Ahead und Intraday), sowie interne Kosteneinsparprojekte der einzelnen Akteure (Anlagenbetreiber, (Industrie-) Betriebe  lassen sich jedoch auch heute und in Zukunft wirtschaftlich tragbare Konzepte zu.

Das frühzeitige Aufstellen einer intelligenten Steuerungsinfrastruktur sowie dessen Bündelungsmanagement schafft die Möglichkeit der Erfahrungssammlung und berücksichtigt, das mit der zunehmenden Einspeisung erneuerbarer Energien vermehrt diskutiert wird, wie ein  Abregeln von Einspeisern umgangen werden kann sowie die Integration zusätzlicher Verbraucher, wie bspw. Elektromobilität ermöglicht werden kann. Es bleibt derzeit offen, ob es gesetzlich oder marktlich organisierte Ansätze geben wird, die eine ausreichende Basis an Flexibilität zur Integration der Erneuerbaren sowie der zusätzlichen Verbraucher zulässt. Aktuell wird über das BDEW- Ampelphasenkonzept beschrieben, wie in der gelben Phase eine freiwillige, auf vertraglicher Basis festgelegte, Anforderung von Flexibilität durch den Netzbetreiber an den Anbieter erfolgen kann. Auf diese kommenden Märkte, ob gesetzlich über Kostenerstattung oder wettbewerblich über den Markt organisiert, bereitet sich der Landkreis Cochem-Zell durch den Aufbau eines virtuellen Kraftwerks vor.

Kurzbericht

Partner

Landkreis Cochem-Zell
Innogy SE
Energieversorgung Mittelrhein AG

Ansprech­partner

Prof. Dr.-Ing. Ralf Simon
Prof. Dr.-Ing. Ralf Simon Wissenschaftliche Projektleitung simon@tsb-energie.de
Michael Münch
Michael Münch stellv. Leitung Geschäftsbereich Transferstelle Bingen (TSB) muench@tsb-energie.de
Florian Schulz
Florian Schulz f.schulz@tsb-energie.de

Projekten

  • Fortschreibung Klimaschutzkonzept Stadt Bingen 2023

    Klimaschutzkonzepte dienen der Ermittlung von Energieeinsparpotenzialen z.B. innerhalb einer Verbandsgemeinde oder einer Stadt. Sie bilden eine richtungsweisende Entscheidungsgrundlage für die entsprechenden Entscheidungsträger, Maßnahmen zur Energieeinsparung innerhalb der Gebietskörperschaft umzusetzen.

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  • MaHYnzExperts - Mainz

    Die Landeshauptstadt Mainz verfolgt das Ziel idealerweise bis zum Jahr 2035 klimaneutral zu werden und besitzt daher bereits zahlreiche Aktivitäten im Bereich innovativer Wasserstoffanwendungen. Durch die Förderung als HyExperts soll ein übergreifende Wasserstoffkonzept Mainz in Kooperation mit Partnern entstehen.

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  • Machbarkeitsstudie "Wärmeversorgung eines Neubaugebietes in Herxheim (Pfalz)"

    Wie kann die Wärmeversorgung des Neubaugebietes ökologisch und wirtschaftlich gestaltet werden? Welche rechtlichen Möglichkeiten gibt es für die Umsetzung? Im Spannungsfeld zwischen Wirtschaftlichkeit, Klima- und Wärmeschutz war es das Ziel der Gemeinde, eine zukunftsgerechte Versorgung zu ermöglichen. Um dabei den Klimaschutz bestmöglich bereits bei der Planung des Neubaugebietes zu berücksichtigen, wurde die Studie beauftragt mit dem Ziel, mögliche Varianten für eine Wärmeversorgung auf Basis Erneuerbarer Energien zu untersuchen.

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  • Pilotprojekt "1000 klimaneutrale Gebäude im Landkreis Mainz-Bingen"

    Der Landkreis Mainz-Bingen wird seine Klimaschutzmaßnahmen intensivieren. Im Rahmen des Projektes sollen Erfahrungen aus der Schweiz für die Umsetzung des effektiven Einsatzes von Wärmepumpen mit Erdsonden für die Wärmeversorgung von Bestandsgebäuden in den Landkreis übertragen werden.

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  • Potenziale und Grundlagen für eine grüne Wasserstoff-Strategie für Rheinland-Pfalz

    Grüner Wassertoff aus Erneuerbaren Energien soll die Energieversorgung der Zukunft gestalten. Wo liegen die Potenziale und wo steht Rheinland-Pfalz?

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  • Mikromobilität für Mainz

    Wie können E-Scooter als CO2-Reduzierungsprogramm fungieren? Hierzu wird im Rahmen dieser Erstanalyse eine Umfrage durchgeführt.

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  • EnEff:Stadt: Demonstrationsprojekt "Quartiers-Strom-Wärme-Optimierung (Q-SWOP)"

    Integrative Planung und messtechnisch begleitete Umsetzung von dezentralen Energieversorgungskonzepten in mehreren Modellquartieren

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  • TSB-Stromwende-Ready-Check

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  • Monitoring zum Solar-Speicher-Programm

    Im Rahmen des Förderprogrammes des MUEEF

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  • Vevide - Branchenanalyse

    Wir helfen rheinland-pfälzischen Unternehmen dabei, ihre energiewirtschaftliche Strategie mit Blick auf die kommenden Veränderungen im Energiebereich auszulegen. Heute gelebte Strukturen und gesetzte Strategien können im Laufe aktueller und zukünftiger Entwicklung stark an Bedeutung verlieren. Bereiten Sie sich auf die weiteren Entwicklungen im Strommarkt vor und stellen Sie sich schon heute flexibel auf.

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  • Wissenschaftliche Begleitung "Grubenwasserwärmenutzung zur Beheizung des Rathauses der Verbandsgemeinde Bad Ems"

    Die wissenschaftliche Begleitung des Umsetzungsprojekts im Rathaus reicht von der Feinkonzeption über die Umsetzungsbegleitung bis hin zur Evaluation der Erfolge des Projekts. Da in Rheinland-Pfalz im großen Maß Potenziale durch thermale Gruben- und Mineralwässer vorzufinden sind, wird die Übertragbarkeit auf andere Standorte anhand der Erkenntnisse diskutiert und vor anderen Akteuren dargestellt.

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  • Integriertes energetisches Quartierskonzept (KfW 432) der OG Fürfeld

    Mit dem integrierten Quartierskonzept wird für die Ortsgemeinde Fürfeld ein Handlungsleitfaden zur Reduktion des Energieeinsatzes und zur Erhöhung der Energieeffizienz im Quartier erarbeitet.

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  • Innovatives Klimaschutzteilkonzept „Dezentrale Stromversorgung und zeitsynchroner Verbrauch im Landkreis Cochem-Zell“

    Mit der Erstellung des Konzepts wurde über eine Analyse des Projektraums „Landkreis Cochem-Zell“ ein Weg aufgezeigt lokale Erzeugung und Verbrauch in Einklang zu bringen. Ziel war es neben einer lastganggerechten Strom- und CO2-Bilanzierung (15-minütige-Auflösung) erste Maßnahmen zur lastganggerechte Synchronisierung durch eine Vernetzung und Steuerung dezentraler Stromerzeugungsanlagen und lokalen flexiblen Verbrauchslasten zu identifizieren.

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  • Konzeptionierung eines kurzfristig umsetzbaren Modellprojekts „Smart City“ – intelligente, vernetzte Städte in Rheinland-Pfalz

    Wir unterstützen Sie in dem vielfältigen Themenspektrum „Smart City“, indem wir gemeinsam zukunftsweisende Szenarien und Strategien Ihre Region in den verschiedenen Aktionsfeldern entwickeln.

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  • Masterplan 100 % Klimaschutz für die Verbandsgemeinde Sprendlingen-Gensingen

    Mit der Erarbeitung des Masterplans 100 % Klimaschutz für die Verbandsgemeinde Sprendlingen-Gensingen wird eine nachhaltige Klimaschutzstrategie geschaffen, um das ambitionierte Ziel, bis 2050 die CO2e-Emissionen um mindestens 95 % zu reduzieren und den Endenergieverbrauch zu halbieren, zu erreichen.

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  • LifeKom

    Lastganggerechte Integration fluktuierender Energieträger in rheinland-pfälzischen Kommunen (LifeKom)

    Für eine lastganggerechte Stromversorgung mit lokaler Stromerzeugung gilt es sowohl die regenerative und oft fluktuierende Stromerzeugung als auch die Flexibilisierung der Stromerzeuger und großen Stromverbraucher technisch, betriebswirtschaftlich und volkswirtschaftlich zu bewerten und in das Elektrizitätsnetz zu integrieren sowie anzupassen. Notwendig hierfür ist der Aufbau von Energienetzwerken, die Energieverbraucher, Energieerzeuger und Speicher intelligent untereinander verbinden und interoperabel machen. LifeKom untersucht die Machbarkeit und Wirkung einer intelligenten Verknüpfung im Netzgebiet der enm.

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  • Designetz

    Baukasten Energiewende - Von Einzellösungen zum effizienten System der Zukunft

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  • Regionalisierung der Energieversorgung auf Verteilnetzebene am Modellstandort Kirchheimbolanden (RegEnKibo)

    Im Rahmen der Energiewende wird die bisher zentrale Energieversorgung durch eine zentrale, stark schwankende Einspeisung von Erneuerbaren Energien in die Stromnetze abgelöst und die Energieversorgung dadurch auf die Verteilnetzebene hin verlagert. Das Forschungsprojekt baut darauf auf und untersucht, wie eine Regionalisierung der Energieversorgung auf Verteilnetzebene erreicht werden kann.

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  • Forschungsprojekt ARRIVEE

    Ziel des Verbundvorhabens ARRIVEE ist die Integration von Kläranlagen mit separater, anaerober Schlammstabilisierung in ein optimiertes Regelenergie- und Speicherkonzept.

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  • Zukunft­sorientierte Einbindung von rheinland­pfälzischen Abwasser­reinigungs­anlagen mit Faulungstechnik in die Energiewende (ZEBRAS)

    In diesem Förderprojekt wird die Nutzung des Faulgases von Kläranlagen in dem Gesamtkontext Energiewende, abgehoben von der üblichen Eigenstromerzeugung von Kläranlagen erörtert.

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  • Energiedörfer im Landkreis Cochem-Zell - Integrierte Quartierskonzepte

    Die Erarbeitung eines Integrierten Energetischen Quartierskonzeptes ist für uns ein umfassender und vor allem interdisziplinärer Vorgang. Nur durch eine umfangreiche Beteiligung können energetische Sanierungsansätze auf Quartiersebene einen klimaschutzrelevanten Ansatz liefern.

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  • Energiekonzept für ein SB-Warenhaus

    SB-Warenhäuser verfügen über komplexe Anlagentechnik, deren Zusammenspiel Potenzial der Energieeinsparung ermöglicht. Kann eine zentrale Kälteanlage für die Kühltheken Wärme für Warmwasser in der Metzgerei liefern? Ist genügend Abwärme bei den Backöfen nutzbar, um in die Heizung einzuspeisen? Wenn das nicht umgesetzt ist, kann ein BHKW wirtschaftlich betrieben werden?

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  • Vevide - "Aufbau eines Verbundes dezentraler Stromspeicher verschiedenster Art zu einem virtuellen Energiespeicher"

    Vevide - Aufbau eines virtuellen Energiespeichers

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  • Entwicklung von Strategien zur zukünftigen Energie­versorgung industrieller Standorte (Boehringer Ingelheim)

    Die Entwicklung von Strategien zur zukünftigen Energieversorgung industrieller Standorte ist eine zentrale Aufgabe, mit der sich Unternehmen, bedingt durch die Energiewende, beschäftigen müssen. Wie eine sichere, ökologische und wirtschaftliche Versorgung gestaltet werden kann, zeigt die durchgeführte Studie, die im Auftrag der Boehringer Ingelheim GmbH erstellt wurde.

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  • Energie­wirtschaftliche Optimierung und Virtuelle Kraftwerke in der Trinkwasser­versorgung am Beispiel der Stadtwerke Trier

    Forschungs- und Demonstrationsvorhaben zur Untersuchung von zeitlichen Flexibilitäten in Trinkwasserversorgungssystemen am Beispiel der Stadtwerke Trier.

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  • Klimaschutz­konzept Stadt Ingelheim

    Mit der Erarbeitung des Klimaschutzkonzepts und der Klimaschutzteilkonzepte erhält die Klimaschutzarbeit der Stadt Ingelheim eine Planungs- und Entscheidungsgrundlage, um die Klimaschutzstrategie der Stadt Ingelheim hin zur Null-Emissionsstadt konzeptionell, vorbildlich und nachhaltig zu gestalten.

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  • Integriertes Klimaschutz­konzept für den Landkreis Mayen-Koblenz und seine Kommunen

    Mit der Erarbeitung des Integrierten Klimaschutzkonzeptes für den Landkreis Mayen-Koblenz und seine Kommunen soll ein Umsetzungswerkzeug geschaffen werden, um die zukünftige Klimastrategie konzeptionell, vorbildlich und nachhaltig zu gestalten.

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