Digital Twin und Szenario-basierte Netzplanung
Netzbetreiber wie die NGN stellt die Energiewende vor große Herausforderungen. Mehr Wärmepumpen, mehr Wallboxen, mehr PV-Anlagen könnten die Stromnetze an ihre Belastungsgrenzen bringen. Die bisher einzige Lösung: Das Stromnetz muss mit geschätzten Kosten von ca. 750 Mio. Euro fast verdoppelt werden.
Die NGN hat gemeinsam mit der Firma OmegaLambdaTec eigene Messungen und Berechnungen unternommen und ist zu ganz anderen Ergebnissen gekommen. In den Hochlaufszenarien, die unter anderem als Planungsgrundlage dienen, senkt sich der Investitionsbedarf um 90 Prozent!
Die bisherigen konventionellen Ansätze mit pauschalen Annahmen in Teil- oder Modellnetzen sprechen von einer Duplizierung des Netzes mit Kosten von 750 Mio. Euro.
Die Detailanalyse der realen Netze mit Hochlaufszenarien zeigt nun einen deutlich reduzierten, umsetzbaren Ausbaubedarf von 10 Prozent und geschätzten Kosten von „nur“ noch 75 Mio. Euro.
Vorgehen im Detail - Energiewende in 3 Schritten
Durch die Digitalisierung des Strom-Verteilnetzes mit „GridCal“ kann die NGN in Echtzeit darstellen, wie die realen Lastflüsse in unseren ONS laufen. Gewissermaßen kann die NGN die Energiewende „sehen“.
Schritt 1
Im ersten Schritt wurden umfangreiche Daten aus verschiedenen Quellen gesammelt
- GIS- / Netzmodell-Daten
- PV, WP, EV –Bestandsdaten
- Verbrauchsdaten
- Öffentliche Marktdaten
- Gebäudedaten
- Sozio-ökonomische Daten
Aus diesen Daten baute OmegaLambdaTec zunächst Entwicklungsmodelle mit Vorhersagen für den Markthochlauf neuer PV-Anlagen, Wärmepumpen und E-Fahrzeuge auf.
- Globalszenarien für den zukünftigen Hochlauf von PV, Wärmepumpen, E-Mobilität bis 2050 in 5-Jahresschritten
- Regionalisierung zur Abbildung der Entwicklung im Netzgebiet der NGN
- Lokalisierung zur KI-gestützten Zuweisung neuer Erzeuger und Lasten auf einzelne Hausanschlüsse
Schritt 2
Im zweiten Schritt baute OmegaLambdaTec einen Digitalen Zwilling als Modell für den aktuellen Netzzustand:
Erstellung anhand von GIS-Daten
- Aufbereitung und Datenkorrektur
- Erstellung eines rechenfähigen Netzmodells
- Lastflussrechnung für den Ist-Netzzustand
Modellierung spezifischer Lastprofile
- E-Ladevorgänge: stochastische Modellierung einzelner Ladevorgänge
- Wärmepumpen: Basierend auf Wärmebedarf und COP-Modell
- PV-Anlagen: Berücksichtigung von Wetterdaten, Dacheigenschaften und PV-Potenzial
Schritt 3
Im dritten Schritt folgte Szenarien-Simulationen und die Berechnung flexibler Szenarien für den zukünftigen Netzzustand
- Integration der Entwicklungsmodelle in den Digitalen Zwilling zur Abbildung der Last- und Einspeiseentwicklung auf Hausanschlussebene
- Szenarienfälle Berücksichtigung von: Lastfall, Einspeisefall
- Lastflussrechungen für alle Zukunftsszenarien für mehrere Stützjahre bis 2050
- Bestimmung von Grenzwertverletzungen Leitungsbelastung, Spannungsbandverletzung, Trafobelastung
Die Detailanalyse unserer realen Netze mit Hochlaufszenarien zeigt nun einen deutlich reduzierten, umsetzbaren Ausbaubedarf. Unsere gemeinsame Vision: Validierung und Skalierung durch kontinuierlichen Realitätsabgleich
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