EnERgioN

Kompetenztandem forschte zu Erzeugung, Speicherung und Vermarktung von erneuerbaren Energien in der Region Nord

Wohin mit dem Ökostrom, wenn die Netze gesättigt sind? Erneuerbare Energien aus Wind oder Sonne sind von Natur aus unbeständig, denn der Strom wird nicht immer genau dann produziert, wenn er gebraucht wird. Das Kompetenztandem EnERgioN (Erneuerbare Energien in der Region Nord) ging der Frage nach, wie sich regionaler Strom aus erneuerbaren Energien besser in der Region speichern und verteilen lässt. Dafür prüfte das interdisziplinäre Forschungsteam Geschäftsansätze zu virtuellen Kraftwerken, die kleine, dezentrale und häufig von Privatpersonen betriebene Stromerzeuger zusammenschalten sollten. Die virtuellen Kraftwerke verknüpften Versorgungsunternehmen, Netzbetreiber und Konsumenten. Sie koordinierten Erzeugung, Speicherung und Verbrauch von Energie. Für die Analyse der Daten wurde ein Demonstrator errichtet, der aus einer Simulationssoftware, programmiert mittels MATLAB, und aus Hardwarekomponenten zur Visualisierung der Ergebnisse bestand.

EnERgioN kooperierte mit vielen Stadtwerken. Die Forscher untersuchten technische, rechtliche und betriebswirtschaftliche Fragen. Wissenschaftlich geleitet wurde EnERgioN von Prof. Dr. Heinrich Degenhart, Experte für Finanzierung und Finanzwirtschaft, Prof. Dr. Thomas Schomerus, Experte für Energie- und Umweltrecht, sowie Prof. Dr. Detlef Schulz, Experte für Elektrische Energiesysteme an der Helmut-Schmidt-Universität in Hamburg. Als internationale Tandempartner fungierten Prof. Dr. Birgitte Egelund Olsen, Prof. Dr. Sanford Gaines und Prof. Dr. Marjan Peeters.

Um den Bedürfnissen der Abnehmer zu entsprechen, war es von großer Bedeutung, die dezentral produzierte Energie teilweise zu komplexen Energieprodukten zu bündeln. Dabei musste das virtuelle Kraftwerk entsprechend der technischen und rechtlichen Rahmenbedingungen ausgerichtet werden. Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit mussten aufgrund der schnellen Entwicklungen im Energiebereich auch die in Zukunft zu erwartenden technischen Innovationen und rechtlichen Änderungen beachtet werden.

Dafür sollte in der Inkubator-Region Nordostniedersachsen eine Dienstleistungsgesellschaft aufgebaut werden, die sich mit der regionalen Gewinnung, Speicherung und Vermarktung erneuerbarer Energien beschäftigen sollte.

Projektziele

Virtuelle Kraftwerke bieten die Chance, den Bedarf an zentralen Energieausbauten zu verringern. Je mehr die Energieversorgung von den Regionen getragen wird, desto weniger sind große Lösungen wie Offshore-Windenergie und der Ausbau der Übertragungsnetze erforderlich. Das Kompetenztandem zeigte mittels des Demonstrators (Simulationssoftware) auf, in welchem Maße regionale Akteure schon heute in der Lage sind, Verantwortung für das Energiesystem zu übernehmen, und so signifikant zum Gelingen der Energiewende in Deutschland und Europa beitragen.

Umsetzung

EnERgioN ist im Februar 2012 gestartet. In einer ersten Projektphase haben die Wissenschaftler eine Basisvariante des Simulationstools erstellt und für den Demonstrator getestet. Zudem untersuchten sie eine regionale Speicherkomponente – die Nutzung des Elbe-Seitenkanals mit seinen beiden Abstiegsbauwerken in Uelzen und Scharnebeck zur Pumpspeicherung. Gegenstand der zweiten Phase waren die Identifikation potenzieller Geschäftsansätze sowie die Definition von Szenarien. Die Applikationen wurden zu Themenclustern zusammengefasst. Anschließend wurden die Anwendungen mit den Praxispartnern analysiert. Hierzu wurde erhoben, welche technischen und rechtlichen Besonderheiten beachtet werden mussten und inwieweit die Ansätze wirtschaftlich tragfähig waren, auch unter verschiedenen Annahmen hinsichtlich der Rahmenbedingungen. Das Projekt lief bis Mitte 2015.

Teilprojekt Pumpspeicherkraftwerk im Elbe-Seitenkanal: Fragen und Antworten

  • Was wurde erforscht?
  • Was ist das Forschungsergebnis?
  • Was ist das Besondere daran?
  • Wem nutzt das am meisten?

Teilprojekt Pumpspeicherkraftwerk im Elbe-Seitenkanal: Fragen und Antworten

Was wurde erforscht?

Im Teilprojekt Pumpspeicherkraftwerk im Elbe-Seitenkanal wurde der Frage nachgegangen, inwieweit das bestehende Netz der Bundeswasserstraßen dazu geeignet ist, als großtechnischer Energiespeicher zu fungieren. Zielsetzung war die Analyse der Etablierung eines ökologisch und ökonomisch verträglichen, neuartigen Energiespeichersystems und die nachhaltige Sicherstellung der Energieversorgung innerhalb von abgegrenzten Regionen. Es wurde nach einer Lösung gesucht, eine technologisch ausgereifte Speicherform für elektrische Energie, ein Pumpspeicherkraftwerk, in eine Verbindung mit regionalen Gegebenheiten und möglichst geringen Investitions- und/oder Betriebskosten zu bringen.

Was ist das Forschungsergebnis?

Das Ergebnis des Forschungsprojektes ist, dass Bundeswasserstraßen als Energiespeicher genutzt werden können. Beim untersuchten Schiffshebewerk Lüneburg Scharnebeck und der Schleuse Uelzen konnte sowohl aus technischer, rechtlicher als auch ökonomischer Sicht eine Eignung als Energiespeicher attestiert werden.

Generell lässt sich aus den Ergebnissen eine Eignung von Wasserstraßen als Energiespecher nur bedingt ableiten. Technisch und rechtlich ist eine Nutzung von Schiffshebewerken als Speicher wohl in den meisten Fällen möglich. Inwiefern die ökonomischen Rahmenbedingungen gegeben sind, hängt von verschiedenen Parametern ab, die im Einzelfall geprüft werden müssen.

Was ist das Besondere daran?

Das Besondere bei der Nutzung von Wasserstraßen und Bauwerken an Wasserstraßen als Energiespeicher ist, dass die bestehende Infrastruktur durch eine teilweise nur geringfügige Modifikation die Funktion eines Speichers übernehmen kann. Damit wird zum Teil bislang ungenutzte potenzielle Energie zur Stabilisierung der Stromversorgung eingesetzt. Im Vergleich zum Neubau eines Pumpspeicherkraftwerkes erfolgen somit bei der Nutzung von Wasserstraßen als Speicher kaum Eingriffe in ein Ökosystem.

Wem nutzt das am meisten?

Der Nutzen lässt sich in einer betriebswirtschaftlichen und einer volkswirtschaftlichen Dimension verorten. Der Betrieb eines Schiffshebewerks nutzt betriebswirtschaftlich zunächst dem Betreiber. Damit können Energiekosten für den Betrieb von Wasserstraßen gesenkt werden. Da der Betreiber zumeist eine öffentliche Institution ist, entlastet dies auch den Steuerzahler.

Die volkswirtschaftliche Dimension findet sich vor allem in der durch die "Energiewende" eingeleiteten Transformation der Energiewirtschaft. Thermische Großkraftwerke werden sukzessive stillgelegt, und fluktuierende Stromerzeugung aus Sonne und Wind dominiert zunehmend. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, Energie in Zeiten des Überschusses zu speichern, um bei schwächerer Erzeugung aus Fluktuierenden den Strom ausspeichern zu können. Günstige Speicher können die Kosten der "Energiewende" für die Volkswirtschaft deutlich verringern und dabei helfen, fluktuierende Stromproduzenten besser in den Markt zu integrieren. Die beschriebenen Kanalpumpspeicher liefern diese kostengünstige und ökologische Speicherlösung.

Ergebnisse

Neben vielen anderen Forschungsergebnissen erreichte das Team des Kompetenztandems EnERgioN seine wissenschaftlichen Ziele unter anderem mit dem Entwurf eines Demonstrationsobjekts, das den Aufbau und die Funktionsweise eines virtuellen Kraftwerks erläutert. Der Öffentlichkeit ebenso wie dem Fachpublikum wurden die Erkenntnisse durch vielfältige Aktivitäten zugänglich gemacht: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler führten Tagungen wie das internationale Experts Meeting zum Thema Rechtsvergleich durch, gestalteten unter anderem im Rahmen des Leuphana Energieforums Workshops und präsentierten das Projekt auf verschiedenen Veranstaltungen wie der Hannover Messe 2015.

Darüber hinaus war die Forschungsarbeit Thema in zahlreichen Veröffentlichungen. Dabei wurden wissenschaftliche Beiträge in Fachzeitschriften ebenso realisiert wie hochwertige Buchpublikationen: Bei Edward Elgar Publishing etwa erschien der Band Renewable Energy Law in the EU - Legal Perspectives on Bottom-up Approaches. Dokumentationen zur Öffentlichkeitsarbeit sowie der Projektentwicklungsleitfaden wurden der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Zudem waren der Projektbaustein "Kanal-Pumpspeicher" und die Nominierung des Gesamtprojekts für den Norddeutschen Wissenschaftspreis 2014 Gegenstand umfangreicher Presseberichterstattung. Der Wissenstransfer aus dem Kompetenztandem konnte somit durch Veranstaltungen, Publikationen und die Netzwerke, in denen das Team vertreten ist, gewährleistet werden.

Die Ergebnisse der Forschungsarbeit lieferten durch die thematische Bandbreite des Projekts zahlreiche Anknüpfungspunkte für Anschlussförderprojekte und gaben somit wissenschaftlich als auch ökonomisch bedeutende Impulse.

Kooperationspartner

Die Kooperationspartner von EnERgioN verteilten sich auf die Bundesländer Niedersachsen, hier insbesondere die Konvergenzregion Lüneburg, Bremen sowie Hamburg und Schleswig-Holstein. Die Zusammenarbeit war fokussiert auf:

  • die Expertenberatung,
  • die Identifikation potenzieller Geschäftsansätze und
  • das Bereitstellen von Daten durch Praxispartner.

In zweimal jährlich stattfindenden Treffen aller Partner wurden Fortschritte und nächste Umsetzungsschritte sowie strategische Fragestellungen diskutiert, aufgegriffen und weiter im Projekt integriert und implementiert.

Alle Kooperationspartner von EnERgioN finden Sie in der Übersicht.

EnERgioN im TV

Das NDR Fernsehen hat berichtet:
"Hallo Niedersachsen" stellte am 10. Juni 2015 die Idee des Pumpspeicherwerkes vor.

WASSERSTRASSEN LASSEN SICH ALS ENERGIESPEICHER NUTZEN

Das Teilprojekt Pumpspeicherkraftwerk im Elbe-Seitenkanal stellte am 28. April 2015 seine Ergebnisse Partnern und Öffentlichkeit vor. Zu den Präsentationen

EnergyDecentral 2014 in Hannover

Das EnERgioN-Team präsentierte einen Demonstrator aus Hardwarekomponenten und einer Simulationssoftware auf der internationalen Fachmesse für innovative Energieversorgung EnergyDecentral vom 11. bis 14. November 2014 in Hannover.

Energieforum 2014

Auf dem Leuphana Energieforum Vernetzt. Regionale Lösungen für die Energiewende am 17. September 2014 präsentierte EnERgioN seine Ergebnisse in den Themenclustern Photovoltaik und Speicher sowie Energieautonomie.
Energieforum 2014

Tagung zu europäischen Erneuerbare-Energien-Regionen

Teilnehmer des "Experts Meeting" können sich vernetzen und weiter diskutieren.
Zur internen Webseite

Ministerin Wanka informiert sich über Ökostrom-Projekt

Prof. Heinrich Degenhart stellte auf der Hannover Messe 2012 das Forschungsvorhaben EnERgioN vor.
Zur Meldung

Workshops

EnERgioN-Projekttreffen

Auf dem EnERgioN-Projekttreffen Produktpolitik und Innovationsmanagement kleiner und mittlerer Energieversorger am 28. Oktober 2014 standen die Themen "Leitfaden für Produktentwicklung" sowie "Klimaschutz- und Energieagentur" auf der Tagesordnung.
Das Protokoll

Workshop: Energiemärkte der Zukunft

Im Ideenworkshop der Leuphana Universität Lüneburg entstanden Geschäftsideen für die Region.
Zur Zusammenfassung

Prof. Dr. Heinrich Degenhart
Universitätsallee 1, C6.211
21335 Lüneburg
Fon +49.4131.677-1930
degenhart@uni.leuphana.de

Prof. Dr. Thomas Schomerus
Universitätsallee 1, C11.219
21335 Lüneburg
Fon +49.4131.677-1344
schomerus@uni.leuphana.de