Unsere Lösungen

Wir verbinden Themen. 

Übertragungsnetz

Verteilnetz

System-dienstleistungen

Sektoren-kopplung

Elektromobilität

Speicher

Markt- und Systemanalysen

Individuelle Lösungen

Übertragungsnetz

Die Energiewende ist facettenreich – Windparks an Land und auf See, Photovoltaikanlagen auf Hausdächern und Freiflächen, Wärmepumpen, Elektromobilität, Schnellladeinfrastruktur und Power-to-X Anlagen sind bereits heute Teil der zunehmend klimafreundlichen Energieversorgung in Deutschland. Der nationale und internationale Transport von elektrischer Energie bildet dabei das Bindeglied und ist zentraler Baustein für das Gelingen der Energiewende.

Die veränderte Versorgungsaufgabe stellt besonders die Übertragungsnetze vor wachsende technische und betriebliche Herausforderungen. Großkraftwerke werden vermehrt durch dezentrale Erzeuger substituiert und die räumliche Distanz zwischen Erzeugung und Verbrauch steigt. Hieraus ergeben sich zahlreiche Fragestellungen, mit denen unser Stromnetz teils auch schon heute konfrontiert wird.

Lösungen

Die ef.Ruhr verfügt über erprobte Modelle und Methoden, mit denen die zukünftige Entwicklung von Stromnetzen und Strommärkten analysiert, bewertet und optimiert werden kann. Unser Portfolio umfasst sowohl Systemstudien auf internationaler, nationaler oder Bundeslandebene als auch detaillierte Planungen und Betriebsanalysen einzelner Netzgruppen, Netzgebiete oder Netze. Entsprechend der konkreten Fragestellung können dabei ausgewählte Netzbelastungssituationen aber auch ganze Jahre in hoher zeitlicher Auflösung untersucht werden.

Zu unseren Referenzen zählt in diesem Kontext die Begutachtung des Netzentwicklungsplans (NEP), verschiedene Stabilitätsanalysen oder Prognosemodelle für den Systembetrieb im Übertragungsnetz.

Verteilnetz

Der Fokus der öffentlichen Wahrnehmung liegt häufig auf dem Übertragungsnetz, der Großteil der Energiewende findet jedoch in den Verteilnetzen statt. Der steigende Anteil Erneuerbarer Energien führt hier zu einer starken Zunahme des notwendigen Netzausbaus sowie dem Bedarf an neuen betrieblichen Konzepten und Planungsinstrumenten. Während diese Effekte meist ländlichere Regionen betreffen, führt die zunehmende Sektorenkopplung auch zu großen Veränderungen in städtischen Regionen. Hier ergeben sich besonders durch die Elektromobilität und die zunehmende Verbreitung von Wärmepumpen tiefgreifende Veränderungen für die Netzplanung. Gleichzeitig steigt der Bedarf an neuen betrieblichen und planerischen Konzepten, mit denen sich der zukünftige Netzausbaubedarf minimieren lässt.

Lösungen

Die ef.Ruhr verfügt über langjährige Erfahrungen in der Planung von Verteilnetzen – sowohl für die heutige Versorgungsaufgaben als auch für zukünftige Szenarien mit deutlich veränderten Netznutzern. Entsprechend der jeweiligen Fragestellung können dabei ausgewählte Netzbelastungssituationen aber auch ganze Jahre in hoher zeitlicher Auflösung untersucht werden. Aus realitätsnahen Modellen des Kundenverhaltens oder thermischer Vorgänge lassen sich zudem Gleichzeitigkeitsfunktionen, etwa für Elektrofahrzeuge in bestimmten Anwendungen oder Wärmepumpen ermitteln sowie das Potential von Lade- bzw. Lastmanagement vorab bestimmen.

Aufgrund unserer Erfahrungen und unseres Knowhows können wir sowohl auf einen großen Bestand repräsentativer Netzmodelle aller Spannungsebenen und Versorgungsaufgaben zurückgreifen als auch von Netzbetreibern zur Verfügung gestellte Netzdaten direkt analysieren. Gerne helfen wir auch bei der Aufbereitung und Vervollständigung der Netzdaten.

Systemdienstleistungen

Systemdienstleistungen sind für einen stabilen und sicheren Betrieb des gesamten Verbundnetzes notwendig und müssen zu jeder Zeit in einem ausreichenden Maß verfügbar sein.
Viele der Systemdienstleistungen werden heute durch konventionelle Kraftwerke erbracht, die am Übertragungsnetz angeschlossen sind. Durch die Substitution von wenigen großen Anlagen durch viele kleinere Anlagen wird ein zunehmender Anteil der Systemdienstleistungen zukünftig jedoch aus Anlagen im Verteilnetz erbracht werden. Durch die Zunahme an neuen elektrischen Verbrauchern verstärkt sich dieser Trend immer weiter. Damit geht auch steigende Systemverantwortung der Verteilnetzbetreiber einher. Bei der zukünftigen Ausgestaltung von Systemdienstleistungen ergeben sich viele Gestaltungsspielräume, die es sinnvoll zu nutzen gilt. Dies zählt auch für Bereiche, die heute nicht direkt unter den klassischen Begriff der Systemdienstleistungen fallen. Das wohl wichtigste Beispiel ist hier das Themenfeld der Momentanreserve.

Lösungen

Die ef.Ruhr ist seit vielen Jahren in der Erarbeitung von Lösungen für die heutige und die zukünftige Ausgestaltung von Systemdienstleistungen tätig. Wir bewerten einzelne Systemdienstleistungen in konkreten Netzgebieten ebenso wie Multi-Use-Anwendungen auf Anlagenebene.
Die Erarbeitung von Beschaffungsmodellen gehört genauso zu unserem Leistungsspektrum wie die systemische Bewertung von Systemdienstleistungen.

Mit unserer Erfahrung und modelltechnischer Expertise unterstützen wir beispielsweise bei der Umsetzung neuer Spannungshaltungskonzepte.
Welche Blindleistungsbereitstellungstrategie ist sinnvoll? Welche Wechselwirkungen ergeben sich mit anderen Betriebsmitteln? Wo können Kompensationsanlagen auch in Bauvorhaben ideal positioniert werden? Können mobile Speicher eine Lösung sein? Welche Technologie kann genutzt werden? Welche Voraussetzungen sind zu erfüllen? Dies sind nur einige Fragestellungen bei deren Beantwortung wir in der Konzeptionierung, Planung und Umsetzung unterstützen. Unsere Modelle reichen hier von statischen Betrachtungen über Zeitreihenanalysen bis hin zu dynamischen Modellen und können für individuelle Anwendungsfälle genutzt und erweitert werden. 

Auch im Bereich der Frequenzhaltung und der eng damit verbundenen Momentanreserve besitzen wir durch viele Studien und Gutachten umfangreiche Erfahrungen und unterstützen mit unseren Simulationen. Wie können die Anforderungen an die Frequenzgrenzwerte auch bei einem hohen Anteil Erneuerbarer Energien eingehalten werden?
Wie verhält sich das System im Falle von Systemauftrennungen? Welchen Beitrag können Erneuerbare Energien aber auch neue Lasten leisten? Welche Anforderungen ergeben sich dadurch an Anlagen und insbesondere deren Wechselrichter? In welchen Zeiten ist eine Bereitstellung erforderlich? Welche Restriktionen ergeben sich hierdurch für Anlagen?

Bei der Bewertung von Systemdienstleistungen rückt zunehmend auch die Bewertung von Multi-Use-Anwendungen in den Fokus. Zur Bewertung sind detaillierte Modelle erforderlich, die alle Anwendungen gründlich abbilden und mögliche Restriktionen berücksichtigen können. Dazu beraten wir Sie gerne!

Sektorenkopplung

Die Herausforderungen der Sektorenkopplung sehen, Strategien entwickeln und damit  die Chancen nutzen – nur so gelingt die Transformation in ein dekarbonisiertes Zeitalter!  Entscheidend dafür ist die intelligente Kopplung der Sektoren elektrische Energieversorgung, Mobilität und Wärme.

Eine Vielzahl an Voraussetzungen in unterschiedlichsten Dimensionen sind dafür jedoch zu erfüllen:  Modelltechnische Untersuchungen von kleinen bis großen Systemen, die Erfahrung aus realen Projekten und die Expertise zu den relevanten Querschnittsthemen sind nur einige davon. ef.Ruhr hat durch Gutachten, Studien, die Begleitung von realen Umsetzungsprojekten viel Erfahrung in diesen Bereichen und bringt dies Erkenntnisse ein. So identifizieren wir Herausforderungen, entwickeln Ideen, planen die Umsetzung und helfen, Prozesse zu verbessern.

Lösungen

ef.Ruhr hat sich unter anderem im Rahmen groß angelegter Studien wie der dena-Leitstudie „Integrierte Energiewende“ sowie der Studie „Kosteneffiziente Umsetzung der Sektorenkopplung“ für das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIDE) intensiv mit der Thematik auseinandergesetzt. Der Fokus der Untersuchungen lag hierbei auf den Auswirkungen der Sektorenkopplung auf die Verteilnetze in unterschiedlichen Integrations- sowie Elektrifizierungsgraden.

Die Herausforderungen und Chancen der Sektorenkopplung sind jedoch häufig sehr lokal. Daher müssen Lösungen auch lokal gedacht oder angewendet werden. Hier beraten wir zum Beispiel Netzbetreiber bezüglich der Einbindung der neuen elektrischen Verbraucher im Zuge der Sektorenkopplung.

Sektorenkopplung beginnt zudem häufig bei der Realisierung von konkreten Projekten. Hier unterstützen wir bei der Konzeptionierung und Ausgestaltung realer Umsetzungsprojekte. Dies betrifft unter anderem die wissenschaftliche Begleitung von Ladeparks für Elektrofahrzeuge, die Auslegung von Wasserstofftankstellen, deren Kombination und vieles mehr.

Elektromobilität

Bedarfsgerechte und kosteneffiziente Ladeinfrastruktur ist der Schlüssel für den Erfolg der Elektromobilität. Sie muss auf den Mobilitätsbedarf und die verfügbaren Fahrzeuge abgestimmt sein und zugleich mit geringstmöglichem Aufwand in die bestehende Netzinfrastruktur integriert werden können.
In der Praxis stellt sich besonders die Frage nach der optimalen Auslegung von Ladeinfrastruktur, ihrer Netzintegration oder dem optimalen Betrieb auch unter Berücksichtigung des Einsatzes von Lademanagement. Die Herausforderungen und Lösungen des privaten Ladens zu Hause und die Nutzung von großen Stromtankstellen für High-Power-Charging werden sich stark unterscheiden. Darüber hinaus gibt es im Bereich der Elektromobilität keine lange Historie und damit ableitbare Daten. Dies macht Modelle erforderlich, die die heutige Realität abbilden jedoch auch zukünftige Entwicklungen und Weichenstellungen bewerten können.

Lösungen

In diesem Umfeld bietet die ef.Ruhr umfassende Kompetenzen: Die Analyse des bestehenden Verteilnetzes zusammen mit räumlich hoch-aufgelösten sozioökonomischen Daten erlaubt eine detaillierte Robustheitsanalyse des Verteilnetzes. Netzplanerische Herausforderungen der Elektromobilität werden prognostiziert, um frühzeitig Maßnahmen ableiten zu können. Lösungen können von der Implementierung eines Frühwarnsystems, dem Einsatz einer Abregelung von Ladevorgängen über die messtechnische Erfassung von Zeitreihen einer Ortsnetzstation bis hin zur Planung von Ausbauvorhaben reichen. Die Integration in das Asset-Management garantiert anschießend eine weitsichtige Strategie.

Durch die Simulation von Mobilitäts- und Kundenverhalten lässt sich Ladeinfrastruktur – auch in Kombination mit Batteriespeichern und Lademanagement – optimal dimensionieren. Dabei kommt eine detaillierte Modellierung des Kundenverhaltens inkl. der Bildung von Warteschlangen, individuellen Fahrzeugeigenschaften und ggf. Lademanagement zur Anwendung. Ebenso können mittels dieser Simulationen Gleichzeitigkeitsfunktionen für die Planung von Verteilnetzen oder das Lastverhalten ganzer Regionen abgeleitet werden.

Nach der Umsetzung der individuellen Lösung unterstützt die ef.Ruhr zudem bei Abnahme, Monitoring und Auswertung.  

Für Kommunen erarbeitet die ef.Ruhr darüber hinaus ganzheitliche Elektromobilitätskonzepte unter Beteiligung von Bürger*innen, kommunalen Unternehmen, lokaler Wirtschaft und weiteren Stakeholdern vor Ort.
Kommunale Ziele und Visionen zur Mobilität der Zukunft werden in solchen Verfahren ebenso entwickelt wie konkrete Handlungsempfehlungen und Maßnahmen zur Elektrifizierung von (kommunalen) Fuhrparks sowie zum Aufbau entsprechender Ladeinfrastruktur.

Speicher

Massive Kostensenkungen, Förderprogramme und die Beseitigung von Markteintrittsbarrieren haben Batteriespeichern jüngst hohe Wachstumsraten ermöglicht. Im Bereich privater Haushalte tragen Batteriespeicher zur Netzintegration von Solaranlagen bei.
Auf Systemebene erbringen sie bereits heute ein Großteil der Primärregelleistung.
 Batteriespeicher können jedfoch auch für Idustriekunden und Netzbetreiber attraktiv sein. Spitzenglättung und Blindleistungserbringung sind nur zwei der möglichen Anwendungen.  Auch die Kombination von Anwendungsfällen ist aus unserer Sicht ein vielversprechender Entwicklungspfad mit vielen Chancen. Dies gilt jedoch nicht nur für Batterien – auch andere Speichertechnologien sind hier in den Fokus zu nehmen. 

Lösungen

Die ef.Ruhr verfügt über bewährte Tools, mit denen Speicher – speziell auch in komplexen Multi-Use-Anwendungen – optimal betrieben und dimensioniert werden können. Neben einer wirtschaftlichen Bewertung von Geschäftsmodellen stehen hier auch die Entwicklung von Betriebsstrategien sowie die Analyse von Netzauswirkungen im Fokus. Die ef.Ruhr unterstützt bei Auslegung, Planung und Umsetzung von Speicherprojekten ebenso wie bei der Abnahme und dem anschließenden Monitoring des tatsächlichen Betriebsverhaltens.
Dies sichert neben der optimalen Systemdimensionierung auch den langfristigen technischen und wirtschaftlichen Erfolg.  

Markt- und Systemanalysen

Energiewende und Digitalisierung stellen sowohl das Energiesystem als auch die Energiemärkte vor tiefgreifende Veränderungen.
Aus dem Ausbau erneuerbarer Energien wie auch aus dem Ausstieg aus Kohleverstromung und Kernkraft ergibt sich ein massiver technischer und wirtschaftlicher Systemwechsel. Dieser wirkt sich auf alle Bereiche der Energiewirtschaft aus.
Die Abbildung von systemischen Veränderungen ist hier die notwendige Bedingung für technische und ökonomische Analysen, um die weitreichenden Folgen der Energiewende bewerten zu können: Energiemix, Strompreise, Speicherbedarf und CO2-Emissionen lassen sich meist nur durch die Abbildung des Geschehens an den Energiemärkten voraussagen. Gleichzeitig bilden diese die Grundlage, auf der sich der zukünftige Bedarf an Netzinfrastruktur und Sektorenkopplung bewerten lässt.

Lösungen

Die ef.Ruhr verfügt über erprobte Modelle, mit denen sich der Systemwechsel im europäischen Energiesektor zielgerichtet abbilden lässt. Neben der veränderten Erzeugerstruktur und deren Einsatzverhalten in einem Kraftwerkseinsatzmodell, stehen dabei auch die nationalen und internationalen Leistungsflüsse im Fokus. Dadurch lassen sich neben Fragen der Zukunft von Netzplanung und Netzbetrieb auch die zukünftigen Anforderungen an den Bedarf und die Erbringung von Systemdienstleistungen ableiten.

Individuelle Lösungen

Kaum ein System ist so komplex wie die Energieversorgung.
Die Transformation hin zu Klimaneutralität ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgaben.  Von der Erzeugung über den Netzbetrieb bis hin zum Endverbrauch – Alle Akteure  befinden sich in einem sich verändernden Umfeld und sind mit neuen Herausforderungen und neuen Chancen gleichermaßen konfrontiert. So facettenreich wie die Energiewende, sind auch die Fragestellungen der einzelnen Akteure.

Die Energiewelt ändert sich stark und schnell. Treiber wie neue Technologien, die Digitalisierung und gesellschaftspolitische Mechanismen erfordern Innovation und Agilität.
Altbewährte “Lösungen von der Stange” reichen häufig nicht mehr aus. Die ef.Ruhr liefert individuelle Lösungen für individuelle Fragestellungen – sei es bei Technologiebewertung und -einführung, Konzeptbewertung, Geschäftsmodellanpassung oder Dateninterpretation. 

Eine Auswahl von individuellen Lösungsfeldern

  • Big Data und Künstliche Intelligenz in der Energiewirtschaft
  • Optimierung
  • Visualisierung und Auswertung von Daten
  • Technologiebewertung
  • Systemanalyse
  • Förderberatung