Smart Gas Grids 1 + 2

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Grundsätze für die Entwicklung von intelligenten Gasnetzen / Gasnetze für die Zukunft – Entwicklung von Planungsgrundsätzen für die Einspeisung und den Transport regenerativer Energieträger

Was sind eigentlich Smart Grids? Der Begriff Smart Grid umfasst die kommunikative Vernetzung und Steuerung von Energieerzeugung, Speichern, Verbraucher  und Netzbetriebsmitteln in Energieübertragungs- und -verteilungsnetzen.  Dies ermöglicht eine Optimierung und Überwachung der miteinander verbundenen Bestandteile, mit dem Ziel der Sicherstellung der Energieversorgung auf Basis eines effizienten und zuverlässigen Systembetriebs.

Beim Thema „Smart Gas Grids“ geht es zum einen um die sichere, zuverlässige  und preisgünstige Energiebereitstellung, zum anderen um die ökologisch und ökonomisch sinnvolle Integration erneuerbarer  Energien in die bestehende Gasinfrastruktur.

Ziel des „Smart Gas Grid 1“-Projektes ist die Entwicklung einer Konzeption für eine spartenübergreifende Netzführung inklusive des Transportmanagements und der Gasartennachverfolgung. „Smart Gas Grids 2“ hingegen zielt auf die erforderliche Netz-Hardware zur Erfüllung der bestehenden und neuen Versorgungsaufgaben, wie z. B. der dynamischen Einspeisefähigkeit, der Energiespeicherung sowie der Lastverschiebung. Anforderungen an das „Smart Gas Grid“ werden definiert. Die dezentrale Einbindung regenerativ erzeugter Gase ist ein Schwerpunkt des Projektes, d. h. erneuerbare Energien zu speichern, wo erforderlich  wieder zu verstromen sowie flexible Lasten zur Deckung des Eigenenergieverbrauches für die Lastverschiebung zu etablieren.

Kernelemente des Projektes sind:

• Die Einbindung von dezentralen Energiequellen und die Speicherung von Energie, insbesondere von Elektroenergie. Die Entwicklung von Funktionalitäten zur Nachverfolgung von Brennwerten, z. B. bei der Wasserstoffeinspeisung oder der Integration von gering aufbereiteten Biogasen zur Einhaltung der technischen Regeln zur Gasbeschaffenheit (DVGW-Arbeitsblätter G 260 ff und G 685).
• Die Anpassung der bestehenden Netze hinsichtlich ihrer Topologie und des Automatisierungsgrades ihrer Elemente.
• Die Ausarbeitung von Anforderungen für eine bedarfsgerechte Steuerung der smarten Elemente wie BHKW, Power-to-Gas und Mikro-KWK-Anlagen (siehe Abbildung).
• Die Entwicklung von Informations- und Kommunikationstechnologien für den spartenübergreifenden Netzbetrieb, der Grundlage für die Konvergenz von Gas- und Stromnetzen.
• Die Erstellung eines Planungshandbuches, das den Netzbetreibern beispielsweise bei der Planung von Maßnahmen zur Einbindung von smarten Elementen Hinweise geben soll.

Darüber hinaus hilft dieses Projekt, eine Grundlage zu schaffen, mit der eine Diskussion im legislativen und regulatorischen Umfeld zum Thema Nutzen und Wirkung eines Smart Gas Grids erfolgen kann. Abbildung 2 zeigt die Konzeption eines smarten Gas Grids (siehe Abbildung).

Auf Basis dieser Konzeption wurden die Rahmenbedingungen für das „Smart Gas Grid“ und deren Bestandteile definiert:

• Spartenübergreifende Netzführung (Abgleich der Ein- und Ausspeiselasten im Strom- und Gasnetz)
• Einspeise-, Transport- und Speicherfähigkeit (Aufnahme, Transport und ggfs. Speicherung von sowohl Biogasen als auch Wasserstoff zur Stromspeicherung)
• Transport-Management (Sicherung des Transports trotz des zeitweisen Ungleichgewichts aus z. B. kontinuierlicher Biogaseinspeisung bei niedrigem Gasabsatz in ländlichen Gebieten)
• Dynamik (Flexibles Reagieren auf Erzeugungs- und Laständerungen bei Gewährleistung der Netzstabilität)
• Gasartennachverfolgung (Ermittlung abrechnungsgenauer Daten trotz schwankender Gasbeschaffenheit bei Einspeisung alternativer Gase)
• Informationsmanagement (Ausbau und Betrieb der Mess- und Auswertetechnik als Grundlage für den Betrieb eines Smart Gas Grids).

Die systematische Analyse hat neue smarte Elemente ergeben. Zum Beispiel können zur Lastverschiebung in Stromnetzen elektrisch betriebene Vorwärmer in Gas- Druckregelanlagen eingesetzt werden. Die smarte Eigenschaft entsteht dann, wenn sie mit Überschussstrom aus Wind/Photovoltaik betrieben werden. Auf diese Weise lässt sich bei Umrüstung von Gasvorwärmanlagen in Deutschland eine flexible Last von bis zu 750 MWel nahezu verzögerungsfrei bereitstellen. Auch Gasverdichter ließen sich auf diese Weise nutzen. Zusätzlich können Gasdruckregleranlagen intelligent angesteuert und für den bidirektionalen Transport des Gases umgerüstet werden. Konzepte hierfür sind in engem Austausch mit der Industrie entwickelt worden.

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