Forschungsbericht 2019

Projekte von Oesterreichs Energie Forschung & Innovation

Innovation ist die Grundlage des Fortschritts. Ausgewählte Projekte zeigen, mit welchen Themen sich die heimische Branche in den vergangenen zwei Jahren beschäftigt hat. Seit dem Erscheinen des letzten Forschungsberichts im Jahr 2017 wurden 57 Projekte realisiert.

Versorgungssicherheit und Flexibilität

Die aktuelle Klima- und Energiestrategie sieht vor, dass der Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch bis 2030 national und bilanziell auf 100 Prozent steigen soll. Mit dem Ausbau der Erneuerbaren steigen aber auch die tages- und jahreszeitlichen Schwankungen in der Stromproduktion – und damit der Bedarf an Flexibilität im Stromsystem. Im Rahmen einer Studie untersuchte das Austrian Institute of Technology im Auftrag von Oesterreichs Energie den Flexibilisierungsbedarf mit Fokus auf den Zeitraum bis 2030. Ziel dieser Studie war eine ausgewogene Darstellung der voraussichtlichen Entwicklung der Leistungsspitzen und -engpässe sowie eine dynamische Analyse des Flexibilitätsbedarfs für tages- und jahreszeitliche Schwankungen. Neben Flexibilitätsoptionen wie Stromnetzausbau und Lastmanagement werden künftig – sowohl für die kurz- und mittelfristige Flexibilitätsbereitstellung als auch für den saisonalen Ausgleich – auch Speichersysteme eine zentrale Rolle einnehmen. Auch der Einsatz von Wärmekraftwerken ist weiterhin erforderlich.

Auktionsdesign für Erneuerbare

Im Hinblick auf den kosteneffizienten Ausbau der erneuerbaren Energien Wasser- und Windkraft sowie Photovoltaik und Biomasse hat Oesterreichs Energie erste Eckpunkte für ein mögliches Auktionsdesign für die Vergabe von Incentivierungen entwickelt. Im Rahmen von Workshops mit Experten wurden die bereits erarbeiteten Eckpunkte eines Auktionsdesigns für Wasserkraft sowie für Windenergie und Photovoltaik im Hinblick auf die Ziele der Bundesregierung hinterfragt. Zudem wurden unter Beachtung der praktischen und marktlichen Spezifika mögliche Alternativen entwickelt.

Politik und Netze

Welche Bedeutung haben energiepolitische Initiativen wie der Ausbau der Erneuerbaren auf 100 Prozent oder der Ausbau der E-Mobilität für die Investitionen der E-Wirtschaft und die Volkswirtschaft? Diese Frage wurde im Zuge einer Studie im Auftrag von Oesterreichs Energie untersucht. Zwei volks- und energiewirtschaftliche Aspekte standen dabei im Vordergrund: Neben den notwendigen Investitionen in Netz- und Erzeugungskapazitäten wurde im Zuge der Untersuchung die Veränderung im Energiesystem erfasst, die auf einen wachsenden Stromverbrauch und einen immer größeren Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung zurückzuführen sind. Dabei kam der Betrachtung der CO2-Emissionen, die durch Primärenergie verursacht werden, besondere Bedeutung zu.

Netzdienliche Speicher

Durch die wachsende Bedeutung von dezentralen erneuerbaren Energien wird der klassische Netzbetrieb immer komplexer und benötigt zunehmend dy­namische Systeme. Um seiner neutralen Rolle als „Market Facilitator“ gerecht zu werden, muss ein Verteilernetzbetreiber allerdings die Möglichkeit haben, Flexibilität zu nützen oder Speichersysteme für nichtkommerzielle netzdienliche Zwecke zu betreiben, zu besitzen bzw. über den Markt zu beschaffen. Dezentrale Speichersysteme sind in der Nieder- und Mittelspannungsebene eine Alter­native zum konventionellen Netzausbau. Das Austrian Institute of Technology hat daher im Auftrag von Oesterreichs Energie den netzdienlichen Einsatz von Speichersystemen auf Basis möglicher Anwendungsfälle analysiert. Dabei wurden die technischen netzdienlichen Anwendungsfälle untersucht, Best-Practice-Implementierungen beschrieben und evaluiert, in welcher Form eine Implementierung bei Anwendungsfälle möglich ist, die nicht direkt für Netzdienlichkeit ausgelegt sind.

Evaluation der Klima- und Energiestrategie

Das Ziel der österreichischen Klima- und Energiestrategie, der #mission2030, ist die bilanziell vollständige Deckung des nationalen Stromverbrauchs im Jahr 2030 aus erneuerbaren Energiequellen. In den Bereichen Flexibilität für den Netzbetrieb und Strom zur Eigenversorgung in der Sachgüterproduktion umfasst die Strategie Zusatzregelungen. Im Rahmen eines Projekts wurden diese Bestimmungen einer Erstevaluation unterzogen und ihre Auswirkungen auf den zusätzlichen Strombedarf aus erneuerbaren Quellen untersucht. Als Grundlage für diese Betrachtung wurde das in der Stromstrategie „Empowering Austria“ verwendete Szenario mit einem Gesamtstromverbrauch von 88 TWh herangezogen.

Kundenschnittstelle für Smart Meter

Entsprechend einer Verordnung der E-Control müssen Smart Meter mit einer Kommunikationsschnittstelle ausgestattet werden, auf die Kunden mit externen Geräten zugreifen können. Als Vorarbeit für eine moderne und vom Kunden leicht zu nutzende Smart-Meter-Kundenschnittstelle hat Oesterreichs Energie mit der Erstellung eines Lastenheftes begonnen, das in weiterer Folge als Grundlage für Ausschreibungen dienen kann. Wesentliches Element dabei ist die Beschreibung eines universellen Adapters für eine österreichweit einheitliche Kundenschnittstelle, der die Schnittstellen der verschiedenen Netzbetreiber zusammenführt. Zudem umfasst das Projekt Aspekte wie Anforderungen hinsichtlich Technologie, Protokolle und Applikationen sowie eine Schätzung der zu erwartenden Kosten.

Kurzschlussversuche

Durch den Bau eines neuen Umspannwerkes ergab sich die einzigartige Möglichkeit, an einer bestehenden Altanlage Kurzschlussversuche unter realen Netzbedingungen durchzuführen. Mit diesen Versuchen, die bis zur Zerstörung einer Anlage führen können, werden Erkenntnisse gewonnen, die klar über jene von Typprüfungen oder Simulationen hinausgehen. Insbesondere sollen damit Rückschlüsse gezogen werden, in welcher Weise sich die Zuverlässigkeit von Betriebsmitteln mit der Zeit verändert. Aus diesen Ergebnissen lassen sich wiederum wichtige Schlussfolgerungen zur Betriebssicherheit bestehender Anlagen ableiten. Diese europaweit einzigartige Versuchsreihe der Universität Graz geht von einer gemeinsame Initiative von Austrian Power Grid APG, Netz Oberösterreich GmbH, Energienetze Steiermark, Ennskraft und Oesterreichs Energie aus.

Sicherheit in der Leittechnik

Versorgungssicherheit ist eines der zentralen Themen der E-Wirtschaft. Da von den heimischen Energieversorgern unterschiedliche, teilweise stark angepasste Systeme und individuelle IKT-Sicherheitsmaßnahmen in der Fernwirk-/Leittechnik eingesetzt werden, gewinnen in diesem Zusammenhang IKT-Sicherheitsmaßnahmen laufend an Bedeutung. Um die Resilienz von Österreichs E-Wirtschaft weiter zu verbessern, sollen die unterschiedlichen Ausprägungen der IKT-Sicherheit anhand einschlägiger Sicherheitsnormen und -vorgaben harmonisiert werden. Im Rahmen eines Projektes wurde daher ein IKT-Leitfaden für die Planung und Beschaffung von Fernwirk-/Leittechnik erstellt. Die Nutzer dieses Leitfadens können auf Vorgaben aus Sicherheitsnormen zurückgreifen, die von Fachleuten geprüft und zusammengefasst wurden. Damit wird eine einfachere Handhabung von praxisnahen, relevanten Anforderungen ermöglicht und die Gefahr von Fehlern verringert.

Lawinen und Smart Meter

Durch das fortschreitende Smart Meter Roll-out gewinnen digitale Stromzähler zunehmen an Bedeutung. Smart Meter kommunizieren mit den Transformatorstationen zumeist drahtgebunden über Power Line Communication (PLC). Der Frequenzbereich von 150–500 kHz, der dabei verwendet wird, ist derselbe, auf dem auch Lawinen-Verschütteten-Systeme (LVS) ihre Funksignale senden. In Zusammenarbeit mit einem namhaften LVS-Hersteller wird nun unter realen Bedingungen untersucht, ob es Szenarien gibt, in denen Freileitungen LVS in ihrer Funktion beeinträchtigen können. Dazu untersucht das Labor Seibersdorf im Auftrag von Oesterreichs Energie in mehreren Schritten PLC-Signale im Nahbereich einer Freileitung und ermittelt so die Auswirkungen auf das LVS.

Flächen für Photovoltaik

Aktuellen Schätzungen zufolge werden in Österreich bis 2030 etwa 12 TWh zusätzliche jährliche Erzeugung aus Photovoltaikanlagen benötigt. Ein viel diskutiertes Thema diesbezüglich, bei dem neben wirtschaftlichen und ökologischen Fragestellungen auch Limitationen bei der Flächenverfügbarkeit eine Rolle spielen, ist die Frage nach der Verfügbarkeit und Priorisierung diverser Flächenkategorien. Für ein ganzheitliches Bild in dieser Frage gab Oesterreichs Energie eine Studie in Auftrag, bei der Aspekte wie der zu erwartende Flächenbedarf, das für Photovoltaik nutzbare Potenzial und die damit verbundenen volkswirtschaftlichen Effekte erhoben werden. Diese Daten sollen künftig eine wesentliche Faktenbasis für zielführende Entscheidungen im Hinblick auf die Energie- und Klimaziele bieten.

Mittelspannung bei Gleichstromübertragung

Gleichstromübertragung im Mittelspannungsnetz könnte künftig zur Lösung bestehender Herausforderungen und zu einem sicheren und wirtschaftlichen Netzbetrieb beitragen. Zu den Vorteilen dieser Technologie zählen eine Erhöhung der Übertragungskapazität von Leitungen, eine flexible Lastflusssteuerung im Netzbetrieb, verbesserte Netzstabilität und die Reduzierung von Übertragungsverlusten. Neben der verbesserten Integration von erneuerbarer Energie und der Reduktion von CO2 könnte durch diese Eigenschaften ein nötiger Netzausbau verzögert oder vermieden werden. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Graz hat Oesterreichs Energie die Gleichstromübertragung im Mittelspannungsnetz untersucht. Gegenstand des Projektes waren generelle Forschungsfragen wie die prinzipielle Klärung der Machbarkeit, der Wirtschaftlichkeit und der Leistungsfähigkeit. Zudem wurden im Rahmen des Projekts auch Aspekte wie Zuverlässigkeit und Lebensdauer oder der Einfluss auf Betrieb und Regelung behandelt.