title: Die Entwicklung von Zukunftsszenarien für das Smart Grid LAB Hessen
title: Eine Bereitstellung von simulierbaren Leistungsprofilen im Niederspannungsnetz für unterschiedliche Netztopologien
titleType: Subtitle
Creators: name: Plützer, Simon
Publisher: name: Hochschule Darmstadt
Year: 2022

description: Das zukünftige Stromnetz der Niederspannungsebene wird zunehmend durch dezentrale Energieerzeugungsanlagen, neue Lasten und eine verstärkte Digitalisierung geprägt. Das Ziel der Arbeit bestand darin die aktuellen energierelevanten Strukturen von Prosumern im Sektor der privaten Haushalte in Hessen abzubilden und deren zukünftige Entwicklungen unter Berücksichtigung der energiepolitischen Ziele und Rahmenbedingungen zu prognostizieren. Die Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für zukünftige energetische Versorgungsaufgaben und Netzentwicklungen. Hessische Gemeinden können in Statistiken eindeutig nach ihren Gemeindeschlüsseln identifiziert werden. Um das Bundesland aussagekräftig darzustellen, wurden anhand der Hessischen Gemeindestatistik 2021 die einzelnen Gemeinden anhand ihrer Einwohner-Arbeitsplatzdichte gewichtet und einem Verdichtungsraum zugeordnet. Dadurch lassen sich Strukturen in ländlichen und städtischen Gebieten klar voneinander trennen. Darauf aufbauend konnten Daten zu Bestand und Entwicklungstrends von Photovoltaikmodulen mit und ohne Speicher aus dem Marktstammdatenregister, sowie der Kraftfahrzeug- und Ladesäulenbestand, ermittelt durch das Bundeskraftfahramtes, in die Untersuchungen integriert werden. Die zentralen Ergebnisse der Untersuchungen sind, dass die ländlichen, dünn besiedelten Gemeinden große Gesamtflächen prägen, wobei die Menschen dort hauptsächlich in Ein- und Zweifamilienhäusern leben. Rund dreiviertel der Hessischen Gesamtbevölkerung konzentrieren sich demgegenüber in den städtischen Gebieten, die einen hohen Mehrfamilienhausanteil aufweisen und deutlich mehr Wohngebäude anbieten. In allen Technologien ist in den ländlichen eine höhere Durchdringung zu erkennen, die sich im Vergleich zu den städtischen aber durch deren höhere Gebäudeanzahl relativiert. Auffällig ist, dass auf dem Land tendenziell größere PV-Anlagen installiert sind und die Anzahl privater Ladesäulen insgesamt deutlich die der öffentlichen übertrifft. Außerdem werden vor allem Luft-Wärmepumpen in Neubauten vermehrt als Wärmequelle eingesetzt. Zukünftig weisen die städtischen Gemeinden ein großes Potential für Prosumer-Ausbau auf, in den ländlichen ist dieser aber leichter umsetzbar, begründet durch den hohen Einfamilienhausanteil und größere Wohnbauflächen pro Einwohner. Auch die Höhe der beantragten staatlich finanzierten Zuschüsse belegen einen enormen Zuwachs in den Prosumer-Komponenten im Jahr 2020. In einem speziell entwickelten MATLAB-Programm, können basierend auf der vorangegangenen Analyse Lastkurven für Gebäude berechnet werden, mit Hinblick auf die Prosumer-Komponenten Photovoltaikanlage, Batteriespeicher, private Ladestation für Elektroautos und elektrische Wärmepumpe. In verschiedenen Netz-Topologien und Szenarien können die erstellten Prosumer miteinander verschaltet werden, um darauf aufbauend herausfordernde Netzzustände zu analysieren und notwendige Regelalgorithmen in einem Smart Grid herauszuarbeiten.