Programm
Leistungsbilanz 2030+
Diese Forschungsstelle wird sich der Analyse und Absicherung der Leistungsbilanz während und nach vollzogener Energiewende widmen. Insbesondere sollen die Zusammenhänge zwischen langfristiger Planung im Erzeugungspark sowie im Transportnetz, insbesondere im Zusammenhang mit der kontinentalen Marktkopplung herausgearbeitet werden.
Zunächst werden die aktuellen Methoden der probabilistischen Leistungsbilanz methodisch durchleuchtet und strukturell verbessert – insbesondere mit Blick auf ein Energiesystem, das langfristig ausschließlich durch Erneuerbare Erzeugung gespeist wird. Es wird sich mit den Zusammenhängen zwischen der Generation Adequacy und der Transmission Adequacy beschäftigt und substantielle methodische Verbesserungen für die Zusammenführung beider Konzepte auf allen Zeitskalen zwischen Langfristplanung und day-ahead vorschlagen. Abschließend werden prozessuale Schritte zur Absicherung der Leistungsbilanz theoretisch erarbeitet und an detaillierten Simulationsmodellen des elektrischen Energiesystems auf ihre Praxistauglichkeit getestet.
Leistungsbilanz 2030+
Erzeugungspark
Koordinierte langfristige Infrastrukturplanung und Netzausbau
Marktkopplung in Europa
Systemführung 2030+
Die Entwicklung der Systemführung im Zuge der Energiewende soll hier im Mittelpunkt stehen. Dabei wird sich mit der notwendigen zunehmenden Verschränkung benachbarter Energiemärkte (Marktkopplung) in allen betrieblichen Prozessen von Langfristverträgen bis hin zu frequenzgebundenen Systemdienstleistungen, die steigende Volatilität der wichtigsten elektrischen Systemgrößen sowie die daraus stark steigende Komplexität der Systemführungsprozesse beschäftigt. Es wird interdisziplinär an Lösungen gearbeitet und in diese in gestellten Netz- und Systemführungssituationen im Zusammenspiel mit detaillierten Netz- und Systemmodellen erprobt. Die Tätigkeit umfasst explizit ebenso den Entwurf alternativer Szenarien für Gesamtprozesse und die Analyse der Automatisierbarkeit von Teilen des Prozessgeschehens.
Systemführung 2030+
Komplexitätsmanagement und Automatisierung
Europäische Betriebsprozesse
Zusammenarbeit TSO-DSO bei (Re-)Dispatch und Systemdienstleistungen
Systemdesign 2030+
In dieser Forschungsrichtung sollen die das Systemverhalten wünschenswerterweise dominierenden Eigenschaften der Marktteilnehmer basierend auf dem nach 2030 prognostizierten Stand der Technik definiert und verprobt werden. Quantitative Analysen zur so genannten Flexibilität (der Reaktion der Konsumenten auf Energiedargebot und Großhandelspreise) sollen durch konzeptionelle Studien zu den zugrundeliegenden notwendigen Prozessen ergänzt und an detaillierten Systemmodellen verprobt werden. Explizit wird dabei der Bezug zur Physik des Stromnetzes erhalten (kein „Kupferplattenansatz“). Folgende Aspekte werden dabei im Speziellen bearbeitet:
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Konsistentes Design von (grenzüberschreitenden) Markt-, Förder- & Betriebsprozessen zur effizienten Integration steigender Erneuerbarer Erzeugungsanteile (v.a. Direktvermarktung und -bilanzierung, kurzfristigere Gate Closure Times, virtuelle Kapazitäten in Kurzfristmärkten, angeschlossene Netzsicherheitsprozesse, etc.)
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Marktdesign für Flexibilität (längerfristige Invest-Beanreizung; systemdienlicher Einsatz verteilter Flexibilität).
Der positive oder negative Beitrag von so genannten Energiegemeinschaften oder deren zukünftige Weiterentwicklung zur Prognostizierbarkeit, Resilienz und Sicherheit des Gesamtsystems soll dabei unter anderem im Fokus stehen.
Systemdesign 2030+
Marktdesign für Flexibilität
Konsistentes Design von Betriebsprozessen
Weiterentwicklung der Energiegemeinschaften
Systemdienstleistungen 2030+
In diesem Themenkomplex werden die zukünftigen Eigenschaften der Systemdienstleistungen (frequenzgebundene und nicht frequenzgebundene) nach vollzogener Energiewende gesamthaft bearbeitet. Es wird anhand von Simulationsmodellen untersucht, welche Entwicklung Menge und Charakteristik der wichtigsten Systemdienstleistungen im Zuge der Energiewende nehmen werden. Es werden historische und weltweit verwendete Konzepte und Prozesse zur Bereitstellung der Systemdienstleistungen auf ihre Tauglichkeit insbesondere für die vollzogene vollständige Energiewende überprüft. Insbesondere werden Vorschläge zur Vereinfachung, Bereinigung und Integration bestehender Konzepte für Systemdienstleistungen vorgelegt und theoretisch begründet, diese konzeptionell und prozessual entwickelt und an detaillierten Simulationsmodellen des elektrischen Energiesystems auf ihre Praxistauglichkeit getestet.
Systemdienstleistungen 2030+
Frequenzhaltung, Regelleistung und – energie, Spannungshaltung
Eingliederung in zukünftige Systemführungsprozesse
Resilienz des elektrischen Energiesystems 2030+
Es wird das gesamthafte Systemverhalten im Falle großer Störungen und ungeplanter Einflüsse auf den Betrieb konzeptionell und quantitativ analysiert. Dafür werden gängige Konzepte der Systemresilienz auf ihre Tauglichkeit für das elektrische Energiesystem untersucht und die Entwicklungen hin zu einem 100% erneuerbar gespeisten Netz in Betrachtungen einbezogen. Es werden anhand von detaillierten Simulationsmodellen die Einflüsse verschiedener elektrischer, prozessualer und energiewirtschaftlicher Parameter auf die Gesamtresilienz untersucht und es wird sich in der Herangehensweise an ähnlichen Fragestellungen anderer technischer Großsysteme orientiert. Die dadurch wissenschaftlich abgeleiteten Empfehlungen für die Anpassung und Weiterentwicklung der Systemresilienz zeigen langfristige Steuermechanismen zu einer gleichbleibend sicheren zu 100% aus Erneuerbaren gespeisten Energieversorgung auf.
Resilienz des elektrischen Energiesystems 2030+
Netzverhalten bei Störungen
Effektivität von Grid Codes
Netz- und Versorgungswiederaufbau
Leistungselektronik im Systembetrieb 2030+
Die Auswirkungen der zunehmenden Durchdringung des elektrischen Energiesystems durch Leistungselektronik werden gesamthaft analysiert und die damit verbundenen Auswirkungen auf das elektrische Systemverhalten im gestörten Betrieb analysiert. Im Speziellen wird anhand von detaillierten Netzmodellen erforscht, wie sich der Beitrag der leistungselektronisch angebundenen Erzeuger zu Kurz- und Erdschlussströmen zukünftig entwickeln wird und inwiefern dadurch die Betriebsführung beeinträchtigt wird. Es werden Höhe und Form der erwarteten Kurzschlussströme analysiert und diese werden in detaillierten Netzmodellen in Zusammenhang mit dem Verhalten der Netzschutzeinrichtungen gesetzt. Aus den Ergebnissen werden Strategien für die zukünftige Verbesserung des fehlerklärenden Verhaltens sowie der Schwarzstartfähigkeit der in großem Maßstab leistungselektronisch angebundenen Erzeugern abgeleitet und es werden Wege aufgezeigt, wie dies für die 100% erneuerbar gespeiste Energiesysteme der Zukunft erreicht werden kann.
Leistungselektronik im Systembetrieb 2030+
Veränderung der Kurzschlussströme
Einfluss auf den Netzschutz
Proaktive Nutzung der Leistungselektronik
Der Forschungsbereiche für Energiesysteme und Energiewirtschaft an der TU Wien, das Austrian Institute of Technology (AIT) und die Austrian Power Grid (APG) haben im Februar 2025 eine PhD Klasse zum Thema Versorgungssicherheit 2030+ gestartet. In diesem Programm werden 6 PhD-Kandidat_innen 4 Jahre lang gemeinsam an Lösungen für die sichere Stromversorgung nach vollzogener Energiewende arbeiten. Aufbauend auf der heutigen Situation des Stromnetzes werden verschiedene Aspekte der Versorgungssicherheit gesamthaft betrachtet, potentielle Probleme aus Gesamtsystemsicht analysiert und Lösungen erarbeitet. Bei den quantitativen Analysen wird besonderes Augenmerk auf die europäische und österreichische Situation gelegt.