Ist Ihre Gemeinde energieautark?

Mit RESYS können Energiebedarf und Aufbringungspotenziale mittels weniger Eingaben realitätsnah simuliert werden.

Is your municipality energy self-sufficient?

Based on a few input data the RESYS tool simulates energy demand and energy generation potential close to reality.

Bedarfsentsprechende EnergieplanungBedarfsentsprechende Energieplanung

Mit RESYS im Jahresverlauf Aufbringung und Energiebedarf planen und damit Argumenten gegen Erneuerbare ("produzieren doch immer zur falschen Zeit!") faktenbasiert entgegenwirken!

Energy planning according to requirements

Plan energy generation und consumption in the course of the year and thus counteract arguments against renewables (often mistakenly referred to as ‘wrong time’ energy suppliers) fact-based.

Doch wie kann die Energiewende für eine Gemeinde gelingen? Wir wollen ein Beispiel geben!

Ausgangssituation: Durchschnittliche Österreichische Gemeinde Einwohner: 8.426 Gemeindetyp: Wohnort mit hohem Pendleranteil Fläche: 8.387,9 ha Beschäftigte: 4.170 (darunter sind alle Branchen prozentual vertreten)

But how can the energy transition for a municipality succeed? We would like to give an example!

Summary of basic data: The considered entity is an averaged Austrian municipality Inhabitants: 8.426 Type of municipality: municipality with high percentage of commuter Area: 8.387,9 ha Employee: 4.170 (all business sectors are represented)

Potenziale & derzeitige Nutzung

Die dargestellten Potenziale wurden mit RESYS-Tool ermittelt. Einzig das Wasserkraft-Potenzial wurde selbst vom User eingegeben.

Potentials and current use

The potentials shown in the figure were calculated with RESYS. Only the hydropower potential has been entered by the user.

Ist-Strombedarf

Der Status-Quo weist im Strombereich eine deutlich höhere Nachfrage in den Wintermonaten auf als im Sommer. Dies ist v.a. auf elektrische Heizungen und dem größeren Bedarf sonstiger Verbraucher (z.B. Licht) zurückzuführen. Der Gesamtbedarf beträgt ca. 80.000 MWh/a.

Current power demand

The status quo in terms of electricity has a significantly higher demand in the Winter months than in Summer. This is due to electric heaters and the greater need for other services (e.g. light). The total demand of our averaged community is around 80,000 MWh/yr.

Ist-Stromproduktion

Die Stromproduktion ist gegenwärtig durch die topographisch sehr günstige Nutzung von Wasserkraft geprägt. Wie zu erkennen ist, reicht die eigene Stromproduktion derzeit nicht aus, um unsere Gemeinde ganzjährig mit Strom zu versorgen (Anteil erneuerbarer Energie: ca. 62%). Speziell im Winter klafft eine große Lücke zwischen Bedarf und Produktion auf. Deutlich ist auch die stromgeführte Fahrweise von Biomasse-Kraftwerken anhand des über das Jahr konstanten grünen Bandes zu sehen. Dies ist jedoch aufgrund der damit verbundenen sehr hohen Laufzeiten mit immensen Verbräuchen an Biomasse-Ressourcen verbunden.

Current power production

The power production is currently dominated by the usage of hydropower. As can be seen in the figure, the electricity production is currently not able to provide our municipality year-round with sufficient energy (percentage of renewable energy is about 62%). Especially in Winter there exists a huge gap between demand and production. Furthermore it can be seen the power-operated application of solid-biomass CHP plants, which leads to constant base production over the year (green color). Because of the current basic conditions operators are forced to extend the running time of such biomass plants. As a result of this a lot of biomass resources are utilized during Summer only for power production.

Ist-Wärmebedarf

Ein ähnliches, wenn auch noch krasseres Bild ergibt sich derzeit im Wärmebereich. Hier ist ein massiver Unterschied zwischen dem Bedarf im Winter und im Sommer zu erkennen. Im Winter ist v.a. der Raumwärmebedarf außerordentlich groß (ca. 86.000 MWh von insgesamt knapp 130.000 MWh), während im Sommer vorwiegend die Warmwasserbereitstellung als auch die Prozesswärme über 200°C die größten Verbraucher darstellen. Selbst über die Sommermonate kann der deutlich geringere Bedarf nicht zur Gänze mit erneuerbaren Energien abgedeckt werden.

Current heat demand

A similar situation emerges currently in the heating sector. This includes again a massive difference between the demand in Winter and in Summe. In Winter the room heating demand is extremely high (about 86,000 MWh of a total of almost 130,000 MWh), while in the Summer only the hot water supply as well as the process heat demand over 200°C contribute to the energy demand. Even during the summer months, the demand cannot be covered entirely by renewable energies.

Ist-Wärmeerzeugung

Die Ist-Wärmeerzeugung ist derzeit v.a. durch mit fester Biomasse befeuerter Kessel charakterisiert, in zweiter Linie durch E-Heizungen und Wärmepumpen. Wie zu erkennen ist, kann der Bedarf im Winter nur zur Hälfte (ca. 50%) mit erneuerbarer Erzeugung abgedeckt werden. Dies zeigt die derzeitige große Abhängigkeit von fossilen Energien im Wärmebereich.

Current heat production

The current heat production is mainly generated by solid-fired biomass boiler, secondarily by electrical heating and heat pumps. As can be seen in the figure the demand in Winter cannot be covered by renewable generation (just 50% can be covered). This shows the current huge dependence on fossil energy for heating purposes.

Derzeitiger Brennstoffbedarf

Wie stark ist unsere Gemeinde von fossilen Importen abhängig?

Current fuel demand

How much is our community depending on fossil imports?

Zielplanung

Welche Grundsätze sollen für die Umsetzung der Energiewende gelten?

Target planning

Which principles should be applied in order to make the energy transition successful?

Berücksichtigte Trends & Effizienzen

Ökologischeres Mobilitätsverhaltens: Personenverkehr: Personenkilometer (Pkm) für PKW reduzieren sich um 46%, Öffis-Nutzung nimmt um ca. 190% zu, Fahrrad-Nutzung um 116%, Motorrad-Nutzung um 224%; Güterverkehr: Tonnenkilometer (Tkm) von Straße und Flugzeug reduzieren sich um 55%, Nutzung von Schiene erhöht sich um 40%; E-Antriebe: 80% der PKW-Pkm werden mit E-Antrieben zurückgelegt; Besetzungsgrad PKW und Auslastung Öffis erhöht sich um rund 50%

Considered Trends & Efficiencies

More ecological mobility behavior Passenger transport: passenger-kilometers for passenger cars will be reduced by 46%, the use of public transport increases by 190%, bicycle use by 116%, motorcycle use by 224%; Freight: Tonne-kilometers from road and aircraft reduced by 55%, use of trains increased by 40%; E-driving: 80% of the car-passenger kilometers are covered by electric engines; Occupancy of cars and public transport use increased by around 50%

Potenziale & zukünftige Nutzung der Zielplanung

* Für die Potenzial-Berechnung wird nur die primäre flüssige Biomasse berücksichtigt. Um den flüssigen Biomassebedarf real abzudecken, werden zusätzlich noch BTL (Biomass to liquid)- sowie PTL (Power to liquid)-Technologien verwendet (nähere Erklärungen siehe Folie „Brennstoffbedarf Zielplanung“).

Potentials & future use according to the target planning

* For the calculation of potentials, only the primary liquid biomass has been considered. To cover the liquid biomass demand, additionally BTL (biomass to liquid) and PTL (Power to liquid) technologies have to be implemented (further explanation see slide "fuel requirement target planning").

Ziel-Strombedarf

Der Strombedarfsverlauf wird im Vergleich zum Status Quo gleichmäßiger (weniger große Spitzen im Winter), der Gesamtbedarf steigt jedoch auf rund 120.000 MWh/a an. Dies ist auf E-Mobilität, den Einsatz von Wärmepumpen statt Öl- und Gaskessel sowie den Klimawandel zurückzuführen. Wie zu erkennen ist, wird der Strombedarf trotzdem deutlich von der Stromproduktion übertroffen (Strom-Überschuss von ca. 22.500 MWh/a). Dieser Überschuss ist in weiterer Folge auch notwendig, um den Treibstoffbedarf abzudecken.

Target power demand

The electricity load is compared to the status quo more constant (fewer large peaks in Winter). Nevertheless, the total demand increases up to 120,000 MWh/yr. This is due to the use of e-mobility, the usage of heat pumps instead of oil and gas boilers and the impacts of climate change, which leads to a greater demand of cooling. ). As can be seen, the production of electricity is significantly higher than the current demand (surplus of approximately 22,500 MWh/yr). This surplus is finally essential to cover the fuel demand for mobility, which you will see in the next slides.

Ziel-Stromproduktion

Das Ziel-Szenario ist v.a. durch einen massiven Ausbau von Photovoltaik (Anteil an Gesamtstromproduktion 26%) und Wind (Anteil an Gesamtstromproduktion 27%) geprägt, die jeweils Strommengen von ca. 30.000 MWh/a bereitstellen. Dennoch trägt die Wasserkraft (Lauf- und Pumpspeicherkraftwerke) mit einem Anteil von rund 42% weiterhin die Hauptlast der Stromproduktion. Ergänzt wird die Stromproduktion durch Erträgen aus Biogas und fester Biomasse im Ausmaß von ca. 5 %. Damit wird in Summe ein jährlicher Überschuss von gut 22.000 MWh produziert. Dieser Überschuss sollte mit PowerToLiquid-Verfahren in flüssige Brennstoffe umgewandelt werden.

Target power production

The target scenario ist mainly driven by a massive expansion of photovoltaic (share of total electricity generation 26%) and wind power (share of total electricity generation 27%), each providing energy levels of approximately 30,000 MWh/yr. However, hydropower (run-of-river and pumped-storage hydropower) remains as the most important power source with a share of around 42% of total production. The system is complemented by the production of electricity from biogas and solid biomass in the amount of about 5%. Thus provides an annual surplus of about 22,000 MWh, which in the end should be converted into liquid fuels with PowerToLiquid technologies.

Ziel-Wärmebedarf

Der Ziel-Wärmebedarf wird einerseits durch eine bedarfsgerechte Erzeugung und andererseits durch eine große Bedarfsreduktion realisiert. Dieser Minderverbrauch ist v.a. durch besser gedämmte Häuser und den voranschreitenden Klimawandel zu erklären, was speziell den Raumwärmebedarf drastisch verringert.

Target heat demand

The target heat demand is realized on the one hand by a needs-based production and on the other hand by a massive reduction of demand (approximately -50%). This decrease can be achieved by the implementation of better-insulated facilities and the progressing climate change, which specifically reduces the room heating demand.

Ziel-Wärmeerzeugung

Für die Wärmeerzeugungist es entscheidend einen signifikanten Anteil an Wärmepumpen und wärmegeführten BHKWs im System zu haben. Ebenso ist es im Hinblick auf die Erzeugung größerer Mengen an Biotreibstoffen sehr wichtig auch BTL-Anlagen zu betreiben. Sowohl die BHKWs als auch die BTL-Anlagen sollten wärmegeführt betrieben werden, um die bestehende Erzeugungslücke im Winter zu schließen und die Biomasse-Ressourcen im Sommer zu schonen. Für das Gesamtsystem ist diese Art der Betriebsführung wesentlich effizienter, da es kaum zu ungenützten Überschüssen kommt. Hochtemperaturanwendungen werden mit Strom und Kesseln betrieben.

Target heat production

For the heat production it is crucial to have a significant percentage of energy-efficient heat pumps as well as heat-operated CHP plants in the system. Likewise, it is very important to install lots of BTL (Biomass to liquid) plants in order to produce higher amounts of biofuels. At this juncture it is very important that both the CHP and the BTL plants should run heat-operated, in order to close the existing production gap in Winter times and to save biomass resources during Summer. For the entire system, this kind of management is much more efficient, since it hardly comes to surplus energy. High temperature applications will be supplied by electricity and boilers.

Ergebnisse Mobilität

Trotz großer Änderungen im Mobilitätssektor (vermehrte Nutzung von E-Autos und öffentlichen Verkehrsmitteln) weist die Gesamtauswertung des Verkehrs noch immer einen fossilen Treibstoffbedarf (Diesel, Benzin) von 76% auf. Dieses Defizit an fossilen Treibstoffen (ca. 12.000 MWh/a) kann jedoch durch den sommerlichen Überschuss (ca. 22.500 MWh/a) beim Strom mittels PowerToLiquid-Technologien gedeckt werden. Bei einem Wirkungsgrad von 60% können damit 13.200 MWh/a flüssige Treibstoffe produziert werden. 12.000 MWh/a werden für die Mobilität benötigt. Der Rest von 1.200 MWh/a kann als Reserve für schlechtere Ertragsjahre in Tanks gespeichert werden.

Results mobility

Despite massive changes in the mobility sector (mainly driven through an increased use of electric cars and public transport), the system is still depended on fossil fuels of about 76%. However, this lack of liquid fossil fuels (diesel and petrol) can be covered by liquid fuels, produced with PowerToLiquid (PTL) technologies in the amount of 12,000 MWh/yr. With an efficiency of 60% for PTL processes liquid fuels of about 13,200 MWh/yr can be produced. 12,000 MWh/yr are utilized for mobility purposes, while the remaining energy can be stored in tanks as an emergency reserve for years with less renewable energy production.

Brennstoffbedarf Zielplanung

Fuel demand – target planning

Benchmarking

Im RESYS-Tool werden auch Benchmarks für Strom-, Solar-, Biomassenutzung sowie für Effizienz- und Mobilitätsmaßnahmen ausgegeben. Dies erlaubt Gemeinden und Regionen zu überprüfen, ob die Potenziale ausreichend genutzt werden. Bemerkung: Entscheidend ist, dass die Energie- und Reduktionspotenziale genützt werden. Ballungsräume müssen nicht energieautark werden, hingegen müssen Gemeinden mit kleiner Bevölkerungsdichte und großen Potenzialen Überschüsse produzieren, um die Ballungsräume zu versorgen.

Benchmarking

RESYS tool also benchmarks the considered measures for electricity, solar and biomass utilization as well as for efficiency and mobility. This allows local and regional authorities to check if their potentials are utilized well or not. Note: It is crucial that the energy and reduction potentials are realized. Nevertheless, large urban areas don´t need to be energy self-sufficient. On the contrary, municipalities with less population density and huge renewable potentials have to produce surpluses to supply these urban areas.

Benchmarking

Der Benchmark (blaue Linie) hinsichtlich des Ausbaus von Windkraft wird im Ziel-Szenario (gelber Balken) erreicht.

Benchmarking

The benchmarks (blue line) in terms of wind power use are achieved in the target scenario (yellow bar).

Benchmarking

Der Benchmark (blaue Linie) hinsichtlich des Ausbaus von Photovoltaik auf Dächern wird im Ziel-Szenario (oranger gelber Balken) erreicht.

Benchmarking

The benchmarks (blue line) in terms of sun power use on roofs are achieved in the target scenario (orange and yellow bar).

Benchmarking

Der Benchmark (blaue Linie) hinsichtlich des Ausbaus von Photovoltaik an Fassaden wird im Ziel-Szenario (oranger gelber Balken) knapp nicht erreicht.

Benchmarking

The benchmarks (blue line) in terms of sun power use on fronts are not entirely achieved in the target scenario (orange bar).

Benchmarking

Der Benchmark (blaue Linie) hinsichtlich des Energie- und Flächenbedarfs im Wohnbereich wird im Ziel-Szenario erreicht.

Benchmarking

The benchmarks in terms of residential energy consumption are achieved in the target scenario.

Investitionskosten

Das RESYS-Tool gibt als Orientierung zu allen vorgenommenen Ausbau-Szenarien auch die ungefähren Investitionskosten und zu erwartenden jährlichen Erträge an. Damit ergibt sich für die Finanzierung rasch ein Überblick.

Investment costs

The RESYS tool gives also a short overview about approximate investment costs and expected annual energy output.

Speichermanagement

Alle in RESYS zeitaufgelöst dargestellten Diagramme können bis auf den Stundenbereich analysiert werden. Speziell für den Speicherbereich (Speicherwasserkraft) lassen sich hiermit Aussagen über Lade- und Entladeentwicklungen sehr schnell treffen.

Storage Management

RESYS provides time-resolved charts, which even allow hourly resolution. Especially for analysis of storage applications conclusions about loading and unloading can be made very fastly.

Speichermanagement

Zukünftig ist auch zu erwarten, dass Pumpspeicher auch während des Tages häufiger geladen werden. Dies ist auf hohe Anteile erneuerbarer Energie (v.a. Photovoltaik) zurückzuführen.

Storage Management

The future is also expected that pumped storage power plants load more frequently during the day. This is due to high levels of renewable energy (mainly photovoltaic).

Szenarienvergleich

Anhand der nebenstehenden Grafik werden die Vorteile einer wärmegeführten Fahrweise von BHKW-Anlagen deutlich. Die Überschüsse im Wärmebereich verschwinden.

Comparison of scenarios

As can be seen in this picture a heat-operated CHP produces no surpluses during summer but provides heat in Winter times. This makes it a more efficient way of running power plants.

Wege und Wechselwirkungen für die Energiewendestrategie in RESYS-Tool

Paths and interactions for the energy transition in RESYS-Tool