On the Long-Term Efficiency of Market Splitting in Germany

In Europe, the ongoing renewable expansion and delays in the planned grid extension have intensified the discussion about an adequate electricity market design. Against this background, we jointly apply an agent-based electricity market model and an optimal power flow model to investigate the long-term impacts of splitting the German market area into two price zone. Our approach allows capturing long-term investment and short-term market behavior under imperfect information. We find strong impacts of a German market splitting on electricity prices, expansion planning of generators and required congestion management. While the congestion volumes decrease significantly under a market split in the short term, the optimal zonal configuration for 2020 becomes outdated over time due to dynamic effects like grid extension, renewable expansion and new power plant investments. Policymakers and regulators should therefore regularly re-assess bidding zone configurations. Yet, this stands in contrast to the major objective of price zones to create stable locational investment incentives

Insights on Germany’s Future Congestion Management from a Multi-Model Approach

In Germany, the political decision to phase out nuclear and coal-fired power as well as delays in the planned grid extension are expected to intensify the current issue of high grid congestion volumes. In this article, we investigate two instruments which may help to cope with these challenges: market splitting and the introduction of a capacity mechanism. For this purpose, we carry out a comprehensive system analysis by jointly applying the demand side models FORECAST and eLOAD, the electricity market model PowerACE and the optimal power flow model ELMOD. While a German market splitting has a positive short-term impact on the congestion volumes, we find the optimal zonal delimination determined for 2020 to become outdated by 2035 resulting in new grid bottlenecks. Yet, readjusting the zonal configuration would lower the ability of the market split to provide regional investment incentives. Introducing a capacity mechanism with a congestion indicator allows allocating new power plants in regions with higher electricity demand. Consequently, we find the required congestion management to be substantially reduced in this setting. However, given the large amount of design parameters, any capacity mechanism needs to be carefully planned before its introduction to avoid new inefficiences on the market side

Zwei Preiszonen für Deutschland - Eine modellbasierte Analyse der langfristigen Auswirkungen

In diesem Beitrag werden die Effekte einer Teilung des bislang einheitlichen deutschen Strommarktes in eine nördliche und eine südliche Preiszone untersucht. Im Fokus stehen die Auswirkungen auf die langfristige Entwicklung der Strompreise und der Versorgungssicherheit. Die Analyse stützt sich auf den kombinierten Einsatz eines agentenbasierten Marktsimulationsmodells und eines optimierenden Lastflussmodells. Als Folge der Marktteilung ergeben sich zunächst signifikant höhere Spotmarktpreise in der süddeutschen Zone. Dies führt zur Vermeidung von ökonomischen Stilllegungen und mehr Kraftwerksneubauten im Süden. Ab 2025 konvergieren die Preise in beiden Zonen im Vergleich zum Ein-Zonen-Fall auf einem leicht höheren Niveau. Dennoch fallen die Systemkosten im Jahr 2025 aufgrund niedrigerer Redispatchkosten insgesamt geringer aus, steigen jedoch 2035 leicht an. Der verwendete Indikator für die Versorgungssicherheit erhöht sich für die süddeutsche Zone deutlich, während in der norddeutschen Preiszone Überkapazitäten abgebaut werden

Auf dem Weg zur klimaneutralen Stadt 2030 - Quantifizierung des urbanen Solarpotenzials der Landeshauptstadt Dresden

Um das angestrebte Ziel der Klimaneutralität für die Landeshauptstadt Dresden zu erreichen, ist eine aktualisierte Betrachtung aller Potenziale von erneuerbaren Energien im Rahmen der Fortschreibung des Energie- und Klimaschutzkonzeptes auf dem Stadtgebiet notwendig. Bauwerksintegrierte Photovoltaik (BIPV) leistet einen hohen Beitrag an der erforderlichen Energiewende, für die eine Quantifizierung des technischen Potenzials nötig ist. Für das gesamte Stadtgebiet Dresdens wurde auf Grundlage eines virtuellen 3D-Stadtmodells die solare Einstrahlung auf allen Dach- und Fassadenflächen berechnet. Diese Modellierung ermöglicht, unter Anwendung flächenspezifischer Abschläge, eine qualifizierte Abschätzung des Photovoltaikpotenzials. Die Kombination der gebäudescharfen Solarpotenziale mit thematischen GIS-Datensätzen der Stadt Dresden und semantischen Attributen des 3D-Stadtmodells ermöglicht darüber hinaus eine detaillierte Auswertung nach verschiedenen Bauwerkskategorien und Nutzungstypen. Die Identifikation von Bauwerkskategorien mit großem Flächenpotenzial sowie die Berücksichtigung von Eigentumsstrukturen und Denkmalschutzaspekten bietet eine gezielte Unterstützung zur Aktualisierung der PV-Gebäudepotenziale in Dresden und zur Ableitung von konkreten Maßnahmen

Search for dark matter produced in association with bottom or top quarks in √s = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

A search for weakly interacting massive particle dark matter produced in association with bottom or top quarks is presented. Final states containing third-generation quarks and miss- ing transverse momentum are considered. The analysis uses 36.1 fb−1 of proton–proton collision data recorded by the ATLAS experiment at √s = 13 TeV in 2015 and 2016. No significant excess of events above the estimated backgrounds is observed. The results are in- terpreted in the framework of simplified models of spin-0 dark-matter mediators. For colour- neutral spin-0 mediators produced in association with top quarks and decaying into a pair of dark-matter particles, mediator masses below 50 GeV are excluded assuming a dark-matter candidate mass of 1 GeV and unitary couplings. For scalar and pseudoscalar mediators produced in association with bottom quarks, the search sets limits on the production cross- section of 300 times the predicted rate for mediators with masses between 10 and 50 GeV and assuming a dark-matter mass of 1 GeV and unitary coupling. Constraints on colour- charged scalar simplified models are also presented. Assuming a dark-matter particle mass of 35 GeV, mediator particles with mass below 1.1 TeV are excluded for couplings yielding a dark-matter relic density consistent with measurements

Insights on Germany’s Future Congestion Management from a Multi-Model Approach

In Germany, the political decision to phase out nuclear and coal-fired power as well as delays in the planned grid extension are expected to intensify the current issue of high grid congestion volumes. In this article, we investigate two instruments which may help to cope with these challenges: market splitting and the introduction of a capacity mechanism. For this purpose, we carry out a comprehensive system analysis by jointly applying the demand side models FORECAST and eLOAD, the electricity market model PowerACE and the optimal power flow model ELMOD. While a German market splitting has a positive short-term impact on the congestion volumes, we find the optimal zonal delimination determined for 2020 to become outdated by 2035 resulting in new grid bottlenecks. Yet, readjusting the zonal configuration would lower the ability of the market split to provide regional investment incentives. Introducing a capacity mechanism with a congestion indicator allows allocating new power plants in regions with higher electricity demand. Consequently, we find the required congestion management to be substantially reduced in this setting. However, given the large amount of design parameters, any capacity mechanism needs to be carefully planned before its introduction to avoid new inefficiences on the market side

Begleitstudie WindNODE – Lastverschiebepotentiale in Dresden

Mit steigendem Anteil Erneuerbarer Energien im Stromnetz können auch Akteure auf der Verbrauchsseite einen Beitrag zur notwendigen Flexibilität im Energiesystem leisten. Die vorliegende Studie stellt hierzu einen systematischen Ansatz zur Priorisierung von kommunalen Flexibilitätspotentialen vor. Weiterhin wird der Ansatz für die Landeshauptstadt Dresden exemplarisch angewendet. In der Analyse werden in Dresden insb. die Bäder und Sportstätten sowie die Lebensmittelversorgung als vielversprechende Flexibilitätspotentiale identifiziert. Weiterhin wird festgestellt, dass in Dresden bereits wesentliche Flexibilitätspotentiale u.a. mit dem Innovationskraftwerk Reick und der modernen Fernwärmeversorgung durch die Kombination einer GuD-Anlage sowie eines Elektrodenheizkessels inkl. Speicher realisiert sind. Im Rahmen einer Fallstudie wird das Flexibilitätspotential der Sportstätten und Bäder im Detail weiter untersucht und festgestellt, dass die Hebung des Potentials nicht nur einen wichtigen Beitrag zur Flexibilisierung der Nachfrage in Dresden leisten kann, sondern darüber hinaus auch wirtschaftlich vorteilhaft ist.:Abbildungen VI Tabellen VII Abkürzungen VIII 1 Zusammenfassung 1 2 Einleitung 3 3 Überblick zu Dresden 5 3.1 Energieverbrauch der Stadt Dresden 6 3.2 Segmentierung der Energieverbraucher 8 3.3 Exkurs: Projektvorstellung WindNODE 10 4 Methodischer Ansatz zur Bewertung von Flexibilitätspotentialen 12 4.1 Bewertung von Flexibilitätspotentialen mittels des Analysewerkzeuges 12 4.2 Technologiespezifische Bewertungskriterien 13 4.3 Standortbezogene Bewertungskriterien 17 4.4 fSegmentierung von Flexibilitätspotenzialen 19 5 Flexibilitätspotentiale in Dresden 20 5.1 Segmente und identifizierte Einrichtungen 20 5.2 Gewichtung der Bewertungskriterien 20 5.3 Priorisierung möglicher Flexbilitätspotentiale und Ergebnisse 21 5.4 Kriterienstabilität der priorisierten Flexibilitätspotentiale 22 5.5 Bereits umgesetzte Flexibilitätspotentiale 24 5.6 Handlungsempfehlungen für die Stadt Dresden 26 6 Fallstudie – Energiegrobkonzept für die EnergieVerbund Arena 28 6.1 Vorstellung der EnergieVerbund Arena 28 6.2 Entwicklung eines Energiegrobkonzeptes für die EnergieVerbund Arena 31 6.3 Wirtschaftlichkeit des Energiegrobkonzeptes 33 7 Literaturverzeichnis 3