Detaillierte Modellintegration nationaler Stromnetze in europäische Energieszenarien

Björn Ellensohn

Detaillierte Modellintegration nationaler Stromnetze in europäische Energieszenarien

Translated title of the contribution: Detailed Modeling and Integration of National Power Grids in European Energy Scenarios

Björn Ellensohn

Chair of Energy Network Technology (540)

Research output: Thesis › Master's Thesis

Abstract

The aim of this thesis is to integrate a detailed model of the Austrian electricity transmission network into an existing Europe-wide energy system model. By increasing the spatial and structural resolution of Austria¿s transmission grid, the model enables more accurate analysis of regional power flows, security of supply, and infrastructure development. At the same time, the consistency of the overarching European model is preserved to allow for the investigation of continent-wide scenarios. As part of this work, the Austrian power grid was reconstructed from various datasets. This included digital grid data sourced from geospatial files stored in a database. The data were processed using geographic information systems, harmonized, and converted into a network-compatible format. The processing steps included, among others, the definition of a unified coordinate system, the transformation of geometries into network components, and the standardized mapping of node and line information. A key component of the thesis is the development of an automated modeling workflow. This workflow was implemented using a flexible workflow management framework, enabling easy reuse and adaptation to different scenarios. The integration of the Austrian grid into the European model is carried out through spatial alignment of grid nodes. Where interconnections at national borders are missing, they are added algorithmically. Furthermore, a method was developed to distribute time-varying electricity demand profiles across the Austrian grid nodes, based on existing time series representing renewable energy generation. The main result is a fully integrated, high-resolution Austrian grid model embedded within a European energy system framework. Thanks to the automated approach, the workflow is transferable and reproducible. It provides a solid foundation for further analyses in grid planning, supply security, and energy transition scenarios, with a particular focus on Austria within the broader European context.

Translated title of the contribution	Detailed Modeling and Integration of National Power Grids in European Energy Scenarios
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Awarding Institution	Montanuniversität
Supervisors/Advisors	Kienberger, Thomas, Supervisor (internal) Wallner, Stefan, Co-Supervisor (internal)
Award date	19 Dec 2025
Publication status	Published - 2025

Bibliographical note

no embargo

UN SDGs

This output contributes to the following UN Sustainable Development Goals (SDGs)

Cite this

@mastersthesis{fd8d7796a0c14520a32ae83daf55afd6,

title = "Detaillierte Modellintegration nationaler Stromnetze in europ{\"a}ische Energieszenarien",

abstract = "Ziel dieser Arbeit ist die Integration eines detaillierten {\"o}sterreichischen Stromnetzmodells in ein bestehendes europaweites Energiesystemmodell. Durch eine h{\"o}here r{\"a}umliche und strukturelle Aufl{\"o}sung des {\"o}sterreichischen {\"U}bertragungsnetzes sollen genauere Aussagen {\"u}ber regionale Netzfl{\"u}sse, Versorgungssicherheit und Infrastrukturentwicklung getroffen werden k{\"o}nnen. Gleichzeitig soll die {\"u}berregionale Modellkonsistenz erhalten bleiben, um europaweite Szenarien untersuchen zu k{\"o}nnen. Im Rahmen dessen wurde das {\"o}sterreichische Stromnetz aus verschiedenen Datens{\"a}tzen rekonstruiert. Dabei kamen digitale Netzdaten aus Geodateien aus einer Datenbank zum Einsatz. Die Daten wurden mithilfe geografischer Informationsverarbeitung aufbereitet, vereinheitlicht und in ein netzmodellkompatibles Format {\"u}berf{\"u}hrt. Die Aufbereitung umfasste unter anderem die Festlegung eines einheitlichen Koordinatensystems, die Umwandlung von Geometrien in Netzkomponenten sowie die standardisierte Abbildung von Knoten- und Leitungsinformationen. Ein wesentlicher Teil ist der Aufbau eines automatisierten Modellierungsworkflows. Dieser wurde mit einem flexiblen Workflow-Management-Framework erstellt und erlaubt eine einfache Wiederverwendung sowie Anpassung an unterschiedliche Szenarien. Die Zusammenf{\"u}hrung des {\"o}sterreichischen Netzes mit dem europ{\"a}ischen Modell erfolgt dabei {\"u}ber ein r{\"a}umliches Abgleichen von Netzknoten. Fehlt eine Verbindung an einer Landesgrenze, so wird diese algorithmisch erg{\"a}nzt. Zus{\"a}tzlich wurde eine Methode entwickelt, um zeitabh{\"a}ngige Stromverbrauchsprofile auf die Knoten des {\"o}sterreichischen Netzes zu verteilen. Dabei wurden vorhandene Zeitreihen herangezogen, welche die Einspeisung durch erneuerbare Energien darstellen. Das Hauptergebnis der Arbeit ist ein vollst{\"a}ndig integriertes, detailliertes {\"o}sterreichisches Netzmodell im Rahmen eines europ{\"a}ischen Energiesystemmodells. Durch die automatisierte Vorgehensweise ist der Workflow {\"u}bertragbar und reproduzierbar. Er schafft die Grundlage f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Analysen zu Netzplanung, Versorgungssicherheit und Szenarien der Energiewende mit Fokus auf {\"O}sterreich im europ{\"a}ischen Kontext.",

keywords = "Modellierung, Lastflussrechnung, ENTSO-e",

author = "Bj{\"o}rn Ellensohn",

note = "nicht gesperrt",

year = "2025",

language = "Deutsch",

school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

TY - THES

T1 - Detaillierte Modellintegration nationaler Stromnetze in europäische Energieszenarien

AU - Ellensohn, Björn

N1 - nicht gesperrt

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - Ziel dieser Arbeit ist die Integration eines detaillierten österreichischen Stromnetzmodells in ein bestehendes europaweites Energiesystemmodell. Durch eine höhere räumliche und strukturelle Auflösung des österreichischen Übertragungsnetzes sollen genauere Aussagen über regionale Netzflüsse, Versorgungssicherheit und Infrastrukturentwicklung getroffen werden können. Gleichzeitig soll die überregionale Modellkonsistenz erhalten bleiben, um europaweite Szenarien untersuchen zu können. Im Rahmen dessen wurde das österreichische Stromnetz aus verschiedenen Datensätzen rekonstruiert. Dabei kamen digitale Netzdaten aus Geodateien aus einer Datenbank zum Einsatz. Die Daten wurden mithilfe geografischer Informationsverarbeitung aufbereitet, vereinheitlicht und in ein netzmodellkompatibles Format überführt. Die Aufbereitung umfasste unter anderem die Festlegung eines einheitlichen Koordinatensystems, die Umwandlung von Geometrien in Netzkomponenten sowie die standardisierte Abbildung von Knoten- und Leitungsinformationen. Ein wesentlicher Teil ist der Aufbau eines automatisierten Modellierungsworkflows. Dieser wurde mit einem flexiblen Workflow-Management-Framework erstellt und erlaubt eine einfache Wiederverwendung sowie Anpassung an unterschiedliche Szenarien. Die Zusammenführung des österreichischen Netzes mit dem europäischen Modell erfolgt dabei über ein räumliches Abgleichen von Netzknoten. Fehlt eine Verbindung an einer Landesgrenze, so wird diese algorithmisch ergänzt. Zusätzlich wurde eine Methode entwickelt, um zeitabhängige Stromverbrauchsprofile auf die Knoten des österreichischen Netzes zu verteilen. Dabei wurden vorhandene Zeitreihen herangezogen, welche die Einspeisung durch erneuerbare Energien darstellen. Das Hauptergebnis der Arbeit ist ein vollständig integriertes, detailliertes österreichisches Netzmodell im Rahmen eines europäischen Energiesystemmodells. Durch die automatisierte Vorgehensweise ist der Workflow übertragbar und reproduzierbar. Er schafft die Grundlage für weiterführende Analysen zu Netzplanung, Versorgungssicherheit und Szenarien der Energiewende mit Fokus auf Österreich im europäischen Kontext.

AB - Ziel dieser Arbeit ist die Integration eines detaillierten österreichischen Stromnetzmodells in ein bestehendes europaweites Energiesystemmodell. Durch eine höhere räumliche und strukturelle Auflösung des österreichischen Übertragungsnetzes sollen genauere Aussagen über regionale Netzflüsse, Versorgungssicherheit und Infrastrukturentwicklung getroffen werden können. Gleichzeitig soll die überregionale Modellkonsistenz erhalten bleiben, um europaweite Szenarien untersuchen zu können. Im Rahmen dessen wurde das österreichische Stromnetz aus verschiedenen Datensätzen rekonstruiert. Dabei kamen digitale Netzdaten aus Geodateien aus einer Datenbank zum Einsatz. Die Daten wurden mithilfe geografischer Informationsverarbeitung aufbereitet, vereinheitlicht und in ein netzmodellkompatibles Format überführt. Die Aufbereitung umfasste unter anderem die Festlegung eines einheitlichen Koordinatensystems, die Umwandlung von Geometrien in Netzkomponenten sowie die standardisierte Abbildung von Knoten- und Leitungsinformationen. Ein wesentlicher Teil ist der Aufbau eines automatisierten Modellierungsworkflows. Dieser wurde mit einem flexiblen Workflow-Management-Framework erstellt und erlaubt eine einfache Wiederverwendung sowie Anpassung an unterschiedliche Szenarien. Die Zusammenführung des österreichischen Netzes mit dem europäischen Modell erfolgt dabei über ein räumliches Abgleichen von Netzknoten. Fehlt eine Verbindung an einer Landesgrenze, so wird diese algorithmisch ergänzt. Zusätzlich wurde eine Methode entwickelt, um zeitabhängige Stromverbrauchsprofile auf die Knoten des österreichischen Netzes zu verteilen. Dabei wurden vorhandene Zeitreihen herangezogen, welche die Einspeisung durch erneuerbare Energien darstellen. Das Hauptergebnis der Arbeit ist ein vollständig integriertes, detailliertes österreichisches Netzmodell im Rahmen eines europäischen Energiesystemmodells. Durch die automatisierte Vorgehensweise ist der Workflow übertragbar und reproduzierbar. Er schafft die Grundlage für weiterführende Analysen zu Netzplanung, Versorgungssicherheit und Szenarien der Energiewende mit Fokus auf Österreich im europäischen Kontext.

KW - Modellierung

KW - Lastflussrechnung

KW - ENTSO-e

M3 - Masterarbeit

ER -