HyFlow is a grid-based multi-energy system (MES) modelling framework. It aims tomodel the status quo of current energy systems, future scenarios with a high share of fluctuatingenergy sources or additional consumers like electric vehicles, and to compare solution strategies ifcertain parts of the infrastructure are congested. In order to evaluate the congestion limits and thefeasibility and suitability of solution strategies (e.g., energy storage, sector coupling technologies,demand response (DR)), load flow calculations of all three main grid-bound energy carriers areimplemented in one single modelling framework. In addition to the implemented load flow models,it allows the interaction of these grids with the use of hybrid elements. This measure enables aproper assessment of future scenarios, not only for the infrastructure of one energy carrier, but forthe overall energy system. The calculation workflow of HyFlow, including the implemented loadflow calculations, as well as the implementation of the flexibility options, is described in detail inthe methodology section. To demonstrate the wide range of applicability of HyFlow with differentspatial ranges, two case studies referring to current research problems are presented: a city and aregion surrounding the mentioned city. The calculations for the mentioned case studies areperformed for three levels. A “status quo” level, a “high-stress” level with added fluctuatingenergy sources and consumers, and an “improvement” level, where flexibility options areintroduced to the system. The effect of the flexibility options on future energy grids is, therefore,analyzed and evaluated. A wide variety of evaluation criteria can be selected. For example, themaximum load of certain power lines, the self-sufficiency of the overall system, the total transportlosses or the total energy consumption.

Im Rahmen der Thematik der Gestaltung eines smarten zukünftigen kommunalen Energieverbundsystems stehen die zukunftsgerechte Entwicklung der Infrastruktur der unterschiedlichen Energieträger (Wärme, Gas, Strom) sowie die CO 2 -neutrale Energiebereitstellung aus regionalen Ressourcen und eine mögliche Sektorkopplung im Fokus. Basierend auf einem zellularen Ansatz wird im Rahmen des "FFG -Smart Cities Demo"-Projektes "Smart Exergy Leoben" ein Modell entwickelt, welches zeigt, dass rund ein Drittel des elektrischen Gesamtenergieverbrauchs durch Ausbau von Photovoltaik in das örtliche Verteilernetz eingespeist werden kann, ohne im heute bestehenden Netz Überlastungen herbeizuführen. Das Modell zeigt, dass -wie zu erwarten ist -besonders in den Mittagsstunden beträchtliche Energieflüsse in die nächst höhere Netzebene rückgespeist werden. Soll der regionale Autarkiegrad eines solchen elektrischen Verteilernetzes erhöht werden, um Belastungen bzw. einen Ausbau der Netzebenen zu vermeiden, ist eine Integration von Speichern an strategischen Punkten in Betracht zu ziehen. Hierbei wird im gegenständlichen "FFG -Stadt der Zukunft"-Projekt "Move2Grid" die Sektorkopplung des elektrischen Netzes mit Elektromobilität untersucht. Dabei gilt es, zukünftig abzuklären, in wieweit Ladestationen, welche möglicherweise mit stationären Speichern ausgestattet sind, zur Lastglättung beitragen können und so möglichweise nötige Netzausbaumaßnahmen reduziert werden können.Schlüsselwörter: zellularer Ansatz; elektrisches Netz; Mittelspannung; Verteilernetz; Photovoltaik Application of the cellular approach to design energy systems for the future. In order to design a smart urban energy system in the future, the focus is on developing infrastructure for the different energy sources (heat, gas, and electricity), producing energy from renewable energy sources and forcing their hybridisation. Based on the cellular approach it is the goal of the project "Smart Exergy Leoben" to develop a model which shows, that it is possible to feed the grid with about 1/3 of the total electricity consumption produced by

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