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Optimierte Stromerzeugungssysteme unter besonderer Berücksichtigung einer fluktuierenden Erzeugung

Entwurf, Modellierung und Bewertung

Eine Deckung der weltweit steigenden Nachfrage nach Elektrizität erfordert den Ausbau zuverlässiger und wirtschaftlich effizienter Elektrizitätssysteme. Die Erreichung der internationalen Klimaschutzziele macht dabei einen Wechsel zu Stromerzeugungstechnologien auf Basis erneuerbarer Energien notwendig. Der Ausbau von Elektrizitätserzeugungssystemen bedarf einer sorgfältigen Planung, da großtechnische Erzeugungskapazitäten im Stromsektor (u. a. thermische Kraftwerke auf Basis fossiler Energieträger) langlebige und kostenintensive Investitionsgüter sind. Die modelltechnische Abbildung und Analyse der Betriebsweise von Stromerzeugungsanlagen eines Elektrizitätserzeugungssystems kann die Grundlage für den Ausbau dieses Systems bilden. Das Ziel dieser Studie ist daher die Entwicklung und Anwendung eines möglichst universell einsetzbaren Analysewerkzeugs zur Bestimmung und Untersuchung einer langfristigen Ausbau- und kurzfristigen Einsatzplanung von Elektrizitätserzeugungssystemen. Ziel des Analysewerkzeugs ist dabei die Minimierung der Kosten für die Bereitstellung von Elektrizität. Für eine möglichst klimagasarme Strombereitstellung wird die z. T. fluktuierende Einspeisung aus Stromerzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien adäquat berücksichtigt. Dafür wird innerhalb des Analysewerkzeugs zum einen zwischen den Planungsebenen der Kraftwerksausbau und -einsatzplanung unterschieden. Zum anderen werden die Vorhaltung von kurz- und mittel- bis langfristiger Betriebsreserve und mögliche Restriktionen im Betrieb regelbarer Stromerzeugungstechnologien im Modell berücksichtigt. Dadurch ist es möglich, die Versorgungszuverlässigkeit der Elektrizitätserzeugung zu bewerten, um so z. B. mögliche Herausforderungen einer Integration von z. T. fluktuierender und unzureichend zu prognostizierender Einspeisung aus Stromerzeugungsanlagen auf Basis wetterabhängiger erneuerbarer Energien zu adressieren. Das Analysewerkzeug wird auf ein exemplarisches Elektrizitätserzeugungssystem in der MENA-Region angewendet.