Simulation und energiewirtschaftliche Potenzialanalyse für Stromspeicher sowie für den Einsatz von flexiblen Energieanlagen

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Leitgedanke einer 100% regenerativen Stromversorgung

1.2 Ziel und Aufbau der Arbeit

2 Rahmenbedingungen für die Potentialanalyse

2.1 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen für Stromspeicher

2.1.1 Einsatzgebiet von Stromspeichern

2.1.2 Elektrochemische Stromspeicher

2.1.3 Flexible Energieanlagen als „Virtuelle Stromspeicher"

2.2 Projektspezifische Rahmenbedingungen

2.2.1 Kurzporträt RegModHarz

2.2.2 Annahmen für das Leitszenario 3

3 Simulationen zur Ermittlung des Stromspeicherbedarfs

3.1 Simulation in energyPRO

3.1.1 Modellierung der Simulationsumgebung

3.1.2 Optimierung in energyPRO

3.2 Speicherbedarfsanalyse

3.2.1 Methodik der Speicherbedarfsanalyse

3.2.2 Einfluss von Energiemanagement

3.2.3 Vergleich zwischen leistungs- und energieautarker Versorgung

4 Fazit und Ausblick

4.1 Folgerungen aus den Simulationen

4.2 Anreiz für den Ausbau von Flexibilisierungsoptionen

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit verfolgt das Ziel, eine energiewirtschaftliche Potenzialanalyse für Stromspeicher und den Einsatz flexibler Energieanlagen in der Modellregion Landkreis Harz durchzuführen, um die Voraussetzungen für eine 100% regenerative Stromversorgung zu evaluieren. Im Zentrum steht dabei die Forschungsfrage, wie durch gezieltes Energiemanagement und den Einsatz von thermischen Speichern der Bedarf an elektrischen Stromspeichern zur Verstetigung der fluktuierenden regenerativen Einspeisung quantitativ reduziert werden kann.

• Energiewirtschaftliche Analyse von Speichertechnologien und deren Einsatzgebieten
• Modellierung und Simulation von komplexen Energiesystemen mittels der Software energyPRO
• Untersuchung des Einflusses von Erzeugungs- und Lastmanagement auf den Stromspeicherbedarf
• Vergleich zwischen leistungsautarker und energieautarker Versorgungsszenarien
• Bewertung von Flexibilisierungsoptionen für zukünftige regenerative Stromversorgungssysteme

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Notwendigkeit einer Transformation hin zu einer 100% regenerativen Stromversorgung ein und erläutert die Rolle von Speichern, Energiemanagement und Transport als zentrale Flexibilisierungsoptionen.

2 Rahmenbedingungen für die Potentialanalyse: In diesem Kapitel werden die energiewirtschaftlichen und projektspezifischen Grundlagen für die Untersuchung dargelegt, einschließlich der Technologien für Strom- und Wärmespeicherung sowie der klimatischen und bedarfsspezifischen Annahmen für die Modellregion Harz.

3 Simulationen zur Ermittlung des Stromspeicherbedarfs: Hier wird der Einsatz der Simulationssoftware energyPRO zur Modellierung des virtuellen Kraftwerks und zur Analyse des Speicherbedarfs unter verschiedenen Szenarien detailliert beschrieben und ausgewertet.

4 Fazit und Ausblick: Das abschließende Kapitel fasst die wesentlichen Ergebnisse der Simulationen zusammen und diskutiert die notwendigen Anreize für einen zukünftigen Ausbau der untersuchten Flexibilisierungsoptionen.

Schlüsselwörter

Regenerative Stromversorgung, Stromspeicher, Energiemanagement, Modellregion Harz, Simulation, energyPRO, Lastmanagement, Kraft-Wärme-Kopplung, Power-to-Gas, Residuallast, Flexibilisierung, Netzausgleich, Speicherkapazität, Versorgungssicherheit, Erzeugungsmanagement.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit untersucht, wie eine 100% regenerative Stromversorgung in der Modellregion Landkreis Harz technisch und energiewirtschaftlich realisiert werden kann, wobei der Fokus auf der Nutzung von Speichern und Energiemanagement liegt.

Was sind die zentralen Themenfelder der Studie?

Die zentralen Themen sind die Integration fluktuierender Energien, der Einsatz von Stromspeichern, die Anwendung von Energiemanagement in Wärme- und Kältesystemen sowie die überregionale Vernetzung.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Das primäre Ziel ist die energiewirtschaftliche Potenzialanalyse zur Minimierung des Stromspeicherbedarfs durch den gezielten Einsatz von flexiblen Erzeugern und Lasten.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Es wird eine modellbasierte Analyse und Simulation des Energiesystems unter Verwendung der Software energyPRO durchgeführt, basierend auf Zeitreihen für Last, Erzeugung und meteorologische Daten.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil behandelt die Modellierung der Rahmenbedingungen, die Durchführung der Simulationen zur Ermittlung des Speicherbedarfs sowie die detaillierte Analyse der Auswirkungen von Energiemanagement auf das Last- und Erzeugungsprofil.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Begriffe sind unter anderem Power-to-Gas, Residuallast, Virtuelles Kraftwerk, KWK-Anlagen, Lastmanagement und die Unterscheidung zwischen leistungs- und energieautarker Versorgung.

Welche Rolle spielt die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)?

KWK-Anlagen fungieren als flexible Erzeuger, die durch eine Kopplung von Strom- und Wärmesektor die Verstetigung der regenerativen Einspeisung unterstützen.

Warum wird Power-to-Gas als Speicheroption in Betracht gezogen?

Power-to-Gas wird genutzt, um überschüssige regenerative Energie in Form von Methan zu speichern und dabei bestehende Erdgasinfrastrukturen für eine hohe Kapazität und Energiedichte zu verwenden.

Welche Auswirkungen hat das Energiemanagement auf den Speicherbedarf?

Die Simulationen zeigen, dass der Einsatz von Energiemanagement den erforderlichen Stromspeicherbedarf signifikant, um bis zu 60%, reduzieren kann.