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Werkzeuge zur Potentialanalyse und Strukturoptimierung von Speichern in regionalen Energiesystemen

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Eggers, Jan-Bleicke; Tyrna, Bernd; Herkel, Sebastian; Törnros, Tobias; Sagl, Günther; Bachmaier, Andreas; Rupp, Matthias; Narmsara, Sattaya; Gündra, Hartmut; Resch, Bernd

2017

Projektbericht - Abschlussbericht

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Beschreibung

In Folge des schnellen Ausbaus erneuerbarer Energien und insbesondere der dezentralen, zeitlich fluktuierenden Erzeugung von Strom aus Photovoltaik und Windkraftanlagen spielt die Speicherung von Energie eine zunehmend wichtige Rolle. Neue Planungsaufgaben kommen dadurch auf regionale und kommunale Akteure wie Gemeindeverwaltungen, Regionalplaner und Energieversorger zu. Durch die Dezentralisierung und Regionalisierung der Energieversorgung wird die räumliche Ausprägung der Energiesysteme ein wichtiger Bestandteil von Planungswerkzeugen, die Langfriststrategien für die Transformation des Energiesystems unterstützen und begleiten können.

Im Vorhaben Werkzeuge zur Potentialanalyse und Strukturoptimierung von Speichern in regionalen Energiesystemen (GISOPT) wurde eine auf einem energiesystemanalytischen Ansatz beruhende Methode zur Optimierung von regionalen Energiesystemen entwickelt. Die hierfür notwendigen Datengrundlagen in Form von zeitlich und örtlich aufgelösten Daten der Energieerzeugung, -wandlung, -verteilung und -Speicherung sowie der Energielasten in Form von Wärme- und Strombedarf von Gebäuden wurden exemplarisch für die Stadt Freiburg und den Landkreis Rhein-Neckar erhoben und in einer georeferenzierten Datenbank abgelegt. Insbesondere für thermische und elektrische Speicher wurden Ansätze zur Ableitung des Potentials entwickelt und angegeben. Die entwickelten Datenbankschemata bilden systematisiert und Sektor übergreifend regionale Energiesysteme ab. Mit zunehmender öffentlicher Datenverfügbarkeit können für das Land Baden-Württemberg georeferenzierte Datengrundlagen eingepflegt werden.

Das in GISOPT mit der georeferenzierten Datenbank gekoppelte Energiesystemmodell KomMod ist ein Werkzeug für die strategische Strukturanalyse und -optimierung. Die Beschreibung der Energiesystemstruktur, der Komponenten und deren Betriebsführung erfolgt innerhalb eines einzigen, simultan gelösten, Gleichungssystems. Zielfunktion der Optimierung ist die Minimierung der systemweiten Gesamtkosten und liefert so als Planungsinstrument für unterschiedliche Szenarien optimale Strukturen des Energiesystems, die als Ziel einer Transformation und Entwicklung genutzt werden können. Damit können so notwendige kostenoptimale Größen und Aufstellorte für Speicher - sowohl thermische im Kontext von KWK-Anlagen als auch elektrische Speicher identifiziert werden. Die entwickelten Werkzeuge wurden beispielhaft für ein Quartier in Freiburg angewandt und Speicherpotentiale identifiziert.