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Commit to Connect 2050

– Abschnitt 4 Projekt,

– Abschnitt 4 Projekt, Auftrag, Methodik – Commit to Connect 2050 Zielbild Energieinfrastrukturen für Ostdeutschland Kapazitäten und Kosten im Modelloutput. Die Netzkapazitäten und -kosten werden dabei simultan mit allen anderen energietechnischen Anlagen mitoptimiert, sodass im Optimierungsergebnis der Einfluss der Netzkosten auf die optimale Struktur (Auslegung) aller anderen energietechnischen Anlagen (bis hin zur Primärproduktion bzw. dem Endverbrauch) sowie deren regionale Struktur ökonomisch korrekt abgebildet ist. In anderen Worten: Netzkosten beeinflussen in WALERIE sowohl die strukturelle Zusammensetzung des Energiesystems als auch die räumliche Positionierung (→ Verteilung auf die regionalen Cluster) der Anlagenkapazitäten. Das Netzmodell umfasst dabei für alle leitungsgebundenen Energieträger Endverteilungsnetze sowie für Strom und Gase zusätzlich Netzelemente für die regionale Flächenaufschließung und den Transport von Energie zwischen regionalen Clustern. Zudem werden Anschlussleitungen für Produktions- und Speicheranlagen gesondert modelliert. Produktionsanlagen (etwa Biogasanlagen) werden dazu typisiert auf die Flächen je Region verteilt. Gasnetze können als Methan-, Wasserstoff- oder Mischgasnetze (Methan/Wasserstoff) in die Berechnungen eingebunden werden, wobei die erforderlichen Verdichterleistungen für den Transport der regional produzierten Gase in benachbarte Regionen des Modellierungsgebiets („Exportleistung“) ebenfalls mitberechnet werden. In CtC 2050 erfolgte die Berechnung des Zielbilds 2050 mit getrennter Dimensionierung (durch den Optimierungsalgorithmus) von Methanund Wasserstoffnetzen auf allen Netzebenen. Im „Mischgasszenario“ wurden auf allen Netzebenen Mischgasnetze der Optimierung zu Grunde gelegt. Optimierte Abregelung von volatilen erneuerbaren Stromerzeugungsanlagen. Alle volatilen Stromerzeugungsanlagen werden in WALERIE mit realistischen Erzeugungsprofilen eines ganzen Jahres abgebildet. Die Erzeugung dieser Anlagen kann vom Optimierungsalgorithmus in WALERIE „abgeregelt“ werden, wenn dies volkswirtschaftlich günstiger ist (etwa in Folge der Einsparung von Netz- oder Speicherkosten) als die Ableitung und Nutzung von Produktionsspitzen. Abbildung Demand Side Management. Alle Hybrid-Geräte im Endverbrauch (z.B. bestehend aus Luft-Wärmepumpe und Gaskessel) werden von WALERIE optimal eingesetzt – sodass sich ein optimaler Mix im Einsatz von Strom und Gas ergibt (sowohl betreffend den Umfang pro Jahr als auch betreffend den Zeitpunkt des Einsatzes). Berechnung unter der Prämisse der Neu-Errichtung des optimalen künftigen Energiesystems. WALERIE kann bei der Berechnung eines optimalen Energiesystems unter der Prämisse der Neu-Errichtung (und regelmäßigen Erneuerung) aller energietechnischer Anlagen parametriert werden. 25 In diesem Fall resultiert ein Zielbild das langfristig richtungsweisend ist, weil es auch über die Restlebensdauer heute bestehender langlebiger energietechnischer Anlagen hinaus Gültigkeit hat. 26 Alternativ kann bei langlebigen energietechnischen Anlagen berücksichtigt werden, dass diese für ihre Restlebensdauer der Volkswirtschaft ohne erneute 25 In diesem Fall werden für alle Anlagentypen Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten angesetzt. 26 Solange keine wesentlichen technologischen Neuerungen auftreten und sich sonstige wesentliche Rahmenbedingungen (etwa Potenziale für die regionale Produktion erneuerbarer Energieträger) nicht wesentlich ändern. CtC 2050 - Endbericht_WECOM_lang_200420 34/182

– Abschnitt 4 Projekt, Auftrag, Methodik – Commit to Connect 2050 Zielbild Energieinfrastrukturen für Ostdeutschland Aufwendung von Investitionskosten zur Verfügung stehen, 27 was zu einer entsprechend zeitlich eingeschränkten Gültigkeit der Berechnungsergebnisse führt. Im Projekt CtC 2050 erfolgte die Berechnung unter der Prämisse der Neu-Errichtung. Auf dem Weg zur Realisierung des so berechneten Zielbilds können bestehende langlebige Anlagen natürlich weiterhin genutzt werden, solange dies wirtschaftlich ist. Berechnung eines eigenständigen Energiesystems. WALERIE kann Energieimporte (beispielsweise in Form von grünem Strom oder grünen Gasen) zu definierten Preispunkten in der Modellierung berücksichtigen. Alternativ kann ein optimales Energiesystem auch ohne Energieimporte (und -exporte) berechnet werden („eigenständiges Energiesystem“), sofern die im Modellierungsgebiet verfügbaren Potenziale für die Erzeugung von Energie zur Deckung der Nutzenergiebedarfe im Modellierungsgebiet grundsätzlich ausreichen. Im Projekt CtC 2050 wurde ein eigenständiges Energiesystem berechnet. Damit wird der denkbar herausforderndste Fall der Dekarbonisierung Ostdeutschlands modelliert. Soweit in Zukunft wirtschaftlich attraktive Importoptionen für CO 2-neutrale Energieträger zur Verfügung stehen, wird die Dekarbonisierung des ostdeutschen Energiesystems dann entsprechend einfacher und günstiger. Modellierung von 19 regionalen Clustern. WALERIE berechnet das optimale Energiesystem simultan je Teilgebiet des modellierten Gebiets (Land, Ländergruppe …). Im Projekt CtC2050 wurde das modellierte Gebiet Ostdeutschland in 19 regionale Cluster unterteilt, die Untergliederungen der fünf ostdeutschen Bundesländer (plus Berlin) darstellen. Zwischen diesen Clustern wurden 35 Verbindungsstrecken für Energietransportnetze (Strom, Methan und Wasserstoff bzw. Mischgas) definiert, die vom Optimierungsalgorithmus in WALERIE optimal dimensioniert (ggf. auch auf Kapazität „null“) und genutzt wurden. Abbildung 4.3-3 zeigt die entsprechenden regionalen Cluster und die jeweils enthaltenen Landkreise. Berechnung auf Basis umfangreicher und differenzierter Inputdaten. Die Berechnungen in WALERIE erfolgen sehr detailliert auf Basis hunderter Inputdaten mit zusätzlicher regionaler Differenzierung. Im Projekt CtC 2050 wurden alle Inputdaten zu Nutzenergieverbrauchen je Endverbrauchersegment, Ressourcenpotenzialen (für Biomassen, Windkraft, Speicher …) und Erzeugungsprofilen spezifisch je regionalem Cluster recherchiert und aufbereitet und in die Berechnungen übernommen. Alle Inputdaten zu Technologiedaten (Kosten, Lebensdauern, Wirkungsgrade …) wurden unter Berücksichtigung prognostizierter Kostendegressionen für 2050 in die Berechnungen übernommen. Zu diesem Zweck wurden über 200 Datenquellen (siehe Abschnitt 11) herangezogen und ausgewertet sowie in zahlreichen Workshops mit Experten der CtC-Partnerunternehmen validiert. 27 In diesem Fall werden für die bestehenden Kapazitäten langlebiger Anlagen nur Betriebs- und Wartungskosten angesetzt und das Auftreten dieser Anlagen im Zielbild wird entsprechend begünstigt. CtC 2050 - Endbericht_WECOM_lang_200420 35/182

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