Ökologisch-technische Auswirkungen dezentraler Energieversorgungsszenarien mit Bkockheizkraftwerken in elektrischen Verteilungsnetzen
Von der Fakultät für Elektrotechnik der RWTH Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften genehmigte Dissertation
Markus Smolka
Die Energieversorgung in Deutschland erfährt insbesondere bedingt durch geänderte politische Rahmenbedingungen wie der Liberalisierung der Energiemärkte, der massiven Förderung erneuerbarer Energien (Wind, Photovoltaik, Biomasse) und dem geplanten Ausstieg aus der Kernenergie tief greifende Veränderungen. Des Weiteren erfordert die technisch bedingte planmäßige Stilllegung einer Vielzahl von Kraftwerken den Neubau von weiteren Erzeugungskapazitäten unter veränderten Allokationsbedingungen. Vor diesem Hintergrund rückt der Einsatz dezentraler Energiewandlungsanlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Verteilungsnetzen wegen ihrer Effizienz- und Emissionseinsparpotenziale stärker in den Vordergrund.
Es bestehen allerdings noch erhebliche Unsicherheiten, unter welchen Rahmenbedingungen bzw. Einflussfaktoren eine stärker dezentrale Energieversorgung im Vergleich zu einer eher zentralen Energieversorgung ökologische Vorteile aufweist und welche technischen Auswirkungen auf Netzplanung und -betrieb eine großflächige Integration von dezentralen Erzeugern mit sich bringt.
Mit der vorliegenden Arbeit wird der bisherige Kenntnisstand über die ökologischen und technischen Auswirkungen des Zubaus von Blockheiz-Kraftwerken (BHKW) erweitert. Untersucht werden insbesondere verschiedene Szenarien dezentraler Zubauvarianten (BHKW Dezentral, Nahwärme und Fernwärme) im Vergleich zu einer Stromversorgung aus Großkraftwerken mit dezentralen Wärmeerzeugungssystemen. Die Zubauvarianten werden über die ermittelten Einflussfaktoren der Kraftwerksparkzusammensetzung auf Verbundebene (Strommix), der Beheizungsstruktur (Wärmemix), der Brennstoffzusammensetzung (Brennstoffmix) sowie des Strom- und Wärmebedarfs an repräsentativen Verteilungsnetzen beschrieben und variiert. Mit Hilfe des in dieser Arbeit entwickelten Verfahrens ist es möglich, eine Vielzahl verschiedener dezentraler Energieversorgungsszenarien untereinander und mit einer Referenzentwicklung der Energieversorgung ohne Einsatz dezentraler KWK-Technologie unter ökologischen und technischen Rahmenbedingungen zu bewerten.
