In der vorliegenden Arbeit wird ein detailliertes Modell des deutschen Wärmesektors entwickelt. Ausgehend vom Basisjahr 2015 können Szenarien für die Transformation des Wärmesektors bis zum Zieljahr 2050 simuliert und untersucht werden. Für alle Ergebnisse wird dabei stets eine hohe regionale und zeitliche Auflösung erreicht. Weiterführend ist das Modell in ein Gesamtsystemmodell integriert, um die Auswirkungen der Entwicklung im Wärmesektor für das gekoppelte Energiesystem zu analysieren.
Die Ergebnisse der betrachteten Szenarien zeigen, dass der Rückgang von Heizöl und Kohle als Energieträger zur Wärmeerzeugung bereits deutliche CO2-Emissionsminderungen hervorruft. Weiterhin wirkt sich ein hoher Grad der Elektrifizierung und besonders die damit verbundene Nutzung effizienter Wärmepumpen positiv auf den Rückgang der CO2-Emissionen aus. Jedoch wird nur bei sehr ambitionierten Entwicklungen im Wärmesektor der Zielkorridor der Bundesregierung in Bezug auf die CO2-Emissionsminderung erreicht, eine Weiterführung der aktuellen Trends ist unzureichend. Es zeigt sich zudem, dass der Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugungskapazitäten nach dem Netzentwicklungsplan 2030 nicht ausreicht, wenn in den Sektoren Wärme und Verkehr der Strombedarf bedingt durch die Elektrifizierung stark ansteigt.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In dieser Arbeit wird ein mögliches gekoppeltes Energiesystem Deutschlands mit den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr im Jahr 2050 bei einer hohen regenerativen Stromerzeugung betrachtet, in dem die Nutzung der elektrischen Überschüsse in Power-to-Gas-Anlagen und die Nutzung in Power-to-Heat-Anlagen zur Wärmeerzeugung im Fokus liegt. Es werden mehrere Szenarien mit unterschiedlichem Fokus anhand der jährlichen CO2-Emissionen und der Kosten verglichen. Die betrachteten Szenarien zeigen, dass die Nutzung der überschüssigen elektrischen Energie mittels Power-to-Gas und Power-to-Heat zu einer deutlichen CO2-Emissionsminderung führen kann. Insbesondere durch die Power-to-Heat-Technologie können elektrische Überschüsse ohne Zwischenspeicherung mit einem hohen Wirkungsgrad direkt im Wärmesektor verwendet werden. Der Wärmesektor bietet auf Grund des großen Endenergiebedarfs große Potentiale zur Nutzung der elektrischen Überschüsse. Bei der Verwendung der Power-to-Gas-Technologie zur Speicherung der Energie in Form von Methan ist auf Grund der hohen Verluste eine Nutzung der Abwärme sinnvoll. Alternativ kann eine Speicherung in Form von Wasserstoff erfolgen, um die Verluste der Power-to-Gas-Anlage zu reduzieren.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Im Kontext der Energie- und Klimaziele der Bundesregierung untersucht diese Arbeit das wirtschaftliche Potenzial sektorgekoppelter Wärmeerzeugertechniken in Wohngebäuden zur Flexibilisierung der Elektrizitätsversorgung in Deutschland. Dazu werden ein integriertes Energiesystemmodell zur Langfristplanung der Energieversorgung der Wohngebäude sowie ein Entscheidungsmodell zur Energieversorgung einzelner Wohngebäude entwickelt und angewendet. In the context of the German Federal Government's energy and climate policy objectives, this contribution analyses the economic potential for residential heat supply technologies in flexibilising electricity supply in Germany. To this end two approaches are developed, implemented and applied: an integrated energy system model for planning of the residential energy supply on the long term, and a decision model on building level.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Die Arbeit befasst sich mit der Analyse und Bewertung der Entwicklung des Elektrizitäts- und Wärmesystems der Wohngebäude in Deutschland bis zum Jahr 2050. Das Untersuchungsziel besteht neben der Analyse der zeitlichen Veränderung der Teilenergiesysteme insbesondere darin, das Potenzial von Technologien an der Schnittstelle von Elektrizität und Wärme zu identifizieren sowie die Entwicklung vor dem Hintergrund der energie- und klimapolitischen Ziele im Wärmesystem der Wohngebäude zu bewerten. The present work investigates the evolution of the electricity system and the heat system of the residential buildings in Germany until 2050. The aim of the research work relates to the analysis of the temporal evolution of the investigated energy systems as well as of the potential of innovative technologies at the interface of electricity and heat along with the assessment of the goals of climate and energy policy in the heat system of the residential sector.
Aktualisiert: 2021-02-11
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In dieser Arbeit wird der langfristige Einfluss von Elektromobilität auf das Energiesystem modellbasiert analysiert, um Akteure im europäischen Elektrizitätssystem bei ihren Entscheidungen unter Berücksichtigung von Elektromobilität zu unterstützen. Dafür wird erstmals in dieser Tiefe die europaweite Entwicklung von Elektromobilität und des Energiesystems durch eine Modellkopplung integriert betrachtet, so dass die gegenseitigen Wechselwirkungen endogen berücksichtigt werden können.
Aktualisiert: 2021-02-11
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In diesem Buch wird ein Überblick über Methoden der Energiesystemanalyse gegeben, die am KIT weiterentwickelt und angewendet werden. Ziel dieses Tagungsbandes ist eine Bestandsaufnahme und Kompetenzdokumentation im Bereich der Energiesystemanalyse, die als Basis zur Ableitung von Entwicklungsperspektiven, Forschungsbedarf und zukünftigen Themenfeldern dienen soll und deswegen einem breiten Publikum zur Verfügung gestellt wird.
Aktualisiert: 2021-02-11
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In dieser Arbeit wird mit Hilfe des Energiesystemmodells PERSEUS-NET-ESS der gesamtwirtschaftliche Bedarf an elektrischen Tagesspeichern in Deutschland bis 2040 ermittelt. Hierbei werden alternative Technologien, wie Gasturbinen oder Lastverschiebepotentiale, ebenso endogen berücksichtigt wie die Restriktionen des deutschen Übertragungsnetzes. Ausgehend von einer für jeden Netzknoten exogen gegebenen Elektrizitätsnachfrage wird die Kraftwerkseinsatz- und -ausbauplanung von thermischen Kraftwerke
Aktualisiert: 2021-02-11
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