Analyse von Leistungssalden zur Gestaltung einer nachhaltigen Stromversorgung mit Energiespeichern

Beschreibung

Die vorliegende Arbeit mit dem Titel „Analyse von Leistungssalden zur Gestaltung einer nachhaltigen Stromversorgung mit Energiespeichern“ beschäftigt sich mit der künftigen Entwicklung der Stromversorgung in Deutschland und beleuchtet, inwieweit diese durch Nachhaltigkeit geprägt ist. Einleitend werden die Problemstellung und Zielsetzung für diese Arbeit umrissen. Anschließend erfolgt eine Analyse des gesellschaftspolitischen Rahmens. Ausgehend von einer Definition des Nachhaltigkeitsbegriffs werden energiepolitische Maßnahmen an den vereinbarten nationalen und internationalen Zielen gespiegelt und münden in eine Einschätzung über die Zielerreichung. Darauf aufbauend folgt eine systematische Betrachtung der Entwicklungen in der Stromversorgung in Deutschland für den Zeitraum bis zum Beginn der Förderung erneuerbarer Energie im Jahr 1990 sowie daran anschließend für die Zeit bis zum Jahr 2010. Diese macht deutlich, welche Veränderungen sich seit 1990 mit Blick auf die Nutzung erneuerbarer Energien ergeben haben. Darüber hinaus wird die Entwicklung der Stromerzeugungsmengen aus erneuerbaren Quellen bis zum Jahr 2050 abgeschätzt. Als Konsequenz aus den Betrachtungen wird eine neue Terminologie für die Einteilung von Erzeugungskapazitäten entworfen und eine Methodik zur Beschreibung von Leistungszeitreihen vorgestellt. Für das Verständnis erforderlich ist die Systematisierung und Analyse der künftigen Entwicklung der Stromversorgung. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen ist hierbei die Beschreibung der Auswirkungen von erneuerbaren Energieanlagen auf das Gesamtenergiesystem Deutschlands. Während Zeitabhängigkeit und Amplitude der Leistung im Mittelpunkt stehen, sind anschließend die Häufigkeit und Amplitude von Schwankungen in den generierten Zeitreihen der Untersuchungsgegenstand. Dabei wird untersucht, inwieweit dargebotsabhängige Erzeugungsanlagen die Charakteristik der Leistungszeitreihe beeinflussen. Die Beschreibung der Zeitreihencharakteristik ist Ausgangspunkt für die Entwicklung positiver, systemfreundlicher Veränderungen durch den Einsatz von Speichern für elektrische Energie. Grundsätzlich wird makroskopisch betrachtet, welcher Speicherbedarf sich für das Versorgungsgebiet Deutschland ergibt. In der Folge wird am Beispiel eines Photovoltaik-Speichersystems ein Betriebskonzept für diese Art von Speichersystemen entworfen und deren Auswirkung auf das Versorgungsgebiet Deutschland extrapoliert. Im Ergebnis wird diese Arbeit einen begründeten Nachweis darüber liefern, dass Speichertechnologien geeignet sind, die Integration erneuerbarer Energieanlagen in die Stromversorgung zu unterstützen und damit einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung zu leisten. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse. Im Anhang werden zudem grundlegender Methoden beschrieben, die zum Verständnis der Gesamtthematik beitragen.