Modellbasierte Potenzialanalyse einer sektorengekoppelten Wärmeversorgung in Schleswig-Holstein - Marah Engels (2021)
Zum Erreichen der deutschen Klimaziele kann eine nachhaltige Wärmeversorgung einen wichtigen Beitrag leisten. Im Zuge dessen wird in der vorliegenden Arbeit das theoretische Potenzial einer rein sektorengekoppelten Wärmeversorgung in Schleswig-Holstein untersucht. Hierfür wird anhand realer Anlagendaten ein aus BHKWs, Wärmepumpen, Power-to-Heat-Anlagen und solarthermischen Wärmeerzeugern bestehendes Wärmeversorgungssystem unter Berücksichtigung einer variablen Wärmespeichergröße und des Sanierungszustands modelliert. Die Modellierung erfolgt für gesamt Schleswig-Holstein auf Gemeindeebene. Das Verhalten der modellierten Wärmeerzeuger wird über Zeitreihen des Strompreises optimiert. Stromproduzierende Wärmeerzeuger werden bevorzugt zu Zeiten hoher Strompreise, stromverbrauchende Wärmeerzeuger zu Zeiten niedriger Strompreise betrieben. Die durch das Modell berechneten gemeindebezogenen Stromproduktions- und Strombedarfszeitreihen werden dem jeweils nächstliegenden Knotenpunkt der Hochspannungsebene des Stromnetzes zugeordnet. Hierdurch lassen sich die Auswirkungen einer rein strombasierten Wärmeversorgung sowohl auf Gemeindeebene, als auch an den Stromnetzknoten abschätzen. Die Auswertung des Simulationsmodells erfolgt für Kombinationen aus jeweils zwei unterschiedlichen Wärmespeichergrößen und Sanierungsanteilen für zwei Winter- und zwei Sommerwochen. In den Ergebnissen werden Strombedarf und Stromproduktion einer sektorengekoppelten Wärmeversorgung in Abhängigkeit der Simulationsparameter untersucht. Dabei wird näher auf die in den simulierten Zeiträumen auftretenden Spitzenwerte, Gesamtwerte und Differenzen sowie Verhältnisse zwischen Strombedarf und Stromproduktion eingegangen. Hierdurch lässt sich abschätzen, in welchen Regionen Schleswig-Holsteins besonders hohe Differenzen zwischen Stromproduktion und Strombedarf auftreten, die unter Umständen zu einem Strommangel führen können. Die durch das entwickelte Modell generierten Zeitreihen für Strombedarf und Stromproduktion können zukünftig im Rahmen einer Netzsimulation zur Abschätzung der Auswirkungen einer sektorengekoppelten Wärmeversorgung auf das Stromnetz verwendet werden.
Keywords: nachhaltige Wärmeversorgung; Sektorkupplung; erneuerbare Wärmeerzeugung; Modellentwicklung; sustainable heat supply; sector coupling; renewable heat generators; model development