GENESYS Genetische Optimierung eines Europäischen Energieversorgungssystems

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Jesko Engel
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1 GENESYS Genetische Optimierung eines Europäischen Energieversorgungssystems Eingangsdaten Beispielszenario Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft (IAEW) Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA)

2 Gliederung Überblick Szenario Globale Technologie- und Kostenparameter Erzeuger Speicher Netz Regionen und HGÜ Netz Zeitreihen Last Wind Photovoltaik Folie 2

3 Überblick Szenario 21 Regionen 37 modellierte HGÜ- Verbindungen Fokus auf Deutschland 3 Regionen: Winddominiert im Norden Mitte Solardominiert im Süden 5 Jahre Zeitreihen 08/2007 bis 07/2012 Stündliche Auflösung Folie 3

4 Globale Technologie- und Kostenparameter Erzeuger Investition ( /kw) Abschreibedauer (a) Wartungskosten (%Inv./a) Kapitalzins (%) WEK-Anlage PV-Anlage Netz (HGÜ) Investition ( /kw) Abschreibedauer (a) Wartungskosten (%Inv./a) Kapitalzins (%) Endpunkte Leitung 55 pro 100 km Quelle: BMU Leitstudie 2010 und dena-netzstudie 2010 Folie 4

5 Globale Technologie- und Kostenparameter Speicher Investition ( /kw) Leistungseinheit Wirkungsgrad Abschreibedauer (a) Wartungskosten (%Inv./a) Kapitalzins (%) Batterie-LE 0, ,5 6 Pumpturbine 0, ,2 6 Elektrolyseur 0, GuD-Anlage 0, Reservoir Investition ( /kw) Wirkungsgrad Abschreibedauer (a) Wartungskosten (%Inv./a) Kapitalzins (%) Batteriezellen 0, ,5 6 Speicherbecken ,2 6 Kavernen 1 0,3 40 1,5 6 Quelle: BMU Leitstudie 2010 und dena-netzstudie 2010 Folie 5

Modellierung einer Region Gebiet mit Lastmittelpunkt Kein Transport- oder Verteilnetz berücksichtigt Kupferplatte Eine konzentrierte Einheit je Komponente

6 Modellierung einer Region Gebiet mit Lastmittelpunkt Kein Transport- oder Verteilnetz berücksichtigt Kupferplatte Eine konzentrierte Einheit je Komponente Jahressummen Windstromertrag PV-Stromertrag Stromverbrauch Zeitreihen Spezifische Windstromeinspeisung Spezifische PV-Stromeinspeisung Spezifischer Stromverbrauch Folie 6

7 Zeitreihen Last Quellen: ENTSO-E, Dii GmbH ( Desert Power 2050 ) Aufzeichnung ist lückenhaft Teilw. fehlen mehrere Monate Einzelne Regionen fehlen ganz Umrechnung in Anteile am Jahresstromverbrauch Jährlicher Verbrauch konstant Datenbasis vollständig zeitliche Lücken bis 50% zeitliche Lücken + teilweise keine Datenbasis keine Datenbasis Inkl. Zeitversatz Folie 7

8 Zeitreihe Wind Quelle: Messdaten der MeteoGroup Deutschland GmbH Aufzeichnung ist praktisch vollständig Wenige Lücken im Stunden- bis Tagesbereich Umrechnung in Anteile am mittleren spezifischen Jahresertrag Jahresertrag variiert von Jahr zu Jahr Folie 8

9 Nabenhöhe/m Umrechnung der Windmessdaten Ausgangspunkt: Windgeschwindigkeit v 1 an Messstationen in 10m Höhe Umrechnung nach Hellmann auf 100m Höhe: v 2 = v 1 Umrechnung in spezifische Leistung über Anlagenkennlinie Mittelung aller Wetterstationen für jede Region h 2 h 1 κ (κ = 0,143) spezifische Leistung in %P N Windgeschwindigkeit/(m/s) Höhenkorrekturfaktor Folie 9

10 Umrechnung der Windmessdaten Folie 10

11 Umrechnung der Windmessdaten Folie 11

12 Umrechnung der Windmessdaten Quelle für mittlere Jahreserträge: Studie des ETC/ACC der EUA Quelle für min/max Werte: Windreport des FH IWES Folie 12

13 Umrechnung der Windmessdaten Folie 13

14 Umrechnung der Windmessdaten Maximum bei 75%P N Minimum bei 0,2%P N Mittlerer Jahresertrag gemäß Potentialschätzung: 2000 Volllaststunden Folie 14

Zeitreihe Photovoltaik Quelle: Messdaten der MeteoGroup Deutschland GmbH Aufzeichung hat örtliche Lücken Strahlungsdaten für rot markierte Stationen fehlen komplett Extrapolation für Türkei und

15 Zeitreihe Photovoltaik Quelle: Messdaten der MeteoGroup Deutschland GmbH Aufzeichung hat örtliche Lücken Strahlungsdaten für rot markierte Stationen fehlen komplett Extrapolation für Türkei und Mittleren Osten Aufzeichnung sonst praktisch vollständig Wenige Lücken im Stunden- bis Tagesbereich Umrechnung in Anteile am mittleren spezifischen Jahresertrag Jahresertrag variiert von Jahr zu Jahr Folie 15

16 Umrechnung der Strahlungsmessdaten Ausgangspunkt: Globalstrahlung auf horizontale Fläche und Temperatur an Messstationen Umrechnung Globalstrahlung auf optimal geneigte Ebene Reverse-engineering aus Daten des PVGIS (JRC/ IET der EC) Umrechnung in spezifische Leistung über Anlagenkennlinie Temperaturabhängig Auslastungsabhängig (Wechselrichter) Mittelung aller Wetterstationen für jede Region Folie 16

17 Umrechnung der Strahlungsmessdaten Folie 17

18 Umrechnung der Strahlungsmessdaten Folie 18

19 Umrechnung der Strahlungsmessdaten Quelle für mittlere Jahreserträge: PVGIS des JRC/IET der EC Quelle für max Wert: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland des FH ISE Folie 19

20 Umrechnung der Strahlungsmessdaten Maximum bei 70%P N Mittlerer Jahresertrag gemäß Potentialschätzung: 1000 Volllaststunden Folie 20

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