Optimierung und Bewertung kommunaler Energieversorgungssysteme.

Abstract

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Optimierung und Bewertung kommunaler Energieversorgungssysteme, das in einem integrierten Planungsprozess sowohl Energieversorgungsnetze (Strom-, Gas- und Wärmenetze) spartenübergreifend plant als auch die bestgeeigneten Heizsysteme festlegt. Das Verfahren basiert auf dem heuristischen Ansatz der Genetischen Algorithmen verbunden mit einer Lokalen Suche und ist geeignet, trotz der bei einer spartenübergreifenden Betrachtung kommunaler Energieversorgungssysteme auftretenden Komplexität der Planungsaufgabe, in praxisgerechter Rechenzeit zur Lösung zu gelangen. Der exemplarische Einsatz des Verfahrens für ein praxisnahes Versorgungsgebiet demonstriert die Leistungsfähigkeit und die Einsatzmöglichkeiten dieses Verfahrens. Es ermöglicht erstmals eine Grundsatzplanung kommunaler Energieversorgungssysteme unter Berücksichtigung aller relevanten Randbedingungen und Freiheitsgrade. Der Vergleich eines optimierten Energieversorgungssystems mit der konventionellen Energieversorgung zeigt das Potenzial zur Senkung von Kosten und Emissionen. Die ökonomische und ökologische Bewertung alternativer Energieversorgungskonzepte und ihre Gegenüberstellung mit der konventionellen Erdgasversorgung zeigen, dass sich durch den Einsatz der Kraft-Wärme-Kopplung und die Nutzung regenerativer Energiequellen die Emissionen deutlich reduzieren lassen. Die hierfür benötigten Technologien verursachen allerdings in der Regel höhere Gesamtkosten. Der erwartete Rückgang im Wärmebedarf wirkt sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit einer mehrsträngigen Energieversorgung aus. Neben der Entwicklung der Preise von Brennstoffen und Heizsystemen haben insbesondere politische Vorgaben Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Energieversorgungskonzepte.