Analyse und Bewertung des Elektrizitätssystems und des Wärmesystems der Wohngebäude in Deutschland.

Abstract

Die Arbeit befasst sich mit der Analyse und Bewertung der Entwicklung des Elektrizitätssystem und des Wärmesystems der Wohngebäude in Deutschland bis zum Jahr 2050. Das Untersuchungsziel besteht dabei neben einer Analyse der zeitlichen Veränderung der Teilenergiesysteme insbesondere darin, das Potenzial von innovativen Technologien an der Schnittstelle von Elektrizität und Wärme zu identifizieren sowie die Entwicklung vor dem Hintergrund der definierten energie- und klimapolitischen Ziele im Wärmesystem der Wohngebäude zu bewerten. Zur Umsetzung des Lösungskonzepts wird eine Modellkopplung zweier optimierender Ansätze verwirklicht. Darin wird ein Modell dezentraler Wärmeversorgungssysteme, in welchem für Kombinationen aus verschiedenen Versorgungssystemen und Wohngebäuden die ausgabenminimale Kapazitäts- und Einsatzplanung aus Individualsicht durchgeführt wird, mit einem Optimiermodell aus gesamtgesellschaftlicher Sicht zusammengeführt. In Letzterem werden das nationale Elektrizitätssystem sowie das Wärmesystem der Wohngebäude in Deutschland unter geringstmöglichen Ausgaben optimiert. Zentrale Elemente bei der Umsetzung des Lösungskonzepts stellen dabei die methodische Erweiterung des Modellerzeugers, welche der Vermeidung des aus der Produktionstheorie bekannten Technologiemixeffektes dient, sowie die Entwicklung eines Dekompositionsverfahrens zur Lösung bestimmter Instanzen des Modells dezentraler Wärmeversorgungssysteme dar. Der entwickelte Ansatz ermöglicht es somit erstmalig, neben einer auf einer Vielzahl von Szenarien basierenden Analyse der Entwicklung des Wärmesystems der Wohngebäude auch eine Bewertung der Erreichung dessen energie- und klimapolitischer Ziele im optimierenden Systemkontext durchzuführen. Gleichzeitig wird ein im Vergleich zu bestehenden Arbeiten signifikant erhöhter Detaillierungsgrad in der Abbildung des dezentralen Wärmesystems erzielt.