Technisch-wirtschaftliche Systembetrachtung zur netzorientierten Integration von Mini-Blockheizkraftwerken

Pielke, Magnus

Diese Arbeit liefert eine technisch-wirtschaftliche Systembetrachtung zur Integration von Mini-Blockheizkraftwerken (Mini-BHKW) der Hausenergieversorgung in das Netz der öffentlichen Stromversorgung. Im Rahmen dieser Untersuchung wird der Einfluss von Mini-BHKW auf den Betrieb von elektrischen Verteilungsnetzen quantifiziert. Darauf aufbauend wird ein netzorientierter Verbundbetrieb vorgestellt, der die Anforderungen des elektrischen Verteilungsnetzes mit berücksichtigt. Anhand einer Marktpotenzialabschätzung für Mini-BHKW zur Hausenergieversorgung in Deutschland können Szenarien abgeleitet werden. Zur Simulation des BHKW-Betriebs dienen zum einen Messdaten, zum anderen probabilistische Haushaltslastgänge. Die Simulation ist in der Lage Auswirkungen der dezentralen Energiewandlung im Versorgungsnetz sowie in der Hausenergieversorgung zu beschreiben. Die Gegenüberstellung der entwickelten Integrationsstrategie mit dem wärmegeführten BHKW-Betrieb erfolgt nach einer technischen Bewertung auch wirtschaftlich. Dabei werden zur Motivation der netzorientierten Betriebsweise verschiedene monetäre Anreizsysteme vorgestellt und im Anschluss technisch und wirtschaftlich bewertet. Die Ergebnisse der wirtschaftlichen Untersuchungen liefern im Weiteren Ansätze für die Entwicklung von Geschäftsmodellen für einen netzorientierten BHKW-Verbundbetrieb. Hierbei werden die verschiedenen Marktteilnehmer als Betreiber diskutiert und das Verfahren zur Realisierung eines Energieliefer-Contractings in der Wohnungswirtschaft beschrieben. Die Ergebnisse zeigen, dass der dargestellte BHKW-Verbundbetrieb sowohl technisch als auch wirtschaftlich große Vorteile dem wärmegeführten Betrieb gegenüber liefert. Die Diskussion der rechtlichen Rahmenbedingungen zeigt jedoch, dass die Umsetzung dieses Verfahrens auf Basis eines Energieliefer-Contractings eine Anpassung der aktuellen Förderrichtlinien sowie eine Schärfung und Abstimmung der Rechtslage in der Wohnungs- und Energiewirtschaft erfordert.

This thesis provides a technological and economic system analysis of integration strategies for combined heat and power (CHP) micro units into the main electricity supply. The relevance of CHP micro units for the main electricity supply will be investigated. Their impact on the system load of distribution networks will be quantified by different simulations. Based on these results a grid oriented operation mode will be developed, which takes needs of the main electricity supply into account. In consideration of a market potential analysis, scenarios will be derived which describes shares of CHP power in distribution networks. The simulations use probabilistic load profiles for electrical and thermal demand of households as well as measured data of a low voltage network district. With this information it is possible to describe the impact of distributed energy resources for the main energy supply by operating figures. Beside a technical analysis of the operation mode, an economical evaluation will be elucidated. Therefore the dynamical net present value method will be used. The main attention will be focused on the CHP operator. To motivate the operator taking part in an interconnected CHP-operation, different monetarily incentive systems will be calculated. At the end different business models will be developed. They describe how several market members are able to interact as the operator of a group of interconnected CHP units. Based on energy contracting as a main business model, price models will be evaluated. The economic analysis ends with a discussion of the regulatory framework. The results show that the developed grid-oriented operation mode of CHP micro units offer advantages in economical as well as technological aspects. But a realization of this concept needs adjustments in the current guideline to encourage the use of CHP units as well as in the Energy Industry Act as well as in the tenancy law.

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Pielke, Magnus: Technisch-wirtschaftliche Systembetrachtung zur netzorientierten Integration von Mini-Blockheizkraftwerken. 2010.

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