Realitätsnahe Bewertung der CO2-Einsparpotentiale flexibler dezentraler KWK-Anlagen mit Eigenstromnutzung als Ergänzung volatiler erneuerbarer Energien

Abstract: Der Ausgleich größerer Überkapazitäten und Fehlmengen aus der volatilen Stromerzeugung mit Wind- und Sonnenenergie könnte durch Nutzung der deutschen Gasnetze und Gasspeicher ermöglicht werden. Bei der Rückverstromung bietet Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) direkt beim Wärmeverbraucher besonders hohe Brennstoffnutzungsgrade und kann in Verbindung mit einem Wärmespeicher als flexibler Stromerzeuger genutzt werden. Die konventionelle Alternative hierzu sind derzeit flexible Kraftwerkskapazitäten insbesondere mit Braun- und Steinkohle sowie erdgasbetriebene Kraftwerke ohne Wärmeauskopplung. Im Rahmen dieser Arbeit wird das CO2-Einsparpotential bei der Verdrängung des flexiblen Anteils dieser fossilen Stromerzeugung durch dezentrale flexible KWK-Anlagen, bestehend aus einem Blockheizkraftwerk (BHKW) und einem Wärmespeicher, unter möglichst realitätsnahen Annahmen betrachtet. Insbesondere soll hierbei die dezentrale KWK mit und ohne Eigenstromnutzung im aktuellen regulatorischen, gesetzlichen und energiewirtschaftlichen Umfeld verglichen werden.

Zur Herleitung realitätsnaher Kennzahlen für flexible dezentrale KWK-Anlagen werden drei Versuchsanlagen kaufmännisch und technisch ausgewertet. Auf Basis der hergeleiteten realitätsnahen Auslegungsparameter werden für die Versuchsanlagen mittels mathematischer Optimierung neue wirtschaftlich optimierte Blockheizkraftwerke und Wärmespeicher ausgelegt. Mit Rücksicht auf die Rechenzeit wird hierzu eine eigene Systematik für realitätsnahe Typwochen definiert.
Die resultierende Nettostromerzeugung der KWK-Anlage wird abschließend mit spezifischen CO2-Einsparpotentialen bei einer Verdrängung fossiler flexibler Stromerzeugung aus Erdgas-, Braun- und Steinkohle verglichen. Hierzu werden unflexible Grundlastkapazitäten abgegrenzt und die Verdrängung flexibler Kapazitäten mit einer vereinfachten Grenzkostenabschätzung relativ zueinander gewichtet.
Als Ergebnis der Untersuchung zeichnet sich ab, dass dezentrale KWK auf Basis von Erdgas im hier betrachteten energiewirtschaftlichen Umfeld bei einer vorhandenen Möglichkeit zur Eigenstromnutzung nur wenig Potential zur gezielten Ergänzung der Stromerzeugung aus volatilen erneuerbaren Energien darstellt. Volleinspeisende KWK-Anlagen zeigen einen deutlich flexibleren Betrieb, sind hier aber unwirtschaftlicher als der Betrieb eines Brennwertkessels.
Szenariobetrachtungen zeigen, dass insbesondere die größenabhängige Staffelung und die für höhere Leistungsbereiche zu geringe spezifische KWK-Zulage die flexiblere und wirtschaftliche Auslegung flexibler dezentraler KWK-Anlagen mit höheren CO2-Einsparpotentialen verhindern

Object Details

• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Deutsch
• Notes: Universität Freiburg, Dissertation, 2022

Classification and Topics

• Classification: Natürliche Ressourcen, Energie und Umwelt
• Keyword: Elektrizitätserzeugung ; Kraft-Wärme-Kopplung ; Erneuerbare Energien ; Dezentrale Elektrizitätserzeugung ; Blockheizkraftwerk ; Dezentrale Energieversorgung ; Deutschland

Contributors, Places and Time

• Event: Veröffentlichung
• (where): Freiburg
• (who): Universität
• (when): 2022
• Creator: Rubin, Sebastian
• Contributor: Henning, Hans-Martin ; Weidlich, Anke ; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Fakultät für Angewandte Wissenschaften

Further information

• DOI: 10.6094/UNIFR/230070
• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-2300705
• Rights: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 15.08.2025, 7:28 AM CEST