Investigation of optimal transformation pathways towards 2050 for the successful implementation of a sustainable reduction of carbon emissions from power generation

• Untersuchung optimaler Transformationspfade bis 2050 für die erfolgreiche Umsetzung einer nachhaltigen Reduzierung der Kohlendioxidemissionen im Bereich der Stromerzeugung

Bußar, Christian; Sauer, Dirk Uwe (Thesis advisor); Pitz-Paal, Robert (Thesis advisor)

Aachen : ISEA (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge des ISEA 130
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (viii, 204 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019

Kurzfassung

Das heutige Energiesystem basiert weitgehend auf der Nutzung fossiler Energieträger, während eine saubere, dezentrale Stromerzeugung an Bedeutung gewinnt, da sie in den letzten zehn Jahren wettbewerbsfähig wurde. Durch die verstärkte Integration erneuerbarer Energien und Flexibilitätsoptionen für den räumlichen und zeitlichen Ausgleich sind globale Reduzierungen der Kohlendioxidemissionen realisierbar, um den durch Treibhausgase verursachten globalen Temperaturanstieg entgegen zu treten. Die Ziele dieser Arbeit sind die Entwicklung einer Computer-Optimierungs-Toolbox für eine flexible Parametrisierung des Modells, die es ermöglicht, das langfristige Verhalten und die Entwicklungspfade des Stromversorgungssystems zu untersuchen, auf Basis einer Berechnung verschiedener Szenarien, die potenzielle politische Rahmenbedingungen oder Bedingungen darstellen. Das entwickelte Werkzeug, genannt GENESYS-2, implementiert neue algorithmische Ansätze, um die hohe Komplexität der Berechnungen zu bewältigen, die für die Untersuchungszeiträume mehrerer Jahrzehnte mit hoher zeitlicher Auflösung von einer Stunde erforderlich sind. Das Modell ist beispielhaft parametrisiert für ein europäisches Szenario mit technischen Systemkomponenteneigenschaften, Kosten und Einstellungen für politische Rahmenbedingungen. Unterschiedliche Sensitivitäten des Modells werden untersucht, um zu zeigen, wie die Konzepte der verschiedenen verfügbaren techno-ökonomischen Parameter funktionieren und wie sie die Eigenschaften der Modellzusammensetzung und die daraus resultierenden Pfade beeinflussen. Die Untersuchung führt zudem zu dem Schluss, dass eine weitere Integration erneuerbarer Energien wirtschaftlicher ist als die konventionelle Erzeugung, insbesondere wenn politische Dekarbonisierungsziele erreicht werden müssen. Die Entwicklung zusätzlicher Komponenten wie Speicher und Netze, um langfristig die notwendige Systemflexibilität zu gewährleisten, muss zu einem wesentlichen Bestandteil der Investitionstätigkeit werden.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik [618310]
• Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe [614500]