Analyse von Wechselwirkungen unterschiedlicher ökonomischer Perspektiven in dezentralen Energiesystemen

Abstract

Die Ziele der Transformation des Energiesystems in eine nachhaltigere Zukunft stehen teilweise in Konkurrenz zueinander. Damit bergen sie die Herausforderung, regulatorische Rahmenbedingungen dieser Transformation so zu gestalten, dass allen Teilnehmern des Systems einerseits gerechter Zugang zum System gewährt wird und andererseits die Ziele der Transformation miteinander vereinbar werden. Durch die fortschreitende Digitalisierung und Dezentralisierung des Energiesystems sind neue Akteure wie Prosumenten ins System eingetreten und steigern so die Anzahl der Akteure im Energiesystem. In dezentralen Energiesystemen müssen darüber hinaus betriebswirtschaftliches Akteursverhalten des Einzelnen und volkswirtschaftlich optimale Systemauslegung in Einklang gebracht werden. Um die dadurch entstehenden Wechselwirkungen zu verstehen, werden Energiesystemmodelle erstellt, um Fragestellungen zur zukünftigen Entwicklung von Energiesystemen zu untersuchen. Durch die Kopplung des optimierenden Energiesystemmodells REMix und des agentenbasierten Simulationsmodells AMIRIS sollen in dieser Arbeit Wechselwirkungen zwischen betriebswirtschaftlichem Akteursverhalten und volkswirtschaftlich optimaler Systemauslegung in dezentralen Energiesystemen untersucht werden. Das gekoppelte Modellsystem wird in seiner Gesamtkosten-, zeitlichen und technologischen Dimension auf Modellharmonisierung geprüft und die Ergebnisse dieser Harmonisierung dargestellt. Dabei lässt sich eine hinreichende Harmonisierung der gekoppelten Modelle feststellen. Beim Einsatz von Stromspeichertechnologien innerhalb der Modellkopplung bleibt die Harmonisierung bestehen, führt aber zu einer Abweichung der Strompreise vom Übergang von der einen zur anderen Stromerzeugungstechnologie, die sich nicht abschließend auflösen lässt. Mittels einer Fallstudie zu unterschiedlichen Wärmepumpen-Betriebsmodi werden in einem sinnvollen Szenariorahmen die gekoppelten harmonisierten Modellsysteme miteinander angewendet. Dabei wird untersucht, ob und wie sich der preisgesteuerte Wärmepumpen-Betrieb vom wärmegeführten Wärmepumpen-Betrieb im Hinblick auf den Einsatz der Wärmepumpen und dessen Auswirkungen auf Residuallast und die Integration von volatiler erneuerbarer Energieerzeugung auswirkt. Dabei lässt sich eine deutliche Abweichung des Wärmepumpen-Betriebs mit sichtbaren Strombezugsspitzen in Zeiten niedriger Strompreise der preisgesteuerten Wärmepumpen feststellen. Dieser veränderte Betrieb der preisgesteuerten Wärmepumpen führt innerhalb des parametrisierten Energiesystemszenarios, welches an das deutsche Energiesystem angelehnt ist, zu keiner Veränderung der maximalen Residuallast. Im Vergleich zum wärmegeführten Wärmepumpen-Betrieb kann ein deutlich höherer Anteil an volatilen erneuerbaren Energieerzeugung ins parametrisierte Energiesystemszenario integriert werden. Dieses systemdienliche Verhalten, in Form der Mehrintegration volatiler erneuerbarer Energieerzeugung, lässt sich bei bilanzieller Sichtweise durch den Jahresenergiebezug von etwa 700.000 Zwei-Familien-Haushalten quantifizieren.