Optimisation of the System Design and Operation of Distributed Generation Considering Competing Stakeholder Interests

Abstract

Der mit der Energiewende einhergehende Wandel zu einer dezentralen, auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung stellt viele Energieverbraucher, vom Einfamilienhaus, über Quartiere bis hin zu Industrieunternehmen vor die Frage, wie ihr zukünftiges Energiesystem zu gestalten ist. Die Methoden, wie klassische Versorgungssysteme in ihrer Dimensionierung und Betriebsweise ausgelegt wurden sind nicht mehr zeitgemäß und müssen durch moderne, simulationsbasierte Planungstools ersetzt werden. Durch hybride Energiesysteme werden zukünftig eine Vielzahl unterschiedlicher Einzeltechnologien intelligent und individuell miteinander verknüpft, um für jeden Anwendungsfall eine sichere, bezahlbare und klimafreundliche Versorgung sicherzustellen. Dabei stehen Entscheidungen im Mittelpunkt, die nicht nur einzelne Akteure betreffen, sondern es sind zumeist eine Vielzahl an Stakeholdern von der Wahl des Versorgungssystems betroffen. Diese müssen somit in die Transformation aktiv eingebunden und ihre Interessen berücksichtigt werden.

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation werden unterschiedliche Ansätze präsentiert und demonstriert, wie dies konkret gelingen kann. Nach einem kurzen Abriss über den aktuellen Stand der Wissenschaft zu diesen Themen wird zunächst der gesamte Planungsprozess, von der Definition der Ziele bis zum Betrieb der Anlagen exemplarisch für das Quartier Helleheide vorgestellt, um die verschiedenen Aspekte der Energiesystemauslegung besser zu strukturieren. Basierend darauf wird ein erstes konkretes Planungswerkzeug an dem in Bezug auf die Stakeholderbeteiligung noch relativ einfachen Fall einer Molkerei demonstriert, für die ein wasserstoffbasierter Stromspeicher nebst anderen Erzeugungs- und Speicheranlagen ausgelegt wird. Der Stakeholderaspekt wird anschließend wiederum am Quartier Helleheide genauer beleuchtet, indem ein technologisch und simulativ sehr umfassendes Energiesystemmodell aufgestellt und für dieses konkrete Fallbeispiel optimiert wird. Abschluss findet die Arbeit in der Untersuchung eines Mehrfamilienhauses, für das mit einer Multiple-Criteria Decision Analysis (MCDA)-Methodik optimierte Dämmdicken und Energiesysteme aus Sicht der beteiligten Stakeholder ausgewählt werden.

Auf diese Weise kann gezeigt werden, dass simulationsbasierte Bewertungs- und Optimierungsansätze für hybride Energiesysteme dazu geeignet sind selbst komplexe Energiesysteme optimiert auszulegen. Dabei erlauben die gezeigten Ansätze es die Interessen relevanter Stakeholder in den Entschiedungsprozess einfließen zu lassen und sinnvolle und vor allem objektive Kompromisse zu schaffen. Damit kann eine sowohl technisch effizient als auch durch die Stakeholder akzeptierte Energiesystemauslegung erreicht werden.