36,99 €
Mehr erfahren.
- Herausgeber: GRIN Verlag
- Sprache: Deutsch
Diplomarbeit aus dem Jahr 2011 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Energietechnik, Note: 1,0, Universität Paderborn (Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik), Veranstaltung: Lehrstuhl für Nachhaltige Energiekonzepte (NEK), Sprache: Deutsch, Abstract: Die Anforderungen an Regel- und Reserverleistung sowie die Netz-Kontrollmechansimen in der Stromerzeugung erreichen eine zunehmend komplexeren Grad mit der Integration dargebotsabhängiger erneuerbarer Energien. Netzregelung und Lastmanagement als ein alternativer Ansatz ist eine zusätzliche Möglichkeit zur Versorgung mit- und Einsparung von konventioneller Regel- und Reserveleistung. Der international anerkannte Begriff für diese Maßnahmen der Lastverschiebung wird mit dem Begriff "Demand Side Mäanagement" (DSM) bezeichnet. DSM in zeitlicher und örtlicher Verteilung enthält zukunftsweisende Perspektiven welche Gegenstand zusätzlicher Forschungsthemen sind. Die Arbeit zeigt Charakteristika und Grenzen von DSM mit Haushalts Kühl- und Gefriergeräten auf. Hierbei wird eine Simulationplattform verwendet, welche das aggregierte Lastprofil von 1-10 Mill. Geräten unter Variation der technischen Einflussparameter ermittelt. Die statistischen Verteilungen der Geräteparameter wie auch das Einflussverhalten der Benutzers wird bei der Simulation berücksichtigt. In verschiedenen Szenarien werden die Möglichkeiten und Grenzen zum Anbieten von Regel- und Reserveleistung analysiert und Praktikabilität diskutiert. ---- Simulation of Demand Side Management with domestic cooling appliances The requirements on balancing power and the controllability of power generation reaches a higher grade of complexity with the integration weather-dependent renewables. Regulation and shifting of the load as an alternative approach is an additional solution for supply and saving conventional balancing power. The international accepted term for these measures in load shifting is Demand Side Managment (DSM). DSM in time and location contains forward looking perspectives requireing more detailed investigations and research. The presentation shows characteristics and limits of DSM with domestic cooling appliances using a simulation platform. The platform computes and visualizes the aggregated load profile of 1-10 Million compressor cooling devices. The statistic distribution of device parameters as well as the influence of the user is considered by the simulation. In several controlling scenarios prospects and limits in providing balancing power will be analysed and discussed regarding their feasibility. ---- Dipl. Ing. C. Grau Paderborn, 22.08.2011 Lehrstuhl für Nachhaltige Energiekonzepte (NEK), Prof. Dr.Ing. Stefan Krauter Universität Paderborn
Das E-Book können Sie in Legimi-Apps oder einer beliebigen App lesen, die das folgende Format unterstützen:
Veröffentlichungsjahr: 2012
Ähnliche
Impressum:
Copyright (c) 2015 GRIN Verlag / Open Publishing GmbH, alle Inhalte urheberrechtlich geschützt. Kopieren und verbreiten nur mit Genehmigung des Verlags.
Bei GRIN macht sich Ihr Wissen bezahlt! Wir veröffentlichen kostenlos Ihre Haus-, Bachelor- und Masterarbeiten.
Jetzt bei www.grin.com
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Motivation und Problemstellung
1.2 Ziele der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2. Vorüberlegungen
2.1 Energiebedarfsstruktur der Haushalte in der BRD
2.2 Top-Down- versus Bottom-Up-Modell
2.3 Einflussfaktoren auf elektrischen Energiebedarf und Nutzung
3. Regelung elektrischer Netze
3.1 Ursachen für Regelleistungseinsatz
3.2 Primärregelleistung, passiver Selbstregeleffekt
3.3 Sekundärregelleistung
3.4 Minutenreserve/ Tertiärregelleistung
3.5 Dauerreserveleistung, Stundenreserveleistung, EEG-Reserveleistung
3.6 Regelleistungsmarkt- und Bilanzausgleich
3.7 Technische Präqualifikation und Rahmenvertrag für Regelleistung
4. Demand Side Management
4.1 Demand Side Management - Definition und Begriffsdifferenzierung
4.1.1 Definition: Demand Side Management
4.1.2 Definition: Demand Response
4.1.3 Definition: Demand Side Bidding
4.1.4 Begriffsdifferenzierung DSM
4.2 Einsatzstrategien und Ziele von DSM
4.3 Smartmetering, Smartgrids & Home-Automation
4.3.1 DSM, Smartmeter und Verbraucherinteressen
4.4 Optimale Marktposition für einen DSM Anbieter
4.5 Rentabilität von DSM mit Haushaltsgeräten
4.6 Interessenkonflikte zwischen externen DSM Anbietern und Bilanzkreisen
4.7 Interaktion zwischen Benutzer und DSM-Anbieter: DSM Interface
4.8 Simulatoren für DSM
4.9 DSM Kommunikationsstrukturen
4.9.1 Kommunikationslösungen für DSM in der Praxis
4.9.2 Rundsendung / Broadcast-Message
4.9.3 Übertragungsbandbreiten für DSM
5. Simulationsmodell für Kühl- und Gefriergeräte
5.1 Funktionsprinzip Kühlgeräte
5.1.1 Definition von Geräteklassen
5.2 Temperaturen - Messpunkte, Klimaklasse
5.2.1 Temperaturen - Haltbarkeit von Lebensmitteln
5.3 Thermodynamisches Modell für Kompressoren-Kühlgeräte
5.4 Verifikation des thermodynamischen Modells
5.5 Einflussfaktoren auf Kompressorlauf- und Standzeiten
5.5.1 Umgebungstemperatur/ Gerätestandort
5.5.2 Geräteisolation
5.5.3 Gerätemaße
5.5.4 Hysterese
5.5.5 Beladungsgrad mit Kühlgut
5.5.6 Türöffnungen und Neubeladung
5.5.7 Kompressor Mindestein- und Ausschaltzeiten
5.5.8 Kompressorleistung und Leistungszahl
5.6 Gerätebestand in der BRD
6. Gesamtmodell für eine Simulationsplattform
6.1 Aufgaben der Simulationsplattform
6.2 Nutzungshäufigkeit und Lastprofile
6.3 Implementation der Simulationsplattform
6.3.1 Programmklassen
6.3.2 Klassendiagramm
7. Szenarien und Ergebnisse
7.1 Szenario A1: Vollständige Schaltung von 100000 Kühlschränken
7.2 Transiente Schaltenergie
7.3 Pool-Schaltstrategien und Systemverhalten
7.4 Szenario A2: Schrittweises Schalten von 100000 Kühlschränken
7.5 Quasistationäres Lastniveau
7.6 Szenarien für Gefriergeräte
8. Zusammenfassung und Ausblicke
9. Literaturverzeichnis
Anhang A
A. 1 Verifikation des thermodynamischen Modells für Kompressionskühlgeräte
A. 1.1 Thermodynamisches Modell - Verifikation Gefriertruhe
A. 1.2 Simulation
A.1.3 Thermodynamisches Modell - Verifikation Kühlschrank
A.1.4 Simulation
A.2 Simulationsbeladungen
Anhang B
B. 1 Verteilung der Umgebungstemperatur von Kühl- und Gefriergeräten
B. 2. Häufigkeitsverteilung: Personen pro Haushalt mit Kühl- und Gefriergeräten BRD
B. 3 Kühl- und Gefriergeräte: Maße und Volumen
B. 4 Regel- und Reserveleistung - Übersicht technische und wirtschaftliche Parameter
Anhang C
C. 1 Prototypen in DSMSIM nach Gerätekategorie, Verteilungen der Geräteparameter
C. 1.1 Prototypen Kühlschrank
C. 1.2 Prototypen Gefrierschrank
C.2 Histogramm des Regelleistungseinsatz in der EON / Tennet Regelzone
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1.1a: Lebenszyklen verschiedener Energiequellen [VAH01]
Abb. 1.1b: Entwicklung fossiler und erneuerbare Energiequellen [VAH01]
Abb. 2.1a: Pro-Kopf Anteil am Gesamtstromverbrauch 1960-2007 [GRÜNE11]
Abb. 2.1b: Stromverbrauch nach Verbrauchergruppen 2010 [BDEW10]
Abb. 2.1c: Jahresstromverbrauch nach Haushaltsgeräten in der BRD 2010 [BDEW10]
Abb. 2.2a: DSM Potenzial im Haushalt[DENA05, EWI07]
Abb. 2.2b: Hypothetisches Abschaltprofil 100000 Kühlschränke
Abb. 2.3a: Modell des Haushaltsstrombedarfs[VDEW93]
Abb. 3.1a: Zeitbereich und Ursachen für Regelleistungseinsatz [BRÜCKL06]
Abb. 3.2a: Maximale Aktivierungszeiten der Primärregelleistung [UCTE04: A1-9]
Abb. 3.2b: Ablauf des Einsatzes von Regelleistung [WULFF06]
Abb. 3.3a: Regelband, Regelleistung, Regelreserve [BRÜCKL06, UCTE04: A1-18]
Abb. 3.4a: Physikalische und fahrplanmäßige Erbringung von Mintenreserveleistung [EVONIK07]
Abb. 4.1.4a: Begriffsdifferenzierung Demand Side Management
Abb. 4.3a: Smartmeter als zentraler Bestandteil des Smartgrids
Abb. 5.1a: Kältemittelkreislauf beim Kompressionssystem
Abb. 5.3a: Thermodynamisches Modell Kühl- und Gefriergeräte
Abb. 5.5.1a: Mittlere Umgebungstemperatur im Jahresverlauf - Kühlschränke
Abb. 5.5.4a: Hysterese Kompressorkühlgeräte mit DSM
Abb. 5.5.4b: Langzeiterwärmungsverhalten Kühlschrank, Standardbeladung
Abb. 5.5.5a: Langzeiterwärmungsverhalten Kühlschrank, Minimalbeladung
Abb. 5.5.6a: Kältelast eines Kühlschranks
Abb. 5.5.6b: Türöffnungsdauer Häufigkeitsverteilung
Abb. 6.3.1a: DSM-Nachrichtenselektion über unidirektionale Verbindung
Abb. 6.3.2a: UML Klassendiagramm von „DSMSIM”
Abb. 7.1a: Positive- und negative Regelleistungsbereitstellung – Kühlschränke [STADLER05]
Abb. 7.1b: Vollständiges DSM-Schalten von 100000 Kühlschränken
Abb. 7.1c: Einfluss der Kompressor-Phasenlage auf das aggregierte Lastprofil
Abb. 7.2a: Transiente Schaltenergie, DSM mit 100000 Kühlschränken
Abb. 7.3a: Ausgleichsphase des DSM-Pools
Abb. 7.3b: Zeitverzögertes Schalten in den Minimallastbetrieb
Abb. 7.4a: Manuelles, zeitverzögertes Schalten von Gruppen zu je 10% des Pools
Abb. 7.5a: Instantanés und zeitverzögertes Schalten von 100000 Kühlschränken
Abb. 7.6a: Vollständiges und verzögertes Schalten von 100000 Gefriergeräten
Abb. A.1.1a: Messung: Temperatur und Lastprofil Gefriertruhe über 7 Stunden
Abb. A.1.2: Zyklen-Simulation Gefriertruhe
Abb. A.1.3a: Messung: Temperatur und LastprofilReferenz-Kühlschrank
Abkürzungsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Motivation und Problemstellung
Die Preise für fossile Energieträger (Erdöl, Erdgas etc.) sind in den letzten drei Jahrzehnten insgesamt gestiegen (dramatisch in Krisenzeiten 1974 und ab 2003) mit einer nur kurzfristigen Entspannung zwischen 1980 und 2003 [BMW04]. Gründe dafür sind einerseits der steigende Weltenergieverbrauch und andererseits der Rückgang in der Verfügbarkeit fossiler Energieträger bei gleichzeitig wachsenden Fördermengen (siehe Abb. 1.1a) [VAH01]. Mit dem steigenden Energieverbrauch in Schwellenländern der Kontinente Afrika, Asien und Lateinamerika-konservative Studien gehen von einer Verdopplung des Energiebedarfs bis 2050 aus [WEC07]- wächst die allgemeine Besorgnis in Europa, auch in Zukunft eine kostengünstige Energieversorgung für den privaten, industriellen und öffentlichen Bedarf sicherstellen zu können.
Abb. 1.1a: Lebenszyklen verschiedener Energiequellen [VAH01]
Auch aus diesem Grund wird seit einigen Jahren die Energiebasis um erneuerbare Energieträger, wie etwa Wind, Sonne und Biomasse, erweitert. Neben dem rein ökonomischen Motiv, sind Umweltprobleme wie die globale Klimaerwärmung, die Zunahme umweltbedingter Erkrankungen, das Schwinden der Ozonschicht und andere zivilisatorisch bedingte Probleme die Ursache eines immer stärker werdendes öffentliches Umweltbewusstsein und eines verändertes Verbraucherverhaltens. Der Wechsel in den Nutzungszyklen verfügbarer Energieträger hin zu erneuerbaren Energien beschreibt eine einzigartige Entwicklung, die seit dem Ende der 70er Jahre allmählich begonnen hat (siehe Abb. 1.1a). Gesetzlich findet diese Entwicklung sowohl europaweit mit der Liberalisierung der Energiemärkte [EU03] und einer gemeinsamen Umweltpolitik als auch in Deutschland selbst mit der Verabschiedung des Erneuerbare- Energien-Gesetzes (EEG) statt [EEG09].
Abb. 1.1b: Entwicklung fossiler und erneuerbare Energiequellen [VAH01]
Dank dieser Entwicklungen sind im Jahr 2010 in Deutschland bereits etwa 102 TWh Strom aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt worden. Insgesamt besitzen erneuerbare Energien einen Anteil von 16,8% am gesamten Stromverbrauch [BMU10].
Mit der erneuten Novellierung des EEG hat die Bundesregierung für 2020 das Ziel formuliert, den Bereich der erneuerbaren Energieversorgung auf einen Anteil zwischen 25 % und 30 % zu erhöhen [EEG09, BMU06]. Weiterhin soll durch ein langfristiges Energiekonzept der Ausbau der erneuerbare Energien bis 2050 gesichert und gefördert werden [BMU11].
Das bestehende Energieversorgungssystem mit seinen historisch gewachsenen zentralen Regelkonzept stößt allerdings schon heute an seine Grenzen, was eine stabile und effiziente Integration einer großen Zahl weiträumig verteilter erneuerbarer Energieerzeugungs-Anlagen betrifft:
Einer der Hauptgründe dafür besteht in dem Nachteil der Elektrizitätsversorgung, dass die Erzeugung der Last zeitgleich folgen muss. Dies hat auch zur Folge, dass die Kapazität von Kraftwerkspark und Netz der Jahresspitzenlast entsprechen muss und meist nur kurzzeitig voll beansprucht wird. Speicher, welche in Schwachlastzeiten aufgefüllt und in Starklastzeiten entladen werden, können Erzeugung und Verbrauch entkoppeln und damit den Bedarf an installierter Erzeugerleistung reduzieren [IBN]. Ferner führt die Senkung von Lastspitzen zu einer verbesserten Auslastung bestehender konventioneller Kraftwerke, wodurch die Anlageneffizienz steigt und CO2 Emissionen reduziert werden.
Ein weiterer Grund, welcher die Speicherung von elektrischer Energie zunehmend wichtiger macht, ist die hohe stochastische-weil wetterabhängige- Einspeisung von erneuerbaren Energien wie Solar- und Windkraft. Mit ihnen ist ein stabiler Betrieb des elektrischen Netzes nur möglich, wenn Fluktuationen in der Leistungsbilanz durch eine entsprechende vorgehaltene Ersatzleistung ausgeglichen werden können [DENA05, S.265ff].
Die Kompensation von Differenzen in der Leistungsbilanz einer Regelzone erfolgt durch den Einsatz der sogenannten Regel- und Reserveleistung seitens des Übertragungsnetzbetreibers und der Bilanzkreisverantwortlichen. Der Begriff der Regelleistung wird dabei für die kurz-bis mittelfristig auftretenden Bilanz-Abweichungen im Bereich von Sekunden bis maximal eine Stunde verwendet. Der Begriff der Reserveleistung bezeichnet die langfristigen Leistungsreserven, welche nach einer Stunde eingesetzt werden. Historisch wurde Regel- und Reserveleistung durch das Hoch- und Herunterfahren von Kraftwerken realisiert. Mit Beginn der Liberalisierung des Strommarktes konnte die Reserveleistung im Stundenbereich auch durch den Im- und Export von Strom bereitgestellt werden.
Neben dem klassischen Einsatz fossiler Kraftwerksleistung werden momentan eine ganze Reihe moderner Ansätze und Lösungen zur Bereitstellung von Regel- und Reserveleistung untersucht:
- Der Neubau und Erweiterung von Energiespeichern wie Pumpspeicherkraftwerke, Elektrochemische Speicher/ Akkumulatoren, Superkondensatoren, Schwungrad- und Druckluftspeicher, Wasserstoff Reservespeicher.
- Die Bereitstellung von Regelleistung durch und Zusammenschluss existierender EE- Anlagen mittlerer und niedriger Anschlussleistung: z.B. regelfähige Biogasanlagen im Verbund oder die koordinierte Leistungsregelung von Windparks.
Der Grund für das hohe Interesse am Thema Regelleistung von allen Akteuren in der Energiewirtschaft ist hauptsächlich ökonomischer Natur:
Der Einsatz von kurzfristigen Leistungsreserven im Sekundenbereich ist in der elektrischen Energieversorgung extrem kostspielig. So ist Regelleistung seit der Liberalisierung des Energiemarktes eines der wertvollsten Handelsprodukte, wie durch folgende Rechnung gezeigt werden kann: Die Preise für Primärregelleistung liegen bei 10000 - 75000 EUR pro MW und Monat zur Verfügung gestellter Leistung im Jahr 2011 [RLNET11, AMPR11]. Der momentane Bedarf an Primärregelleistung von allen Regelzonen der BRD in Summe liegt bei 600 MW [RLNET11]. Dementsprechend liegt bei einem Durchschnittspreis von 14000 EUR/MW der Marktwert der Primärregelleistung bei 100,8 Mill. EUR im Jahr 2011. Die Gesamtkosten für die vorzuhaltende und eingesetzte Regelleistung aller deutschen Übertragungsnetzbetreiber liegen bei 777 Mill. Euro und machen 60% der Netzentgelte im Jahr 2007 aus [BNAMB08, S.48]. Umgerechnet auf 21,4% Anteil der Netzentgelte am Endkundenpreis sind 12,8% des Endverbraucher-Strompreises Kosten für Regelleistung [BNAMB10, S.100].
Alle genannten Ansätze und Lösungen zur Bereitstellung von Regelleistung gehen von der Flexibilisierung und Optimierung von Energie auf der Erzeugerseite aus.
Grundsätzlich gibt es allerdings zwei Wege, den Differenzen aus Erzeugung und Last zu begegnen. Entweder kann die Erzeugung an die Last angepasst werden oder aber die Last an die Erzeugung. Derzeit machen die elektrischen Energieversorgungssysteme der BRD größtenteils von der ersten Möglichkeit Gebrauch.
Ein relativ moderner Ansatz besteht daher darin, mit entsprechender technischer Infrastruktur ebenso die Stromlasten der Verbraucher mit in Netzregelung einzubeziehen um durch sie wertvolle Regel- und Reserveleistung zur Verfügung zu stellen.
Die technischen Maßnahmen und Konzepte für das Verbraucher-Lastmanagement werden von den Energieerzeugern international unter dem Begriff „Demand Side Management“ - kurz DSM- zusammengefasst [EIA09]. Positive Regel- und Reserveleistung kann bereitgestellt werden, indem laufende Stromverbraucher ausgeschaltet werden oder deren Start verzögert wird. Negative Regel- und Reserveleistung steht dann zur Verfügung, wenn nicht laufende Stromverbraucher eingeschaltet werden können. Die Zeitbereiche der angebotenen Leistung liegen dabei im Bereich von wenigen Sekunden bis zu mehreren Stunden und korrespondieren mit unterschiedlichen Produkten am Markt für Strom und Regelleistung.
Speziell DSM im Haushaltsbereich ist dabei alles andere als eine neue Idee in Deutschland. Seit langem wird Lastmanagement von Energieversorgungsunternehmen gezielt bei einzelnen Haushaltskunden mit dem Ziel der Absenkung der Tagesspitzenlast durchgeführt. Zum Beispiel diente die Einführung des Nachttarifes für Nachtspeicherheizungen in den 60er bis 80er Jahren ausschließlich dem Zweck der Lastverlagerung. Heute wird in der Diskussion über weitere Potentiale für Lastverlagerungen meist an eine Beeinflussung des Nutzerverhaltens über variable Stromtarife und somit über ein passives Verschiebungspotential von Haushaltsgeräten nachgedacht. Diese passive Form des Demand Side Managements, welche auf die Änderung des Nutzerverhaltens abzielt ist allerdings für das Angebot von Regelleistung am Markt eher ungeeignet, da gerade das Nutzerverhalten nicht exakt determiniert und prognostizierbar ist.
Im Gegensatz dazu scheint das aktive DSM, welches gezielt mehrere Tausend bis Millionen von Haushaltsgeräten beeinflussen kann, eine Marktlücke zu sein, der bisher aufgrund von verschiedenen Kritikpunkten zu wenig Beachtung geschenkt worden ist. Die Hauptkritikpunkte bei DSM im Haushaltsbereich sind dabei:
1. ) Die Kosten für eine DSM Kommunikationsinfrastruktur für Haushaltsgeräte ist ge genüber industriellen Anlagen zu hoch: Die schaltbare Leistung von Haushaltgeräten ist wesentlich geringer als bei Industrieanlagen. Demzufolge ist der Kostenaufwand pro MW schaltbarer Leistung bei Haushaltsgeräten höher und als Gesamtsystem weniger rentabel für einen DSM Anbieter.
2. ) Das DSM-Energie-Verschiebungspotential ist gegenüber Industrieanlagen zu gering und zu unflexibel: Der Einschaltzeitpunkt der meisten Haushaltsgeräte kann zeitlich nicht über mehrere Stunden vorverlagert oder verzögert werden. Die Einschaltdauer von Haushaltsgeräten ist fest definiert und auch durch sinnvolles Schalten im Geräteverbund nicht ausreichend flexibel für die unterschiedlichen Regelleistungprodukte.
3. ) Verbraucherinteressen werden beeinträchtigt: Eine aktive Verschiebung von Lasten im Haushaltsbereich (Kochen, Waschen, Trocknen, etc.) bringt bei einigen Haushaltsgeräten eine Beeinträchtigung der Nutzer mit sich - beispielsweise, wenn die Waschmaschine erst 5 Stunden nach dem Einschalten mit der Wäsche beginnt und der maximale Verzögerungszeitraum vom Benutzer nicht definiert werden kann. Der Datenschutz des Verbrauchers spielt eine Rolle: Ein DSM Anbieter sollte nicht in der Lage sein, Informationen über das Gerätenutzungsverhalten einzelner Privatpersonen zu sammeln.
4. ) Herstellerinteressen: Die Marktakzeptanz von Geräten mit DSM-Interface könnte ge ringer ausfallen gegenüber konventionellen Geräten. Die Hersteller haben zusätzliche Kosten, um das DSM Interface in ihr Produkt zu integrieren.
5. ) Die Interessen der Bilanzkreisverantwortlichen (BKVs) der Haushaltsgeräte stehen im Konflikt mit den Interessen von externen DSM Anbietern. Nur wenn die BKVs in Eigenverantwortung ein DSM System betreiben entstehen keine Konflikte.
6. ) Vertragsrechtliche und gesetzliche Fragen: Für den DSM Betrieb jedes Haushaltsgeräte muss eine Einwilligung des Gerätebetreibers existieren. Schadensersatzansprüche an den DSM Anbieter müssen ausgeschlossen werden. Ohne eine entsprechende Gesetzesvorgabe ist die Integration von Geräten in 40 Mill. Haushalten mit einem kostentreibenden Administrations- und Serviceaufwand verbunden.
Ob und inwieweit die aufgeführten Kritikpunkte berechtigt oder widerlegbar sind, lässt sich nur durch umfangreiche Studien zeigen. Der Gegenstand dieser Arbeit befasst sich daher überwiegend mit der Untersuchungen der Kritikpunkte 2 und 3, welche die technische Realisierung eines DSM-Systems unter Beachtung der Benutzerbedürfnisse fokussieren.
Generell sollte man den aufgeführten Kritikpunkten entnehmen, dass es auf ein sinnvolle Integration der Interessen aller Beteiligten (Gerätehersteller, Kunde, DSM Anbieter, Netzbetreiber) ankommt. Bei vielen Millionen Haushaltsgeräten als potentiellen Anbietern von Regelleistung muss daher die Einbeziehung aller Interessen- und Rechte in ein intelligentes und robustes Management System oberste Priorität haben.
Die Folge der Einbeziehung möglichst vieler Faktoren in eine Gesamtlösung hat allerdings auch zur Folge, dass das ursprüngliche, theoretisch machbare Gesamtpotential stetig verringert wird. Die Frage speziell in Hinblick auf diese Arbeit ist: In welcher Höhe verringern sich die Zahlen des theoretischen Potentials, wenn technische Restriktionen mit einbezogen werden?
Eine Simulationsplattform, welche die technischen und benutzerdefinierten Möglichkeiten und Randbedingungen für eine große Anzahl von Haushaltsgeräten im Verbund simuliert, kann zur Bewertung dieser Frage eine hilfreiches Werkzeug sein.
1.2 Ziele der Arbeit
Diese Arbeit verfolgt das Ziel, die Eigenschaften, Fähigkeiten und Grenzen von DSM mit Haushaltsgeräten aufzeigen. Es werden verschiedene, möglichst realitätsnahe DSM Szenarien für Kühl- und Gefriergeräte entwickelt. Dabei soll der DSM Einsatz der Geräte mit minimalen Komforteinbußen oder Einschränkungen für den Verbraucher verbunden sein. Richtlinien für Temperaturober- und Untergrenzen von Lebensmitteln sollen eingehalten werden.
Ein wesentliches Hilfsmittel zur Beurteilung der Szenarien stellt der Entwurf einer Simulationsplattform zur grafischen Darstellung von Lastprofilen für die Geräte dar. Die Simulationsplattform soll viele Freiheitsgrade, eine klare Struktur und eine hohe Erweiterbarkeit aufweisen. Sie wird im Auflösungsbereich Tag, Woche, Monat und Jahr arbeiten und den Lastgang einer Regelzone und den Regelleistungseinsatz eines Übertragungsnetzbetreibers mit - und ohne ein DSM-System als Regelleistungsanbieter visualisieren. Möglichkeiten in der Steueroder Regelstrategie des jeweiligen Gerätepools werden diskutiert. Falls ein DSM-Konzept absolut nicht der gegenwärtigen wirtschaftlichen, vertragsrechtlichen- oder gesetzlichen Ebene vereinbar ist, wird dies auch erwähnt werden.
1.3 Aufbau der Arbeit
Diese Arbeit gliedert sich wie folgt:
- Kapitel 1:Einleitung
- Kapitel 2:Vorüberlegungen
- Kapitel 3:Regelung elektrischer Netze
- Kapitel 4:Demand Side Management
- Kapitel 5:Simulationsmodell für Kühl- und Gefriergeräte
- Kapitel 6:Gesamtmodell für eine Simulationsplattform
- Kapitel 7:Szenarien und Ergebnisse
- Kapitel 8:Zusammenfassung
Kapitel 2 beschreibt die Vorüberlegungen und wichtige Aspekte zu den Themen „Energiebedarf von Haushalten“ in Bezug auf DSM.
Kapitel 3: In diesem Kapitel wird der Einsatz von Regel- und Reserveleistung sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht kurz und kompakt erklärt. Damit ist das Kapitel fachliche Grundlage, um belastbare Aussagen über die Vereinbarkeit von DSM und Regelund Reserveleistung machen zu können.
