Elektrolyseur- und (Speicher)platzierung unter Berücksichtigung netzabhängiger Randbedingungen eines abgeleiteten Strom- und Gasnetzes in der Modellregion Schleswig-Holstein und Hamburg

Die vorliegende Arbeit untersucht die systemische Integration von Elektrolyseuren in der Modellregion Schleswig-Holstein und Hamburg, mit Fokus auf deren netzdienliche Potenziale und Auswirkungen auf Strom- und Gasnetz. Ziel ist die Identifikation technischer, wirtschaftlicher und netzdienlicher Standorte, die zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen. Auf Grundlage einer Redispatch-Optimierung über vier Szenariojahre (2030, 2035, 2040 und 2045) werden potenzielle Standorte analysiert und auf die leistungsstärksten 18,3 Prozent reduziert. Dieses eingeschränkte Portfolio erhöht die Betriebseffizienz der Anlagen, während die Integration in ein überdimensioniertes Gasnetz nur minimale hydraulische Effekte zeigt. Die Ergebnisse belegen, dass eine gezielte Auswahl von Elektrolyseurstandorten die Effizienz erhöht und das Stromnetz stabilisiert, ohne das Gasnetz mit überdimensionierten Leitungen zu belasten. Der Speicherbedarf sinkt im Zeitverlauf durch weniger Spitzenleistungen innerhalb der Elektrolyseurprofile. Die Arbeit liefert damit eine fundierte Grundlage für die strategische Planung von Wasserstoffinfrastruktur und die Optimierung von Energie- und Sektorkopplung.

This thesis investigates the systemic integration of electrolyzers in the model region of Schleswig-Holstein and Hamburg, focusing on their grid-supporting potentials and impacts on the electricity and gas networks. The aim is to identify technically, economically, and grid-compatible locations that contribute to the stabilization of the electricity grid. Based on a redispatch optimization across four scenario years (2030, 2035, 2040, and 2045), potential sites were analyzed and reduced to the 18.3 % most powerful units. This limited portfolio increases the operational efficiency of the plants, while integration into an overdimensioned gas network shows only minimal hydraulic effects. The results demonstrate that a targeted selection of electrolyzer sites effectively enhances efficiency and stabilizes the electricity grid without bur-dening the overdimensioned gas network. Storage requirements decrease over time due to fewer peak loads within the electrolyzer profiles. The study thus provides a solid foundation for the strategic planning of hydrogen infrastructure and the optimi-zation of energy and sector-coupling systems.