Flexibler Betrieb dezentraler sektorgekoppelter Energiesysteme als Beitrag zur Integration von erneuerbaren Energien

Die zunehmende Einspeisung erneuerbarer Energien (EE) und ein flexibler Einsatz dezentraler Energiesysteme sind zwei wesentliche Stellschrauben für die erfolgreiche Energiewende. Durch einen flexiblen Betrieb dezentraler sektorgekoppelter Energiesysteme (DSE) kann die volatile dargebotsabhängige EE-Einspeisung abgefedert werden. Ein flexibler Betrieb ist auf ein externes Signal ausgerichtet, durch welches das DSE mit dem Strommarkt interagiert, ohne Eingriffe in die Energiebedarfe des DSE vorzunehmen. Ermöglicht wird zugleich ein wirtschaft-licher und emissionsoptimierter Betrieb für die Anlagenbetreiber. Die Arbeit setzt an einer Forschungslücke an, da es derzeit keine allgemeingültige Methode gibt, die den flexiblen Be-trieb eines DSE im Sinne eines marktdienlichen Betriebs zur Unterstützung der EE-Integration quantifizieren kann. Ziel dieser Masterarbeit ist, das Flexibilitätspotenzial eines DSE zu defi-nieren und quantifizieren. Die leitende Forschungsfrage dieser Arbeit lautet: Wie kann die Flexibilität von DSEs quantifiziert werden, um verschiedene DSEs in Bezug auf ihre Flexibilität zu bewerten? Als Grundlage wird die Flexibilität im Allgemeinen und die Flexibilität, die ein DSE bereitstellen kann, charakterisiert. Auf Basis dieser Charakterisierung und einer Literaturrecherche werden die Anforderungen an die Quantifizierungsmethode formuliert und drei Quantifizierungskenn-zahlen entwickelt. Diese können den Betrieb eines DSE über einen Quantifizierungszeitraum wirtschaftlich, emissionstechnisch und hinsichtlich des Flexibilitätseinsatzes für die Residual-lastdeckung quantifizieren. Um den nicht-flexiblen Betrieb gegenüber dem flexiblen Betrieb abzubilden, wird ein Referenzkonzept definiert. Anschließend wird die Anwendung der Quan-tifizierungskennzahlen und die Validierung ihrer Aussagekraft mit einer MILP-Optimierung (Mixed-integer linear programming) für den Betrieb des DSE eines Krankenhauses dargelegt. Die entwickelten Zusammenhänge und Quantifizierungskennzahlen geben DSE-Betreiber*innen und DSE-Entwickler*innen ein Werkzeug an die Hand, um den Betrieb ihres DSE zu bewerten. Die Methode ermöglicht den Vergleich von flexiblem und nicht-flexiblem Betrieb eines DSE in Hinblick auf Kosten, CO2-Emissionen und die Fähigkeit zur Deckung der Residuallast durch Flexibilitätsbereitstellung. Die Ergebnisse zeigen, dass sich der marktdien-liche Betrieb eines DSE, je nach Flexibilisierungsgrad des DSE-Konzepts, auch wirtschaftlich und emissionsseitig lohnt. Demzufolge kann ein flexibel betriebenes DSE die Integration von EE fördern.