tätigkeitsbericht 2001 - Bremer Energie Institut

Erneuerbare Energien
Förderprogramm Angewandte
Umweltforschung
beim Senator für Bau und
Umwelt der Freien Hansestadt
Bremen in Kooperation
mit dem Lehrstuhl
für Produktionswirtschaft
FB 7, Universität Bremen
Ökonomische und ökologische
Bewertung
des Einsatzes erneuerbarer
Energie in einem
Verbundsystem
Für das Jahr 2001 wird in Deutschland der Zubau von Windkraftanlagen (WKA)
in einer Größenordnung von 2000 MW erwartet. Damit erreicht die installierte
Leistung mehr als 8 GW. Dies entspricht fast 10% der „konventionellen“ Kraftwerksleistung
im deutschen Verbundnetz. Aufgrund der günstigen Rahmenbedinungen
rechnet u.a. das BMWi bis 2010 mit bis zu 20 GW installierter Leistung
– ein Wert, der nach den Erfahrungen der vergangenen Jahre u.U. sogar noch
übertroffen wird.
Durch die gesetzlich vorgeschriebene Vorrangbehandlung des aus WKA erzeugten
Stromes, ergeben sich bei Beachtung der dargestellten Größenordnungen
der Windstromeinspeisung erhebliche Auswirkungen auf den kostenoptimalen
Einsatz der „konventionellen“ Kraftwerke. Auch strukturell führt der durch
die Einspeisung der WKA stärker fluktuierende Verlauf der „resultierenden Last“
zu anderen Vorgaben des Kraftwerkseinsatzes.
Vorhandene Energiemodelle, insbesondere ökonomischer Herkunft, betrachten
meist die umgesetzten Jahresenergien als Kenngrößen der Wirtschaftlichkeit
des Kraftwerkseinsatzes. Um die Auswirkungen der Windkraftnutzung auf das
gesamte Kraftwerksparksystem berücksichtigen zu können, reicht es jedoch
nicht mehr, nur die Jahresarbeit zu betrachten, sondern es ist entscheidend,
wann welche Leistung zur Verfügung stehen und wie die vorhandenen Kraftwerke
eingesetzt werden würde.
Das vorgestellte Modell, nach einem Bottom-Up-Ansatz entwickelt, hat eine zeitliche
Auflösung im Stundenbereich. Damit ist sicher gestellt, dass Änderungen
der Stromerzeugung von Windkraftanlagen hinreichend genau berücksichtigt
werden können.
Die Berücksichtigung des deutschen „Erzeugungs-Strommixes“ ist anhand von
Beispiel-Kraftwerksblöcken erfolgt. Diese werden mit ihren bekannten technischökonomischen
Kenndaten parametrisiert. Berücksichtigt werden u.a. fixe und variable
Betriebskosten, An- und Abfahrvorgänge (Dauer, Zusatzkosten), Teillastbetrieb
und Brennstoffkosten (in unterschiedlichen Szenarien).
Der Verlauf der Stromerzeugung durch die in Deutschland installierten WKA wird
aus Leistungs-Messwerten von ausgewählten Anlagen/ Standorten realistisch
nachgebildet. Ein Glättungseffekte berücksichtigendes „Upscaling“ lässt auch
die Betrachtung von zukünftig zu erwartenden Größenordnungen der Stromeinspeisung
aus Wind zu.
Lastseitig wird auf bekannte Gesamtbedarfsverläufe zurückgegriffen, die auf ein
ganzes Jahr extrapoliert werden.
Die Realisierung des Modells erfolgt in der Umgebung GAMS (General Algebraic
Modelling System), in der zur Lösung dieses Problems der linearen Programmierung
entsprechende Solver zur Verfügung stehen.
9