Modellierung von Lastgängen für unterschiedliche Verbraucher und Energieträger

Abstract

Der Kampf gegen den Klimawandel erfordert den Ausbau von regenerativen Energieträgern, die in ihrer Erzeugung fluktuierend sind. Deshalb ist es für ihren optimalen Einsatz notwendig, genau zu wissen, wann wie viel Energie gebraucht wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurden in Matlab ein elektrisches und ein thermisches Lastprofile einer Region erstellt, die sich aus den Modulen Wohngebäude, Landwirtschaft, Tourismus, Gewerbe und Öffentliche Einrichtungen zusammensetzten. Das elektrische Lastprofil, das den Strombedarf der Region auf stündlicher Basis abbildet, wurde anhand von Standardlastprofilen erstellt. Der durchschnittliche Bedarf liegt bei 1886 kW, das Maximum bei 3338 kW. Das thermische Lastprofil ist abhängig von der Außentemperatur, tägliche Bedarfe reichen von 11 205 kWh bis 203 911 kWh. Anhand von Wetterdaten wurden zudem Modelle für Photovoltaik und Windenergie erstellt und mit dem elektrischen Lastprofil verglichen. Das elektrische Lastprofil wurde in weiterer Folge in der Simulationssoftware Homer Pro verwendet, um das Modell auch auf ökonomische Beine zu stellen. Das gefundene, optimale System zur Stromversorgung besteht aus einer 24,7-MW-Photovoltaikanlage, vier 2-MW-Windturbinen und Speichern mit einer Speicherleistung von 37 MWh. Die Energiegestehungskosten des Systems belaufen sich auf 7,46 ct/kWh. Die erstellten Lastprofile können in weiterer Folge verwendet werden, um die Energieversorgung der Region umfassender zu modellieren und als Basis zur Simulation von Zukunftsszenarien dienen.

Challenging climate change requires the expansion of renewable energy sources. Due to their volatile nature and for optimal use and sizing they demand for a deeper understanding of when and how their energy is needed. This work aims to create an electrical and a thermal load profile in Matlab for a whole region consisting of the modules residential buildings, agriculture, tourism, industry and commerce, and public facilities. Firstly, the electrical load profile was modelled using standardised load profiles resulting in a curve that maps the demand of the region on an hourly basis with an average demand of 1886 kW and a peak load of 3338 kW. The thermal load profile provides dependence from ambient temperature with daily demand ranging from 11 205 kWh to 203 911 kWh. Based on actual weather data, models for photovoltaics and wind power were created and compared with the electrical load profile. The electrical load profile was subsequently introduced into the simulation software Homer Pro in order to put it in an economic perspective. Through optimization, an ideal system of a 24.7 MW photovoltaic system, four 2 MW wind turbines and storage with a nominal capacity of 37 MWh was found with levelized cost of energy of 7.46 ct/kWh. The created load profiles can subsequently be used to model the region's energy supply more comprehensively and as a basis for simulating future scenarios.