Pirker, C. (2013). Modellierung und Simulation eines Hybridkraftwerkes [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/160010
E302 - Institut für Energietechnik und Thermodynamik
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Date (published):
2013
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Number of Pages:
84
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Keywords:
Kraftwerk; Energie; Verfahrenstechnik
de
power plant; energy; process engineering
en
Abstract:
Durch die steigenden Kosten von fossilen Energieträgern und den Bestrebungen, die Kohlenstoffdioxid-Emissionen zu reduzieren, ist die Energiewirtschaft im Wandel. Hybridkraftwerke können durch ihre flexible Zusammenstellung von regenerativen Technologien und Backup-Systemen Strom umweltfreundlich und mit hoher Versorgungssicherheit produzieren. Besonders in entlegenen Gebieten mit günstigen Voraussetzungen für die regenerative Energieproduktion ist der Einsatz von Hybridkraftwerken besonders vielversprechend. Ausgangspunkt für die Erstellung eines Simulationsmodelles für Hybridkraftwerke ist die Frage nach der optimalen Konfiguration und Dimensionierung eines Hybridkraftwerkes für einen bestimmten Standort, um elektrischen Strom möglichst kostengünstig und regenerativ zu produzieren. Hierfür wird ein Simulationsprogramm entwickelt, mit dem jede Kraftwerkskonfiguration hinsichtlich der Stromgestehungskosten optimiert werden kann. Die Basis des Simulationsprogrammes beziehungsweise der Modellierung bilden Energiebilanzen. Hierbei werden alle Einzelkomponenten sowie das Gesamtsystem energetisch beschrieben. Die Ergebnisse dieser Bilanzen bilden Energiemengen, die an ein Finanzmodell übergeben werden. In diesem Modell werden mit den nötigen Inputparametern die Stromgestehungskosten für die jeweilige Anlagenkonfiguration und Dimensionierung ermittelt. Mit Hilfe eines Optimierungsalgorithmus werden für eine bestimmte Konfiguration verschiedene Anlagendimensionierungen berechnet. Für jede Variante der Anlagendimension ergeben sich Stromgestehungskosten. Hieraus wird die Anlagendimensionierung ermittelt, bei der die Stromgestehungskosten ein Minimum erreichen. Daraus ergibt sich auch der regenerative Anteil der Stromproduktion. Im Weiteren werden sechs verschiedene Kraftwerkskonfigurationen für den gewählten Standort in Kuwait City simuliert. Jede dieser Konfigurationen wird hinsichtlich der Stromgestehungskosten optimiert. Die Szenarien reichen von einer Energieproduktion mit rein fossiler Primärenergie bis zu Fällen, bei der elektrische Strom rein regenerativ bereitgestellt werden kann. Schlussendlich werden die Ergebnisse der Simulation verglichen. Daraus wird ersichtlich, dass sich für den gewählten Standort die Stromversorgung mit einem Diesel Genset ohne regenerative Energiesysteme am günstigsten realisieren lässt. Der regenerative Anteil der Stromproduktion ist dabei 0 %. Für Kraftwerkskonfigurationen, mit denen der Strom zu 100 % regenerativ erzeugt wird, ergeben sich Stromgestehungskosten, die ca. 4,5 mal höher sind. Dies sind Anlagenkonfigurationen mit Akkumulatoren oder Wasserstoffsystemen als Backup-Technologie.
de
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