Analyse der Eignung norwegischer Wasserkraft für die Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen

Abstract

Die folgende Arbeit wurde als Teil des Forschungsprojektes AutRES100 durch-geführt. Es wird untersucht, ob Norwegen in der Zukunft vermehrt als ''grüne Batterie Europas'' fungieren kann, um volatile Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen in das norwegische Stromsystem zu integrieren und anschließend als konstanten Grundlaststrom wieder abzugeben. Um unterschiedlichste Szenarien zu simulieren wurde ein dynamisches Modell mittels linearer Programmierung entwickelt. Außerdem wurde eine umfassende Betrachtung der norwegischen Energiesituation und seiner bedeutendsten Einflussgrößen wie zum Beispiel Verbrauch, Import, Export und Niederschlag zusammengestellt.<br />Aufgrund der großen Anzahl an Wasserkraftwerken in Norwegen stellen das Zusammentragen der Daten und die automatische Erstellung von Variablen und Datensatzdefinitionen eine besondere Herausforderung dar. Die Qualitätstests zeigen, dass das norwegische Modell ausgereift und für die Simulationsanwendungen einsatzbereit ist. Zuerst vergleicht ein Referenzszenario zwischen dem aufgrund von historischen Daten simulierten Ergebnis und dem realen Produktionsergebnis. Nachfolgend identifiziert ein Simulationslauf den höchsten Import von Windkrafterzeugung den das norwegische Stromsystem integrieren und in Grundlaststrom umwandeln kann. Das Resultat entspricht beinahe der doppelten Windkraftproduktion von Deutschland aus dem Jahr 2006. Die abschließende Simulation demonstriert eindeutig, dass die installierte Turbinenleistung der Wasserkraftwerke eine noch höhere Windkraftintegration verhindert. Die verfügbaren Speichervolumen stellen hingegen derzeit keinen limitierenden Faktor dar.<br />

This thesis is part of the AutRES100 research project. It is investigated whether Norway could act as a ''green battery'' for Europe by integrating a varying renewable power production into its electricity system and exporting a constant baseload in return. Therefore, a dynamic power model using linear programming is developed to perform simulations of various scenarios. A comprehensive view of the Norwegian electricity situation is given. Moreover, its influencing parameters like demand, power exchange and precipitation are analysed. Due to the large number of hydropower plants in Norway, it was a big challange to collect the required data as well as to automatically generate sets and variables for the declaration of the model. However, quality tests confirm the mature condition of the Norwegian model and encourage to apply it to simulations of various scenarios. In order to compare the simulation results to the well-known historic production values a reference scenario, which uses realistic demand, precipitation and electricity prices is discussed. Furthermore, a simulation is performed to indentify the highest import of wind power production, which the Norwegian electricity system is able to integrate and transform into an export baseload. Its result denotes to nearly twice the wind power production of Germany from the year 2006. The final simulation clearly shows that the limiting factor, which is responsible for restricting further wind power integration, is not given by the available storage volume but rather the installed turbine capacity.