Auswirkungen des Ausbaus von Photovoltaik auf Strompreise und Kraftwerkseinsatz. Modellgestützte Szenarienanalyse für Deutschland und Österreich

Abstract

Die Knappheit der Ressourcen, die großen Mengen an Kohlendioxidemissionen und der stark ansteigende Preis des Stromes sind nur einige der Faktoren welche seit einigen Jahren die Stromerzeugung immer mehr in Richtung der erneuerbaren Energiequellen verlagert haben. Dabei spielt Photovoltaik eine zentrale Rolle, da Sonnenenergie eine unerschöpfbare Ressource darstellt. Ziel dieser Arbeit ist die Auswirkungen des Ausbaus dieser Photovoltaik in Deutschland und Österreich zu analysieren und den Einfluss dieser auf die Strompreise und den Kraftwerkseinsatz zu untersuchen. Ausgehend von Strahlungsdaten welche repräsentativ für die analysierte Region ausgewählt wurden, wird ein lineares Optimierungsmodell zur Abbildung des Strommarktes erstellt und damit Ausbauszenarien mit +40, +70 und +100 GW simuliert. Die Ergebnisse aus dem Modell zeigen, dass mit wachsendem Ausbau von Photovoltaik die konventionellen Kraftwerke vom Markt verdrängt werden, es kommt sogar an manchen Tagen vor, dass die ganze Last durch erneuerbare Energiequellen abgedeckt wird. Der Marktwert der Anlagen wird jedoch bei einem Ausbauszenario von +100 GW in Frage zu setzen, da dieser bis zu 40% geringer ausfällt als derjenige im 40-GW Szenario. Der Ausbau von Photovoltaik stellt keine alleinige Lösung dar, eine Verflechtung mehrerer Technologien würde mehr Stabilität, Reserve und Rentabilität sichern.

The scarcity of resources, the large amounts of carbon dioxide emissions and the steeply rising price of electricity are just some of the factors that have shifted power generation for the last years towards renewable energy sources. In this process photovoltaics play a central role, as solar energy is an inexhaustible resource. The aim of this thesis is to analyze the effects photovoltaics development in Germany and Austria and to examine the influence of it on the electricity prices and the power plants operation. Starting out from solar radiation data selected for the analyzed region, a linear optimization model for the representation of the electricity market is created and the expansion scenarios of +40, +70 and +100 GW are simulated. Results of the model show that with the growing expansion of photovoltaics, the conventional power plants are being pushed out of the market and even on some days the whole load is covered by renewable energy sources. However, the market value of the plants is to be questioned with an increase of +100 GW as this is up to 40% lower than in the case of the +40 GW scenario. The development of photovoltaics is not the only solution, a linkage of several technologies would ensure more stability, reserve and profitability.