Dezentrale Energieversorgung
Die heutigen Energieversorgungssysteme wurden für die Aufgabe entwickelt, mit wenigen großen, zentral orientierten Erzeugungsanlagen eine große Zahl von räumlich verteilten Verbrauchern zuverlässig und kostengünstig mit Energie zu versorgen. Vor einigen Jahren noch wurden diese Aufgaben von Energieversorgungsunternehmen wahrgenommen, die in geschützten, monopolistischen Märkten für die gesamte Versorgungskette zuständig waren. Für den Transport der Energieträger wurden entsprechende Infrastrukturen aufgebaut, zum Beispiel das elektrische Verteilungs- und Übertragungsnetz für den Stromtransport, oder die Tankstelleninfrastruktur für Kraftfahrzeug-Treibstoffe.Aufgrund geänderter politischer Rahmenbedingungen auf nationaler und internationaler Ebene wurde durch Aufhebung der Gebietsmonopole und die unternehmerische Trennung entsprechend der Versorgungsaufgaben Erzeugung, Übertragung und Verteilung erste Schritte zur Umstrukturierung des Energieversorgungssystems unternommen. Damit soll das Fundament zur Erfüllung der CO2 Minderungsziele gemäß Kyoto-Protokoll vom Dezember 1997 gelegt werden.
Der von der Bundesregierung Deutschland in Abstimmung mit den Energieversorgungsunternehmen eingeleitete Ausstieg aus der Kernenergie wirft zusätzliche Fragen einer zukünftigen Energieversorgung auf.
Auch die Ungewissheit der Reichweiten und Verfügbarkeiten von Energieressourcen zwingt uns zu neuem Denken in der Energieversorgung und –nutzung. Die Reserven fossiler Energieträger wie Kohle, Erdgas oder Erdöl sind endlich und müssen auch schon aus wirtschaftlichen Gründen in der Zukunft durch Alternativen substituiert werden.
All diese Überlegungen führen zu einem vermehrten Einsatz regenerativer Energien und zu einer verstärkten Nutzung von weiträumig verteilten, zum Teil auch verbrauchernahen und dargebotsabhängigen Energieumwandlungsanlagen. Die Konsequenz ist eine Umstrukturierung des heute noch zentral ausgerichteten Versorgungssystems hin zu einem mehr von kleineren, dezentralen Einheiten gekennzeichneten System. Erzeugung, Verteilung und Verbrauch werden zu dezentralen Energieversorgungseinheiten zusammengefasst und mit Hilfe geeigneter komponenten-übergreifender Leistungs- und Energiemanagementsysteme gesteuert. Ein gezieltes Lastmanagement und kontrolliertes Verbraucherverhalten ist dafür ebenso notwendig, wie der Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien.
Unter dezentraler Energieversorgung versteht man zunächst die Energiebereitstellung durch kleine Anlagen in Verbrauchernähe. Diese Definition hat eine quantitative und eine geografische Dimension. Die Energie wird nicht wie in der Vergangenheit durch vereinzelte, zentral orientierte Großkraftwerke, sondern durch wesentlich kleinere, dafür aber verhältnismäßig mehr Energieumwandlungsanlagen zur Verfügung gestellt. Die neuen Energiewandler stehen unmittelbar dort, wo die Energie gebraucht wird. Somit befindet sich eine Vielzahl kleiner Kraftwerke in der Nähe der Verbraucher. Die Folge ist eine sich verändernde Kraftwerksstruktur sowie geänderte Anforderungen an Netzbetrieb, Energiemanagement und Schutztechnik. Dabei schließen sich die zentrale und die dezentrale Energieversorgung keinesfalls aus. Beide Energiesysteme können nebeneinander bestehen und sich gegenseitig ergänzen (integrale Energieversorgung).
Ziel künftiger Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen ist es, die sich ändernden Versorgungsstrukturen so zu gestalten, dass die Versorgungssicherheit auch bei steigender Anzahl dezentraler Energieversorgungseinheiten ohne die Bereitstellung großer Leistungsreserven erhalten bleibt. Neben technischen Aspekten dürfen dabei die ökonomischen, ökologischen, politischen und gesellschaftlichen Auswirkungen nicht unbeachtet bleiben.
In diesem umfangreichen Arbeitsfeld beschäftigen wir uns mit Fragestellungen zu den folgenden Themenbereichen:
- Modellbildung und Simulation mit System Dynamics
- Dezentrale Energieversorgungsstrukturen
- Leistungs- und Energiemanagementkonzepte in dezentralen Energieversorgungsstrukturen
- Szenarien zukünftiger Energieversorgung