In einem sich schnell wandelnden Energiesystem spielen erneuerbare Technologien und innovative digitale Lösungen eine wichtige Rolle, um dem Problem des Klimawandels entgegenzutreten. Aufgrund der zunehmenden Kapazitäten an erneuerbaren Energien entsteht ein steigender Bedarf an lokaler Flexibilität. Intelligentes Management der Systeme und die Nutzung von Flexibilität sind der Schlüssel zur Energiewende.
Diese Arbeit befasst sich mit den Korrelationen zwischen dem Bedarf, dem Potenzial und dem Wert von Flexibilität in regionalen und dezentralen elektrischen Energie-systemen. Sie untersucht die Auswirkungen unterschiedlicher Durchdringungsgrade von Photovoltaik- und Windkraftkapazitäten innerhalb eines regionalen Systems, während dem System gleichzeitig Speicherkapazitäten hinzugefügt werden.
Es wird eine Methodik geschaffen, die auf einem systematischen dreistufigen Ansatz beruht: (1) Bewertung des lokalen Flexibilitätsbedarfs, (2) Identifizierung lokaler Flexibilitätslösungen und (3) deren ökonomische Auswirkungen auf lokale Energiesysteme. Die Methodik bietet einen generischen Prozess, der auf Regionen mit unterschiedlichen demografischen Gegebenheiten anwendbar ist und somit an jede Region angepasst werden kann. Diese Strategie soll die Lücke zwischen der länderspezifischen Analyse von Flexibilitäten und den haushaltsspezifischen Ansätzen schließen, um das Funktionieren eines vernetzten Energiesystems mit erhöhten, bilateralen Lastflüssen in den unteren Netzebenen zu verbessern.
Die Methodik berücksichtigt unter anderem die zugrunde liegenden Standardlastprofile, die Erzeugungsdaten von erneuerbaren Energien und integriert die technisch-wirtschaftlichen Parameter für die, in der Region verfügbaren, Flexibilitätsoptionen. Es werden drei verschiedene Szenarien untersucht - ein photovoltaik-dominiertes, ein wind-dominiertes und ein kombiniertes System (Photovoltaik und Windkraft). Als Kernstück der Bewertung wurde ein Berechnungsmodell erstellt, um die Unterschiede zwischen diesen Szenarien hinsichtlich des Flexibilitätsbedarfs zu ermitteln, wie dieser Bedarf durch Speichertechnologien (Li-Ion-Batterien) gedeckt werden kann, und wie sich die Wirtschaftlichkeit der Investitionen innerhalb dieser Szenarien entwickelt. Das elektrische Netz wird dabei nur in Zeitpunkten lokaler Unterdeckung oder ausgelasteter Flexibilitäten herangezogen, um einer lokalen Optimierung Vorrang zu geben.
Alle Szenarien zeigten eine schwache wirtschaftliche Profitabilität. Die Investitionskosten der Batterien haben den stärksten Einfluss auf das Ergebnis aller betrachteten Faktoren. Die Ergebnisse zeigen, dass es ein Potenzial für Li-Ion-Batteriespeicher gibt, dass dieses jedoch bei aktuellen Investitionskosten unrentabel bleibt, solange es an geeigneten Marktbedingungen fehlt, um das Potenzial zu nutzen z.B. Flexibilitätsmärkte für lokale Speicher. Die Erhöhung der Kapazität der erneuerbaren Energien führt zu einem enorm volatilen und instabilen System, in dem der Bedarf an Netzinfrastruktur in die Höhe schießt. Als Konsequenz müssen Maßnahmen ergriffen werden, um diese Auswirkungen abzufedern. Speichertechnologien bieten die Möglichkeit, das System zu stabilisieren und gleichzeitig den Wert der Flexibilität zu erhöhen.