TY - BOOK

T1 - Kommunale Abwasserreinigungsanlagen mit optionaler thermischer Klärschlammverwertung als Flexibilitätsdienstleister in elektrischen Netzen

AU - Pfleger-Schopf, Kerstin

N1 - nicht gesperrt

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Die verstärkte Einbindung erneuerbarer Energieträger in die Energieversorgungsstruktur stellt eine wichtige Komponente in der Klima- und Energiepolitik der EU und von Österreich dar. Konkrete Ausbauziele für 2030 stützen sich vor allem auf die Kapazitätserhöhung der volatilen, erneuerbaren Elektrizitätsversorgung aus Photovoltaik- (+11 TWhel) und Windanlagen (+10 TWhel). Der damit verbundene steigende Anteil an volatilen Elektrizitätsquellen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen, führt zu abwechselnden Perioden mit erneuerbarer Elektrizitätsüber- bzw. -unterversorgung. Das volatile erneuerbare Elektrizitätsangebot bedingt daher Flexibilitätsdienstleister, welche Flexibilitätsoptionen (z.B. Last- oder Speicher-management) zum laufenden Angleich von Elektrizitätsnachfrage und -angebot bieten. Betrachtet man die dezentrale Anordnung kommunaler Abwasserreinigungsanlagen, sowie deren energieintensive Reinigungsprozesse, die interne Energieaufbringung und die meist vorhandenen Speichermöglichkeiten für Gas und Klärschlamm, wird deutlich, dass diese als dezentrale Flexibilitätsdienstleister in Nieder- und Mittelspannungsnetzen dienen können.Da zur Einsatzplanung von Flexibilitätsoptionen im elektrischen Netz zeitlich aufgelöste Last- und Aufbringungsprofile, sowie zeitlich aufgelöste Flexibilitätspotentiale benötigt werden, wird in der vorliegenden Dissertation die Application Software OPTIEVLEX entwickelt. OPTIEVLEX ermöglicht neben stationären Analysen von energietechnischen Charakteristika (z.B. Energieautarkiegrad) kommunaler Abwasserreinigungsanlagen, die Ermittlung deren zeitlich aufgelöster Leistungsprofile, sowie theoretischer und realisierbarer Flexibilitäts-potentiale. Letzteres wird im Rahmen von netz- und systemdienlichen Szenarien untersucht, um die Rolle als Flexibilitätsdienstleister in Erneuerbaren Energiegemeinschaften bzw. zur Bereitstellung von Regelleistung analysieren zu können. Zusätzlich berücksichtigt OPTIEVLEX Aggregate zur Klärschlammnutzung, um deren Einfluss auf die Charakteristika, Profile und Potentiale zu untersuchen. Die mit OPTIEVLEX gewonnenen Erkenntnisse sollen Anlagenbetreiber bei Investitionsentscheidungen unterstützen und Netzbetreiber, sowie Energieversorger auf neue Belastungssituationen im elektrischen Netz vorbereiten.Als essenzielles Ergebnis der mit OPTIEVLEX durchgeführten Analysen gilt hervorzuheben, dass zur Abschätzung des zeitlich aufgelösten realisierbaren elektrischen Flexibilitäts-potentials kläranlagenspezifische Analysen essenziell sind. Zudem wird gezeigt, dass eine thermische Klärschlammverwertung sowohl die Energie- und Kostenkennzahlen als auch das Flexibilitätspotential positiv beeinflussen kann. Werden die Flexibilitätspotentiale eingesetzt, können diese in Erneuerbaren Energiegemeinschaften, sowie bei der Bereitstellung von Sekundär- und Tertiärregelleistung mit Erlösen verbunden sein, die zu einer Reduktion der jährlichen Kosten beitragen und zur Wirtschaftlichkeit von Flexibilitätsmaßnahmen führen.

AB - Die verstärkte Einbindung erneuerbarer Energieträger in die Energieversorgungsstruktur stellt eine wichtige Komponente in der Klima- und Energiepolitik der EU und von Österreich dar. Konkrete Ausbauziele für 2030 stützen sich vor allem auf die Kapazitätserhöhung der volatilen, erneuerbaren Elektrizitätsversorgung aus Photovoltaik- (+11 TWhel) und Windanlagen (+10 TWhel). Der damit verbundene steigende Anteil an volatilen Elektrizitätsquellen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen, führt zu abwechselnden Perioden mit erneuerbarer Elektrizitätsüber- bzw. -unterversorgung. Das volatile erneuerbare Elektrizitätsangebot bedingt daher Flexibilitätsdienstleister, welche Flexibilitätsoptionen (z.B. Last- oder Speicher-management) zum laufenden Angleich von Elektrizitätsnachfrage und -angebot bieten. Betrachtet man die dezentrale Anordnung kommunaler Abwasserreinigungsanlagen, sowie deren energieintensive Reinigungsprozesse, die interne Energieaufbringung und die meist vorhandenen Speichermöglichkeiten für Gas und Klärschlamm, wird deutlich, dass diese als dezentrale Flexibilitätsdienstleister in Nieder- und Mittelspannungsnetzen dienen können.Da zur Einsatzplanung von Flexibilitätsoptionen im elektrischen Netz zeitlich aufgelöste Last- und Aufbringungsprofile, sowie zeitlich aufgelöste Flexibilitätspotentiale benötigt werden, wird in der vorliegenden Dissertation die Application Software OPTIEVLEX entwickelt. OPTIEVLEX ermöglicht neben stationären Analysen von energietechnischen Charakteristika (z.B. Energieautarkiegrad) kommunaler Abwasserreinigungsanlagen, die Ermittlung deren zeitlich aufgelöster Leistungsprofile, sowie theoretischer und realisierbarer Flexibilitäts-potentiale. Letzteres wird im Rahmen von netz- und systemdienlichen Szenarien untersucht, um die Rolle als Flexibilitätsdienstleister in Erneuerbaren Energiegemeinschaften bzw. zur Bereitstellung von Regelleistung analysieren zu können. Zusätzlich berücksichtigt OPTIEVLEX Aggregate zur Klärschlammnutzung, um deren Einfluss auf die Charakteristika, Profile und Potentiale zu untersuchen. Die mit OPTIEVLEX gewonnenen Erkenntnisse sollen Anlagenbetreiber bei Investitionsentscheidungen unterstützen und Netzbetreiber, sowie Energieversorger auf neue Belastungssituationen im elektrischen Netz vorbereiten.Als essenzielles Ergebnis der mit OPTIEVLEX durchgeführten Analysen gilt hervorzuheben, dass zur Abschätzung des zeitlich aufgelösten realisierbaren elektrischen Flexibilitäts-potentials kläranlagenspezifische Analysen essenziell sind. Zudem wird gezeigt, dass eine thermische Klärschlammverwertung sowohl die Energie- und Kostenkennzahlen als auch das Flexibilitätspotential positiv beeinflussen kann. Werden die Flexibilitätspotentiale eingesetzt, können diese in Erneuerbaren Energiegemeinschaften, sowie bei der Bereitstellung von Sekundär- und Tertiärregelleistung mit Erlösen verbunden sein, die zu einer Reduktion der jährlichen Kosten beitragen und zur Wirtschaftlichkeit von Flexibilitätsmaßnahmen führen.

KW - system-serving flexibility

KW - grid-serving flexibility

KW - flexibility potential

KW - flexibility service provider

KW - municipal wastewater treatment plant

KW - Erneuerbare-Energiegemeinschaften

KW - netzdienliche Flexibilit�t

KW - systemdienliche Flexibilit�t

KW - Flexibilit�tsdienstleister

KW - Flexibilit�tspotentiale

KW - kommunale Abwasserreinigungsanlagen

M3 - Dissertation

ER -