TY - THES

T1 - Optimierung der Auswahl erneuerbarer Energiespeichertechnologien

AU - Raschl, David

N1 - gesperrt bis 20-02-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Ziel dieser Masterarbeit ist es die Auswahl der unterschiedlichen erneuerbaren Energiespeichertechnologien, unter Berücksichtigung von technischen Aspekten sowie wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu analysieren und auf Basis der Modellierungsergebnisse zu optimieren. Die Arbeit und das dafür entwickelte Modell sollen eine quantitative Einschätzung ermöglichen, welche Speichertechnologie sich für welche Anwendungsfälle eignet und welche Kosten dadurch entstehen. Dadurch soll eine optimierte Auswahl, bezogen auf unterschiedliche Szenarien ermöglicht werden. Um dieses Modell entwickeln zu können, bedarf es einer umfassenden Literaturrecherche über verschiedene Energiespeichertechnologien. Der erste Teil dieser Arbeit beinhaltet diese Literaturrecherche. Darauf aufbauend erfolgt im zweiten Teil die Beschreibung des erstellten Modells und der im Modell verwendeten Regelung. Im abschließenden dritten Teil wird das erstellte Modell für verschiedene Anwendungsfälle angewendet und auf Basis der modellierten Ergebnisse optimiert. Ziel ist es eine optimale Speichertechnologie oder eine Kombination verschiedener Speichertechnologien, für die untersuchten Anwendungsfälle zu eruieren. Dafür ist es erforderlich alle notwendigen Parameter aus veröffentlichten Berichten oder Datenblätter zu ermitteln und übersichtlich aufzubereiten. Durch diese Ausarbeitung der unterschiedlichen Leistungsparameter konnte das Modell mit aktuellen und teils bereits in Versuchen erprobten Werten gefüttert werden. Somit kann eine reale, auf Basis aktueller Daten fundierte Berechnung erfolgen, aus welcher aussagekräftige Schlussfolgerungen getroffen werden können. Diese gewonnenen Informationen dienen dazu, erste Einschätzungen über die optimale Energiespeicherstruktur treffen zu können und dabei sowohl die technische Machbarkeit zu berücksichtigen als auch die dadurch entstehenden Kosten aufzuzeigen. Die Berechnungen erfolgen mit Hilfe des erstellten Modells, für die zu Beginn selektierten Energiespeichertechnologien. Damit sollen ideale Systemarchitekturen in Bezug auf Effizienz, Autarkie und Kosten identifiziert werden. Abschließend wurden anhand beispielhafter Anwendungsfälle Modellierungen durchgeführt und auf Basis verschiedener Parameter analysiert. Durch die Diskussion vorhandener Limitierungen, die aus den Modellierungen hervorgehen, werden weitere Möglichkeiten zur Adaptierung des Modells aufgezählt. Dadurch soll bereits der Grundstein für die weiterführende Arbeit am Modell gelegt sein.

AB - Ziel dieser Masterarbeit ist es die Auswahl der unterschiedlichen erneuerbaren Energiespeichertechnologien, unter Berücksichtigung von technischen Aspekten sowie wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu analysieren und auf Basis der Modellierungsergebnisse zu optimieren. Die Arbeit und das dafür entwickelte Modell sollen eine quantitative Einschätzung ermöglichen, welche Speichertechnologie sich für welche Anwendungsfälle eignet und welche Kosten dadurch entstehen. Dadurch soll eine optimierte Auswahl, bezogen auf unterschiedliche Szenarien ermöglicht werden. Um dieses Modell entwickeln zu können, bedarf es einer umfassenden Literaturrecherche über verschiedene Energiespeichertechnologien. Der erste Teil dieser Arbeit beinhaltet diese Literaturrecherche. Darauf aufbauend erfolgt im zweiten Teil die Beschreibung des erstellten Modells und der im Modell verwendeten Regelung. Im abschließenden dritten Teil wird das erstellte Modell für verschiedene Anwendungsfälle angewendet und auf Basis der modellierten Ergebnisse optimiert. Ziel ist es eine optimale Speichertechnologie oder eine Kombination verschiedener Speichertechnologien, für die untersuchten Anwendungsfälle zu eruieren. Dafür ist es erforderlich alle notwendigen Parameter aus veröffentlichten Berichten oder Datenblätter zu ermitteln und übersichtlich aufzubereiten. Durch diese Ausarbeitung der unterschiedlichen Leistungsparameter konnte das Modell mit aktuellen und teils bereits in Versuchen erprobten Werten gefüttert werden. Somit kann eine reale, auf Basis aktueller Daten fundierte Berechnung erfolgen, aus welcher aussagekräftige Schlussfolgerungen getroffen werden können. Diese gewonnenen Informationen dienen dazu, erste Einschätzungen über die optimale Energiespeicherstruktur treffen zu können und dabei sowohl die technische Machbarkeit zu berücksichtigen als auch die dadurch entstehenden Kosten aufzuzeigen. Die Berechnungen erfolgen mit Hilfe des erstellten Modells, für die zu Beginn selektierten Energiespeichertechnologien. Damit sollen ideale Systemarchitekturen in Bezug auf Effizienz, Autarkie und Kosten identifiziert werden. Abschließend wurden anhand beispielhafter Anwendungsfälle Modellierungen durchgeführt und auf Basis verschiedener Parameter analysiert. Durch die Diskussion vorhandener Limitierungen, die aus den Modellierungen hervorgehen, werden weitere Möglichkeiten zur Adaptierung des Modells aufgezählt. Dadurch soll bereits der Grundstein für die weiterführende Arbeit am Modell gelegt sein.

KW - Renewable energy storage

KW - modelling

KW - optimized system architectures

KW - generation profiles

KW - demand profiles

KW - self-sufficiency

KW - efficiency

KW - costs

KW - Lithium-ion-batteries

KW - Vanadium-redox-flow-batteries

KW - electrolyzer technologies

KW - hydrogen storage

KW - Erneuerbare Energiespeicher

KW - Modellierung

KW - Optimierung der Systemarchitekturen

KW - Erzeugungsprofile

KW - Verbraucherprofile

KW - Autarkie

KW - Effizienzen

KW - Kosten

KW - Lithium-Ionen-Batterien

KW - Vanadium-Redox-Flow-Batterien

KW - Elektrolysetechnologien

KW - Wasserstoffspeicher

M3 - Masterarbeit

ER -