Ein Simulationsmodell für den Energieumstieg in Bayern

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Der beschlossene Ausstieg aus der Kernenergie bis Ende 2022 und der starke Ausbau erneuerbarer Energien stellt das deutsche und insbesondere das bayerische elektrische Energieversorgungssystem vor große Herausforderungen. Neben dem Zubau erneuerbarer Stromerzeugungsanlagen gibt es eine Vielzahl weiterer Optionen, um den Wegfall der Kernenergie kompensieren zu können, wie beispielsweise den Ausbau des Übertragungsnetzes, den Bau neuer Gaskraftwerke oder den Zubau von Stromspeichern.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein umfassendes Simulationsmodell für das deutsche elektrische Energieversorgungssystem mit Fokus auf Bayern zu entwickeln, um unterschiedliche Handlungsoptionen für den Umbau der elektrischen Energieversorgung in Bayern vergleichen und bewerten zu können. Das entwickelte Energiesystemmodell zeichnet sich insbesondere durch eine hohe zeitliche Auflösung bei einer gleichzeitigen Betrachtung langer Planungshorizonte in einer adäquaten Rechenzeit, der Berücksichtigung stochastischer Einflüsse sowie einer umfassenden Modelllogik aus. Dadurch werden die wichtigsten politischen, energiewirtschaftlichen und technischen Rahmenbedingungen sowie Wechselwirkungen abgebildet. Für die Implementierung wird ein hybrider Simulationsansatz bestehend aus systemdynamischer und diskreter Ereignissimulation gewählt.

Mit Hilfe des im Rahmen dieser Arbeit erstellten Simulationsmodells werden die zukünftigen Entwicklungsperspektiven des bayerischen elektrischen Energieversorgungssystems anhand von acht Szenarien untersucht, die sich hinsichtlich der Höhe des jährlichen Stromverbrauchs, der Ausbauziele erneuerbarer Energieträger, der Anzahl neugebauter Stromtrassen, der Anzahl neugebauter Gaskraftwerke sowie des Ausbaus von Stromspeichern unterscheiden. Durch die umfangreichen Analysemöglichkeiten des entwickelten Simulationsmodells können u.a. die Auswirkungen auf die Stromerzeugungsstruktur, die CO2-Emissionsbilanz, die Strompreise sowie die Residuallast detailliert studiert und verglichen werden. Somit können unterschiedliche Effekte der untersuchten Handlungsoptionen identifiziert und wesentliche Beiträge zur Entscheidungsfindung politischer Entscheidungsträger geleistet werden.