Einsatzoptimierung von Mikrogasturbinen in der dezentralen Energieversorgung:
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Aachen
Shaker
2008
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EINSATZOPTIMIERUNG VON MIKROGASTURBINEN IN DER DEZENTRALEN
ENERGIEVERSORGUNG DEM FACHBEREICH 18 ELEKTROTECHNIK UND
INFORMATIONSTECHNIK DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET DARMSTADT ZUR ERLANGUNG
DER WUERDE EINES DOKTOR-INGENIEURS (DR.-ING.) GENEHMIGTE DISSERTATION
DIPL.-ING. MARC NEUBERT, GEB. BROCKMANN GEBOREN AM 23. MAERZ 1976 IN
WIESBADEN REFERENT: PROF. DR.-ING. GERD BALZER KORREFERENT: PROF.
DR.-ING. THOMAS HARTKOPF TAG DER EINREICHUNG: 10.07.2007 TAG DER
MUENDLICHEN PRUEFUNG: 15.10.2007 D 17 DARMSTAEDTER DISSERTATION
INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 MOTIVATION 1 1.2 ZIELSETZUNG UND
UEBERSICHT DER ARBEIT 2 2 ENERGIEWIRTSCHAFTLICHE PERSPEKTIVEN DER
DEZENTRALEN ENERGIEVERSORGUNG 5 2.1 ZENTRALE VERSUS DEZENTRALEN
ENERGIEVERSORGUNG 5 2.2 RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN BEIM EINSATZ
DEZENTRALEN ERZEUGUNGSAN- LAGEN 7 2.3 WEITERE VERMARKTUNGSMOEGLICHKEITEN
. . . 12 2.3.1 EUROPEAN ENERGY EXCHANGE 13 2.3.2 REGELENERGIEMARKT 13
2.4 PLANUNG UND EINSATZ VON KRAFTWERKEN 14 2.5 VERFUEGBARE TECHNOLOGIEN
ZUR DEZENTRALEN GEBAEUDEENERGIEVERSORGUNG . 16 3 ENTWICKLUNG UND STAND
DER MIKROGASTURBINENTECHNIK 19 3.1 TECHNOLOGIE DER MIKROGASTURBINEN. 19
3.1.1 FUNKTIONSPRINZIP 20 3.1.2 EINSATZBEREICHE 22 3.2
ENTWICKLUNGSPOTENZIAL DER MIKROGASTURBINE 23 3.2.1 MARKTMODELL VON
PORTER 23 3.2.2 MARKTANALYSE DER MIKROGASTURBINE 24 3.2.3
KOSTENDEGRESSION MITTELS LERNKURVENMETHODIK 27 3.3 KOSTENSTRUKTUR
DEZENTRALER ERZEUGUNGSANLAGEN AM BEISPIEL DER MIKROGA- STURBINE 31 3.3.1
GESAMTKOSTEN 31 3.3.2 FIXKOSTEN 33 3.3.3 VARIABLE KOSTEN & 33 3.3.4
SPEZIFISCHEN ERZEUGUNGSKOSTEN 35 3.3.5 KALKULATIONSGRUNDLAGE DER
MIKROGASTURBINE 36 4 INTEGRATION UND BETRIEB VON MIKROGASTURBINEN IM
CLUSTER-MODELLNETZ 45 4.1 ENTWICKLUNG DES CLUSTER-MODELLNETZES 45 II
INHALTSVERZEICHNIS 4.1.1 STRUKTURMERKMALE VON NS-NETZEN 45 4.1.2
PARAMETRISIERUNG DES NIEDERSPANNUNG CLUSTER-MODELLNETZ 46 4.1.3 CLUSTER
AUSBAUPLANUNG 51 4.2 TECHNISCHE GRENZEN FUER DEN BETRIEB VON DEA IM
NS-NETZ 52 4.2.1 BEGRENZUNGEN DURCH BETRIEBSMITTEL 52 4.2.2
NETZSPANNUNGSQUALITAET : 53 4.2.3 BEURTEILUNG VON NETZRUECKWIRKUNGEN 54
4.3 SERIELLE CLUSTER AUSBAUPLANUNG MIT MIKROGASTURBINEN- 57 4.3.1
TECHNISCHE GRENZEN IM SERIELLEN AUSBAU 57 4.3.2 LASTFLUSSANALYSE MIT
LASTPROFILEN 59 4.3.3 VERLUSTREDUZIERUNG DURCH DEN EINSATZ VON
MIKROGASTURBINEN . 62 4.4 PARALLELE CLUSTER AUSBAUPLANUNG MIT
MIKROGASTURBINEN 64 4.4.1 TECHNISCHE GRENZEN IM PARALLELEN AUSBAU 64
4.4.2 LASTFLUSSANALYSE MIT LASTPROFILEN 65 4.4.3 VERLUSTREDUZIERUNG
DURCH DEN EINSATZ VON MIKROGASTURBINEN . 67 5
CLUSTER-MODELLNETZ-OPTIMIERUNG MITTELS DEZENTRALER
KRAFTWERKSEINSATZPLANUNG 71 5.1 OPTIMIERUNG IN DER ENERGIEVERSORGUNG 71
5.1.1 TRADITIONELLE KRAFWERKSEINSATZPLANUNG 71 5.1.2 OPTIMIERUNGSANSAETZE
UND LOESUNGSVERFAHREN 74 5.2 MODELLIERUNG DER DEZENTRALEN
KRAFTWERKSEINSATZPLANUNG 79 5.2.1 ZIELFUNKTION 80 5.2.2 NEBENBEDINGUNGEN
80 5.2.3 DISKRETISIERUNG DER KOSTENFUNKTION 81 5.3 EINSATZOPTIMIERUNG
DER MIKROGASTURBINEN IM CLUSTER-MODELLNETZ 82 5.3.1 TECHNISCHE
RANDBEDINGUNGEN 83 5.3.2 WIRTSCHAFTLICHE PRAEMISSEN 83 5.3.3 FALLSTUDIE
DER DEZENTRALEN KRAFTWERKSEINSATZPLANUNG 85 6 ZUSAMMENFASSUNG 97
FORMEL-, NEBENZEICHEN, ABKUERZUNGEN 101 LITERATURVERZEICHNIS 107 A ANHANG
115 A.L DATENDES CLUSTER-MODELLNETZES S. 115 A.2 DISKRETE
KOSTENFUNKTIONEN VON MIKROGASTURBINEN 116 B SUMMARY - ENGLISCHE
ZUSAMMENFASSUNG 117 |
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EINSATZOPTIMIERUNG VON MIKROGASTURBINEN IN DER DEZENTRALEN
ENERGIEVERSORGUNG DEM FACHBEREICH 18 ELEKTROTECHNIK UND
INFORMATIONSTECHNIK DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET DARMSTADT ZUR ERLANGUNG
DER WUERDE EINES DOKTOR-INGENIEURS (DR.-ING.) GENEHMIGTE DISSERTATION
DIPL.-ING. MARC NEUBERT, GEB. BROCKMANN GEBOREN AM 23. MAERZ 1976 IN
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DR.-ING. THOMAS HARTKOPF TAG DER EINREICHUNG: 10.07.2007 TAG DER
MUENDLICHEN PRUEFUNG: 15.10.2007 D 17 DARMSTAEDTER DISSERTATION
INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 MOTIVATION 1 1.2 ZIELSETZUNG UND
UEBERSICHT DER ARBEIT 2 2 ENERGIEWIRTSCHAFTLICHE PERSPEKTIVEN DER
DEZENTRALEN ENERGIEVERSORGUNG 5 2.1 ZENTRALE VERSUS DEZENTRALEN
ENERGIEVERSORGUNG 5 2.2 RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN BEIM EINSATZ
DEZENTRALEN ERZEUGUNGSAN- LAGEN 7 2.3 WEITERE VERMARKTUNGSMOEGLICHKEITEN
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ENTWICKLUNGSPOTENZIAL DER MIKROGASTURBINE 23 3.2.1 MARKTMODELL VON
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DEZENTRALER ERZEUGUNGSANLAGEN AM BEISPIEL DER MIKROGA- STURBINE 31 3.3.1
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SPEZIFISCHEN ERZEUGUNGSKOSTEN 35 3.3.5 KALKULATIONSGRUNDLAGE DER
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CLUSTER-MODELLNETZ 45 4.1 ENTWICKLUNG DES CLUSTER-MODELLNETZES 45 II
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