Die Rolle der thermischen Stromerzeugung in einem dekarbonisierten Energiesystem

Erneuerbare Energiequellen gewinnen einen immer größeren Anteil an der Stromerzeugung. Da die Wind- und Solarenergie jedoch nur unregelmäßig zur Verfügung steht, sind flexible Lösungen erforderlich, um das Netz in Zeiten geringerer Verfügbarkeit der Erneuerbaren zu stabilisieren. In der Vergangenheit haben Wärmekraftwerke, die auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe basieren, die Energieversorgung gewährleistet. In Zukunft wird ihre Rolle eine andere sein. Während kurzfristige Flexibilität durch Batteriespeicher oder Steuerung der Nachfrage gewährleistet werden kann, wird die langfristige und saisonale Energieversorgung weiterhin von Wärmekraftwerken abhängen, allerdings unter Verwendung erneuerbarer Brennstoffe. Deshalb muss untersucht werden, welche Technologien für welche Anwendungen am besten geeignet sein werden und wie die typischen Betriebsmuster von Wärmekraftwerken aussehen werden.

Ziel:

Diese Masterarbeit zielt darauf ab, die Rolle von Wärmekraftwerken in einem zukünftigen Energiesystem zu bewerten. Verschiedene Technologien, darunter Gasturbinen, Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen, werden verglichen, indem ihr Einsatz in einem dekarbonisierten Energiesystemmodell für Europa bewertet und optimiert wird. In einem ersten Schritt wird eine Datenbank mit den Kosten und der technologischen Leistungsfähigkeit der verschiedenen Technologien erstellt. Diese Datenbank wird dann verwendet, um die Technologien innerhalb eines bestehenden europäischen Systemmodells (ENERsim macrogrid) zu untersuchen. Es werden verschiedene Szenarien und Sensitivitäten definiert, wobei verschiedene Randbedingungen wie Energieimporte, Kraft-Wärme-Kopplung und Systemlast berücksichtigt werden. Die Ergebnisse werden anhand der Gesamtkosten, der Effizienz und der Resilienz bewertet.

Aufgaben:

WP1: Literaturrecherche und Datenbankerstellung (PM1-PM2)
WP2: Aufbau eines Makro-Energiesystemmodells durch Anpassung von ENERsim macrogrid (PM1-PM2)
WP3: Definition von Szenarien und Sensitivitäten (PM3-PM5)
WP4: Simulation und Optimierung der Systeme, Auswertung der Ergebnisse (PM5)
WP5: Dokumentation und Erstellung der Masterarbeit (PM6)

Möglicher Beginn: Ab sofort

Dauer: Ca. 6 Monate

Kontakt:

Prof. Dr. Nicole Wermuth, +43 (316) 873-30087, nicole.wermuth@ivt.tugraz.at
Dr. Bernhard Thaler, +43 (316) 873-30111, bernhard.thaler@lec.tugraz.at