1

Einleitung und Ziel der Arbeit

2

Technik, Potentiale und Kosten der Stromerzeugung aus Windenergie

2.1

Wirkungsweise und Energieertrag von Windenergieanlagen

2.2

Potential der Windenergienutzung in Deutschland

2.3

Stromgestehungskosten und derzeitige Nutzung der Windenergie

3

Beurteilung der Integration von Windenergieanlagen in konventionelle Elektrizitätserzeugungssysteme mit statischen Verfahren

3.1

Volkswirtschaftliche Bedeutung der Versorgungszuverlässigkeit

3.2

Kenngrößen zur Beurteilung der Zuverlässigkeit von konventionellen Elektrizitätserzeugungssystemen

3.2.1

Reservemarge

3.2.2

Verlust der größten Erzeugungseinheit

3.2.3

Wahrscheinlichkeit unzureichender Lastdeckung

3.2.4

Erwartete Höhe des Leistungsdefizits

3.2.5

Häufigkeit und Dauer von Leistungsdefiziten

3.2.6

Wahrscheinlichkeit des Energiedefizits

3.3

Einflussfaktoren auf die Zuverlässigkeit konventioneller Kraftwerkssysteme

3.3.1

Definition des Basissystems

3.3.2

Einfluss der Kraftwerksverfügbarkeit

3.3.3

Einfluss der Kraftwerksanzahl und der installierten Leistung pro Kraftwerk

3.3.4

Einfluss der Struktur der Stromnachfrage

3.3.5

Betrachtung realitätsnaher Kraftwerkssysteme

3.4

Ermittlung des Potentials von Windenergieanlagen konventionelle Kraftwerksleistung zu substituieren

3.4.1

Abgrenzung der Begriffe gesicherte Leistung und Kapazitätseffekt

3.4.2

Konzepte zur Ermittlung des Kapazitätseffektes

3.4.2.1

Äquivalente gesicherte Leistung

3.4.2.2

Äquivalente konventionelle Leistung

3.4.2.3

Effektiver Lastdeckungsbeitrag

3.4.2.4

Kapazitätseinsparung

3.5

Untersuchung verschiedener regenerativ-konventioneller Erzeugungssysteme

3.5.1

Einfluss der installierten Windenergieanlagenleistung/regenerativen Durchdringung

3.5.2

Einfluss der mittleren Windgeschwindigkeit

3.5.3

Einfluss der Leistungskennlinie der Windenergieanlagen

3.5.4

Einfluss der räumlichen Aufteilung von Windenergieanlagen

3.5.5

Einfluss der technischen Verfügbarkeit der Windenergieanlagen

3.5.6

Einfluss der Struktur des konventionellen Systems

3.5.7

Ermittlung des Kapazitätseffektes für realitätsnahe Systeme

3.6

Zusammenfassende Kritik an den statischen Verfahren

4

Beurteilung der Integration von Windenergieanlagen in konventionelle Elektrizitätserzeugungssysteme mit dynamischen Verfahren

4.1

Beschreibung des verwendeten numerisch-probabilistischen Basismodells zur Analyse konventioneller thermischer Kraftwerkssysteme

4.1.1

Technische und ökonomische Charakterisierung thermischer Kraftwerke

4.1.1.1

Zuverlässigkeitskenngrößen

4.1.1.2

Betriebstechnische Kenngrößen dargebotsunabhängiger Kraftwerke

4.1.1.3

Wirtschaftliche Datenbasis

4.1.2

Bereitstellung ausreichender Reservekapazitäten

4.1.3

Planmäßiger Kraftwerkseinsatz

4.1.4

Definition der möglichen Zustände von Kraftwerksblöcken

4.1.5

Berechnung der arbeitsabhängigen Kosten

4.1.6

Modellierung des stochastischen Lastverhaltens

4.1.7

Berechnung der Langzeitreserve für den Tageseinsatz von Kraftwerkssystemen

4.1.7.1

Bestimmung der zeitabhängigen Zustandswahrscheinlichkeiten

4.1.7.2

Berechnung der kumulativen Ausfallwahrscheinlichkeitsfunktion

4.1.8

Berechnung der Minutenreserve

4.2

Erweiterung des Modells um die Berechnung von Luftschadstoffemissionen

4.2.1

Chemische Zusammensetzung fossiler Brennstoffe

4.2.2

Verbrennungsreaktionen

4.2.3

Berücksichtigte Feuerungsarten

4.2.4

Emissionsfaktoren

4.3

Erweiterung des Modells um die Integration von Windenergieanlagen

4.3.1

Verwendete Verfahren zur Vorhersage der Stromerzeugung aus Windenergie

4.3.2

Berücksichtigung der prognostizierten Leistungsabgabe von Windenergieanlagen für den planmäßigen Kraftwerkseinsatz

4.3.3

Ermittlung des Bedarfes an Langzeitreserve

4.3.4

Ermittlung des Bedarfes an Minutenreserve

5

Simulationsrechnungen zu verschiedenen realitätsnahen Referenzsystemen

5.1

Konventionelles Referenzsystem

5.1.1

Verwendete Laststruktur

5.1.2

Kenngrößen des Kraftwerkssystems

5.1.3

Ermittlung des Revisionsplanes

5.1.4

Ergebnisse der Simulation des Kraftwerksbetriebes

5.1.4.1

Versorgungszuverlässigkeit

5.1.4.2

Stromerzeugung und Ausnutzung der Kraftwerke

5.1.4.3

Stromgestehungskosten

5.1.4.4

Brennstoffverbrauch und Schadstoffemissionen

5.1.5

Auswirkungen veränderter Zuverlässigkeitsanforderungen auf den Reservebedarf

5.2

Auswirkungen der Integration von Windenergieanlagen

5.2.1

Ergebnisse der Betriebssimulation für das regenerativ-konventionelle Basissystem

5.2.2

Ergebnisse der Betriebssimulationen für verschiedene regenerativ-konventionelle Erzeugungssysteme

5.2.2.1

Brennstoffsubstitution und vermiedene Emissionen

5.2.2.2

Substituierbare Kraftwerksleistung

5.2.2.3

Vermiedene Kosten

6

Berücksichtigung der Nachfrageseite bei der Optimierung regenerativ-konventioneller Erzeugungssysteme

6.1

Lastverlagerung bei privaten Haushalten

6.1.1

Quantitative Abschätzung der Potentiale

6.1.2

Auswirkungen von Lastverlagerungen bei privaten Haushalten auf den Bedarf an Kraftwerksreserve

6.2

Möglichkeiten der Nachfragebeeinflussung in der Industrie

6.2.1

Quantitative Abschätzung der Potentiale

6.2.2

Auswirkungen kurzfristiger Lastverlagerungen in der Industrie auf den Bedarf an Kraftwerksreserve

6.3

Berücksichtigung der Nachfrageseite über die Kosten von Versorgungsunterbrechungen

6.3.1

Methoden zur Ermittlung der direkten Kosten von Versorgungsunterbrechungen

6.3.1.1

Methode der entgangenen Konsumentenrente

6.3.1.2

Produktionsfunktionsmethode

6.3.1.3

Lohnsatzmethode

6.3.1.4

Umfragemethode

6.3.1.5

Synopse der verschiedenen Methoden

6.3.2

Empirische Erfahrungen zur sektoralen Quantifizierung der Kosten von Versorgungsunterbrechungen

6.3.2.1

Sektorübergreifende Untersuchungen

6.3.2.2

Haushaltssektor

6.3.2.3

Industriesektor

6.3.2.4

Dienstleistungssektor

6.3.3

Optimierung regenerativ-konventioneller Elektrizitätserzeugungssysteme unter Berücksichtigung der Kosten von Versorgungsunterbrechungen

7

Zusammenfassung