Projekt: Einsatz von Stromspeichern in einem Energieversorgungssystem

Motiviert wurde dieses Projekt durch den steigenden Einsatz von erneuerbaren Energien in der Stromproduktion. Insbesondere die Windenergienutzung gewinnt in Deutschland immer mehr an Bedeutung. Gleichzeitig beinhaltet der verstärkte Einsatz von stark fluktuierenden Energiequellen jedoch eine zusätzliche Herausforderung, da sich immer mehr Kraftwerke an der Regelkapazität beteiligen müssen. In diesem Zusammenhang soll die Fragestellung untersucht werden, inwieweit die Speicherung von Energie dazu beitragen kann, schwankendes Angebot und Nachfrage kosteneffizient zum Ausgleich zu bringen.

In diesem Projekt untersuchen Ingenieurinnen und Ingenieure in Kooperation mit Mathematikerinnen und Mathematikern den Einsatz von Stromspeichern in einem Energieversorgungssystem, in das stark fluktuierende Windenergie eingespeist wird. Das Projekt wurde im Rahmen des BMBF-Vorhabens "Innovative Modellierung und Optimierung von Energiesystemen" durchgeführt, wozu ein Verbund aus energiewissenschaftlichen und mathematischen Arbeitsgruppen gebildet wurde.

Es wurde der Einsatz von Stromspeichern in einem Energieversorgungssystem untersucht, in das Strom aus Windkraft eingespeist wird. Unser Ziel war die ökonomische Bewertung von verschiedenen Optionen zum Ausgleich von fluktuierender Einspeisung und Nachfrage. Dazu wurde ein Energieerzeugungssystem betrachtet, das aus verschiedenen Kraftwerkstypen, einem Windpark und Stromspeichern besteht und zusätzlich die Möglichkeit bietet, Strom von der EEX Börse zu beziehen.

Insgesamt soll dabei die Stromnachfrage einer Region bestimmter Größe gedeckt werden. Diese Problemstellung wurde als mathematisches Optimierungsmodell formuliert, um eine kosteneffiziente Nachfragedeckung bei verstärktem Einsatz von erneuerbaren Energiequellen zu erzielen. Um insgesamt Probleminstanzen von aussagekräftiger Größenordung zur globalen Optimalität zu lösen, war die Entwicklung von angepassten mathematischen Lösungsverfahren notwendig.