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Einfluss klimapolitischer Maßnahmen auf die Struktur der zukünftigen deutschen Stromnachfrage = Influence of climate policy measures on electricity demand in Germany
2022
Dissertation, RWTH Aachen University, 2021
Genehmigende Fakultät
Fak06
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2021-10-01
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Bottom-Up (frei) ; Klimapolitische Ziele (frei) ; Regionalisierung (frei) ; Stromnachfrage (frei) ; electricity demand (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3
Kurzfassung
Der Endenergiebedarf nach elektrischer Energie (Stromnachfrage) in Deutschland hat sich in den vergangenen Dekaden kontinuierlich verändert. Diese Veränderung ist geprägt von soziodemographischen und technologischen Entwicklungen sowie der stetigen Veränderung der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Die beobachteten Veränderungen der Stromnachfrage betreffen deren gesamte Struktur, darunter fallen die energetische Nachfrage, der zeitliche Verlauf und die regionale Verortung, sowie mit zunehmender Bedeutung auch die vorhandene Flexibilität. Auch in Zukunft wird die Entwicklung der Stromnachfragestruktur von der soziodemographischen Entwicklung, den wirtschaftlichen Rahmenbedingungen und der technologischen Entwicklung beeinflusst. Insbesondere die technologische Entwicklung wird durch die klimapolitischen Ziele der Bundesregierung signifikant beeinflusst. Als wesentliche Entwicklungen sind Effizienzsteigerungen sowie die Elektrifizierung von Wärme- und Mobilitätsanwendungen zu nennen. Die starke Divergenz von Prognosen zur zukünftigen Stromnachfrage zeigt, dass die Wirkung der klimapolitischen Maßnahmen auf die zukünftige Stromnachfragestruktur von hoher Unsicherheit geprägt ist. Deren Kenntnis ist jedoch essentiell für unterschiedlichste Anwendungen wie beispielsweise Netzplanungsprozesse. Es stellt sich daher die Frage, wie ein Verfahren zur Simulation der Stromnachfragestruktur unter Berücksichtigung der zukünftigen Entwicklungen konzipiert sein muss. Ziel dieses Forschungsvorhabens war daher die Entwicklung eines solchen Verfahrens und die anschließende exemplarische Anwendung für zukünftige Szenarien um die Auswirkungen klimapolitischer Maßnahmen auf die Struktur der Stromnachfrage analysieren zu können. Das entwickelte Verfahren zur Simulation der Stromnachfragestruktur in Deutschland basiert auf einem Bottom-Up-Ansatz und kann die Struktur der Stromnachfrage von Haushalten, Betrieben und anderen Verbrauchern in Deutschland mittels spezifischer Ansätze auf Basis von Markov-Ketten-Modellen, Regressionsmodellen sowie synthetischen Zeitreihen in einem hohen Detailgrad ermitteln. Die Anwendung des Verfahrens für das Jahr 2018 zeigt eine hohe Übereinstimmung mit der historischen Stromnachfragestruktur und validiert damit die Anwendbarkeit des entwickelten Verfahrens. Die exemplarische Untersuchung dreier zukünftiger Szenarien auf Basis des Netzentwicklungsplans Strom 2035 (2021) der deutschen Übertragungsnetzbetreiber verdeutlicht den signifikanten Einfluss, der durch die klimapolitischen Ziele angereizten Effizienzsteigerungen und der Elektrifizierung von Wärme- und Mobilitätsanwendungen auf die zukünftige Struktur der Stromnachfrage.The change of the final net energy demand for electrical energy (electricity demand) in Germany is characterized by socio-demographic and technological developments as well as the evolution of the economic framework conditions. The changes in electricity demand concern the energy demand, its temporal course and its regional location as well as its flexibility, in summary the structure of electricity demand. Climate policy goals such as efficiency improvements and electrification of the heat and transport sectors will change the structure of future electricity demand. Therefore, the aim of this work is to develop a computer-based methodological approach to determine the structure of future demand considering climate policy goals. Within the scope of this work, a bottom-up approach was developed that simulates the structure of demand for households, tertiary sector and industrial enterprises as well as the transport sector on a community- or county-specific basis depending on consumer behavior, efficiency measures and technological developments. For the individual sectors, specific approaches are used that include Markov chain models, regression models, synthetic time series and standard load profiles. The application of the method for the year 2018 shows a high consistency with the historical electricity demand structure and thus validates the applicability of the developed method. The exemplary analysis of three future scenarios based on the Netzentwicklungsplan Strom 2035 (2021) of the German transmission system operators illustrates the significant influence of efficiency increases stimulated by climate policy goals and the electrification of heat and mobility applications on the future structure of electricity demand.
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis/Book
Format
print
Sprache
German
Externe Identnummern
HBZ: HT021367344
Interne Identnummern
RWTH-2022-04038
Datensatz-ID: 844595
Beteiligte Länder
Germany
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