Requirements for the energy-optimal transformation of the european energy system

Titel in Übersetzung: Notwendigkeiten für die energieoptimale Transformation des europäischen Energiesystems

Daniel Bolocan

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Die Europäische Union strebt eine weltweite Führungsrolle bei der Umgestaltung des Energiesystems in Richtung Klimaneutralität an. Um dieses Ziel zu erreichen, hat die EU einen umfassenden Plan entwickelt, dem alle Mitgliedsstaaten folgen müssen. Dieser Plan wird durch den Europäischen Green Deal vorgegeben. Um den Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energiequellen (EE) zu bewerkstelligen, muss die Installation von EE erhöht werden und es müssen Verbesserungen bei den angewandten Technologien erfolgen. In dieser Arbeit wird das derzeitige Energiesystem mit Hilfe eines exergiebasierten Ansatzes analysiert. Dadurch ist es möglich, das beste Technologieportfolio zu bestimmen, um die Effizienz des gesamten Systems zu erhöhen. In dieser Arbeit werden die Angebotsseite, d. h. die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, sowie die endgültige Exergieanwendung für verschiedene Technologien analysiert. Es werden auch zwei verschiedene Szenarien für die Angebotsseite betrachtet. Das erste Szenario geht von einer konstanten Entwicklung der erneuerbaren Energiequellen aus, das zweite Szenario von einer progressiven Entwicklung. Die Methodik beschreibt die Schritte, die unternommen werden, um den nützlichen Exergiebedarf für verschiedene Technologien zu bestimmen. Die Optimierungsumgebung oemof zusammen mit einem Greenfield-Ansatz ermöglichte die Darstellung des zukünftigen Exergiesystems der EU im Jahr 2050. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass zur Erreichung der erklärten Ziele der EU ein progressiver Ansatz bei der Installation von erneuerbaren Energien umgesetzt werden muss. Darüber hinaus wird die Klimaneutralität erreicht, wenn erneuerbare Gase erzeugt oder verwendet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass das zukünftige Energiesystem in hohem Maße von Gasimporten abhängig ist. Die Menge des importierten Gases verdoppelt sich im Vergleich zu 2019 und erreicht 8294 TWh pro Jahr. Den größten Einfluss auf die Gesamteffizienz haben der Verkehrssektor (26 %) sowie die Prozesswärmeversorgung bei hohen Temperaturen (32 %). Der Grund dafür ist die verstärkte Wärmenutzung und der Einsatz von Wärmepumpen. Auf der anderen Seite steht im Verkehrssektor der Einsatz von Elektrofahrzeugen und Brennstoffzellen. Aus exergetischer Sicht wird der durch die Residuallasten entstehende Stromüberschuss zum Laden der Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV) sowie zur H2-Produktion durch Elektrolyse genutzt. Andererseits erhöht der massive Ausbau von Wärmepumpen auch die Effizienz des Systems. Die Wärmepumpe benötigt weniger Strom, um die Betriebstemperaturen zu erhöhen. Die Ergebnisse zeigen, dass das zukünftige Energiesystem aus zwei zentralen Wärmenetzen, die bei 34°C und 90°C arbeiten, und einem dezentralen Netz, das bei 150°C arbeitet, besteht. Durch all diese Technologien wird der Elektrifizierungsgrad erhöht. Die Ergebnisse zeigen auch, dass der Gesamtwirkungsgrad in der EU im Vergleich zum Status quo um 23 bis 32 % gesteigert werden kann.
Titel in ÜbersetzungNotwendigkeiten für die energieoptimale Transformation des europäischen Energiesystems
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kienberger, Thomas, Betreuer (intern)
  • Nagovnak, Peter, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung30 Juni 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Exergie
  • erneuerbare Energieträger
  • Primärexergieverbrauch
  • europäisches Energiesystem
  • exergiebasierter Ansatz
  • Energieeffizienz

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