Für den Haushaltssektor werden in der Literatur erhebliche Potenziale beschrieben. Im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit werden nur die Anwendungen Waschen, Trocknen, Spülen, Kühl- und Gefriergeräte berücksichtigt. Die anderen Potenziale im Haushaltssektor sind im Bereich der Wärmeversorgung zu finden, die im Rahmen des zugrunde liegenden Energiesystems mit Hilfe von Wärmepumpen gedeckt wird. Deren Flexibilisierungspotenzial wird separat analysiert (vgl. Kapitel 6.2.3.4). Basierend auf den in der Dissertation von Klobasa ausgewiesenen Potenzialen wird die verschiebbare Leistung pro Anwendung (Klobasa 2009, 84) auf die für Rheine in 2050 modellierten Strombedarfe entsprechend der beiden Nachfragekonzepte skaliert und zu einem Gesamtpotenzial aggregiert. Auch eine durchschnittliche Verschiebedauer wird aus diesen Arbeiten abgeleitet.

Im Hinblick auf die verbleibenden (nicht detailliert abgebildeten) Industrie- und GHD-Betriebe wurde ein ähnliches Vorgehen wie im Falle der Haushalte gewählt. Hier wurde - entsprechend

der in der Dissertation von Klobasa ausgewiesenen Potenziale des GHD-Sektors - die ver- schiebbare Leistung pro Anwendung (Klobasa 2009, 79) auf die für Rheine in 2050 modellierten Strombedarfe skaliert.

Elektromobilität

Zur Deckung der Energiebedarfe des motorisierten Individualverkehrs kommt – je nach Nachfragekonzept – unter anderem Strom zum Einsatz. In der Literatur wird vielfach auf das Potenzial von Elektrofahrzeugen (im Folgenden E-KFZ) zum Ausgleich von Residuallast- schwankungen hingewiesen, z.B. (Nebel, Kruger, und Merten 2011). Im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit wird nur die unidirektionale Nutzung im Sinne der DSM-Nutzung berücksichtigt.

Für diese Art der Nutzung werden unter Zuhilfenahme einiger Annahmen Referenzladelinien und schließlich auch geplante Lastverläufe zur Ladung erzeugt und in das Simulationsmodell eingebunden. Hierbei werden Vorarbeiten aus einem anderen, am Wuppertal Institut durchge- führten Projekt übernommen.35 Dabei wird die durchschnittliche Ladeleistung pro Batterie mit

3,5 kW angenommen. Die maximal verschiebbare Leistung errechnet sich aus der Ladeleistung und der stündlich jeweils angeschlossenen Anzahl an Fahrzeugen. Als Verschiebehorizont wird der Zeitraum von 6 h zugrunde gelegt. Anzahl und Einsatz der Fahrzeuge und damit auch die spezifischen Fahrleistungen und Strombedarfe unterscheiden sich in den beiden Zielkonzepten. Für 2050 sind in Rheine im MAX-DEZ Konzept 6.950 E-Autos und 3.024 E-Motorräder berücksichtigt.

Für das MOD-DEZ Konzept wird eine geringere Anzahl an rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt (3.281), da auch Biomasse im Verkehrssektor genutzt wird. Darüber hinaus sind jedoch auch Fahrzeuge des Typs „Plug-In-Hybrid“ vorgesehen (5.591), welche jedoch über deutlich geringere Strombedarfe und Batteriekapazitäten verfügen.

Wärmepumpen

Der Einsatz der Wärmepumpen erfolgt im Rahmen des Projektes (in dem Zielkonzept MAX- DEZ) unter der Maßgabe, die Saisonalspeicher mit einer möglichst hohen Stundenanzahl des Lastbezugs zu Zeiten des Stromüberschusses zu füllen. Detaillierte Modellierungen werden dazu am SIJ durchgeführt (vergleiche Kapitel 6.1.). Entsprechend wird in den Speichersimulati- onen dabei für den „Flexibilisierten Wärmepumpeneinsatz“ von einer Vorhaltezeit von 180 h ausgegangen, das heißt, die im Speicher verfügbare nutzbare Energiemenge muss für mindes- tens 180 h Versorgung (berechnet jeweils aus dem durchschnittlichen Bedarf der letzten 24 h) ausreichen. Wird diese Vorhaltemenge unterschritten, laufen die Wärmepumpen unabhängig von der Situation im Stromsystem an. Wird das 180 h-Vorhaltekriterium nicht unterschritten, laufen die Wärmepumpen abhängig von der Residuallast. Weiterhin folgt der Lastabruf einer bestimmten Verteilung im Versorgungsgebiet: priorisiert nach den Versorgungsgebieten mit der geringsten Wärmereserve im Speicher. Weiterhin werden die Wärmepumpen mit einer variablen Abgabetemperatur modelliert. Hierbei kann die Einspeisetemperatur zwischen 62,5°C und 90°C den Erfordernissen angepasst werden.

Ein Betrieb der Wärmepumpen entsprechend der oben beschriebenen Randbedingungen ist im Rahmen des hier vorliegenden Modells nicht umsetzbar, da hier zum einen die thermischen

35 Hierbei handelt es sich um das Projekt RESTORE 2050 Regenerative Stromversorgung & Speicherbedarf in 2050.

Prokjektlaufzeit 2012- 2015; gefördert durch das BMBF. Beteiligte Institutionen: NEXT ENERGY – EWE- Forschungszentrum für Energietechnologie e. V., Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH.

Systemausschnitt 2: Modellierung des Einsatzes möglicher Ausgleichsoptionen zur Glättung der

Residuallast – Fokus Lastmanagement 163

Zusammenhänge im Speicher nicht dargestellt werden können und das Modell nicht mit entsprechend großer Vorausschau optimieren kann. Trotzdem soll im Rahmen der Arbeit aus Gründen der Vergleichbarkeit das Potenzial der Wärmepumpen auf höherem Abstraktionsni- veau und im Sinne eines DSM berücksichtigt werden.

Dafür wurden folgende vereinfachende Annahmen getroffen:

• Die Stromaufnahme der Wärmepumpen darf in der Tagesbilanz durch DSM- Maßnahmen gegenüber den Berechnungen des SIJ ohne DSM nicht verändert werden. Dadurch wird erreicht, dass an jedem Tag trotz DSM-Einsatz dieselbe Energiemenge in den Speicher eingespeichert wird. Dadurch soll sichergestellt werden, dass die Tempe- raturschichtungen am Tagesende nicht wesentlich verändert werden gegenüber den zu- vor im Wärmeversorgungsmodell berechneten Schichtungen.

• In Zeiten sehr hohen und sehr niedrigen Speicherfüllstands wird kein DSM zugelassen. Damit soll sichergestellt werden, dass durch den DSM-Einsatz keine unzulässigen Überschreitungen der Speicherfüllstände auftreten.

Im WI-Modell werden aus Komplexitätsgründen alle 55 Wärmepumpen mit einer Gesamtleis- tung von 7.063 kWel kumuliert betrachtet.

Elektrolyseur

Im Projektkontext wird im Rahmen des MOD-DEZ Konzeptes zudem eine Wasserstofferzeu- gung mittels eines Elektrolyseurs berücksichtigt. Um dieses Potenzial abzubilden, wird zunächst unterstellt, dass das Potenzial zunächst im Sinne einer möglichst wirtschaftlichen Betriebsweise mit einer kontinuierlichen Leistungsaufnahme berücksichtigt wird. Darüber hinaus wird

angenommen, dass der Wasserstoffspeicher bei der Verschiebung der während eines Tages erzeugten Wasserstoffmenge um 12 Stunden an seine Grenzen stößt. Das Potenzial wird dazu mittels variabler Verschiebehorizonte abgebildet (vergleiche Kapitel 6.2.4).

Im Dokument Die kommunale Effizienzrevolution für den Klimaschutz in den deutschen Städten - KomRev : Voraussetzungen, Transformationspfade und Wirkungen ; Abschlussbericht (Seite 161-163)