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Shaping the Energy Transition: Optimization of Local Multi-Energy Communities

Shaping the Energy Transition: Optimization of Local Multi-Energy Communities
Typ:Masterarbeit
Datum:sofort
Betreuer:

Armin Golla

Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien steigen weltweit die Anforderungen an Stromnetze. Durch lokale Energiemärkte, Smarte Quartiere und Energy Communities wird in Europa bereits heute in einer Vielzahl von Pilotprojekten eine dezentrale Organisation der Energiewende untersucht. Bisher sind solche Systeme jedoch hauptsächlich auf den Stromsektor beschränkt. Für eine nachhaltige Energiewende braucht es eine erneuerbare Energiebereitstellung in allen drei Sektoren Strom, Wärme und Mobilität. Sektorenkopplung kann dabei helfen dieses Ziel zu erreichen, beispielsweise die Umwandlung von erneuerbar produziertem Strom in Wärme. Für lokale Energieinitiativen kann ein erweitertes System, welches alle Sektoren umfasst einen Schritt hin zu höherer Autarkie bei gleichzeitig geringeren Kosten bedeuten. Dabei stellt sich jedoch die Frage, welche Technologien in einem solchen System optimal verwendet werden können. Es bedarf eines ganzheitlichen Optimierungssystems zur Planung und Umsetzung von lokalen Multi-Energie-Systemen.
Ziel der Arbeit ist es, ein ganzheitliches Optimierungsmodell für ein lokales Multi-Energie-System zu entwerfen und zu Implementieren. In einem ersten Schritt werden die relevanten Technologien identifiziert, aus denen im zweiten Schritt nach ökonomischen Gesichtspunkten ein Optimierungsmodell entworfen wird. Der dritte Schritt besteht in der Implementierung des Modells und Anwendung auf eine Fallstudie mit realen Last- bzw. Energieangebotsdaten.

Formale Anforderungen:
Die Arbeit kann auf Deutsch oder Englisch verfasst werden. Es besteht die Möglichkeit, sie direkt in Form eines wissenschaftlichen Papers anzufertigen. Interesse an wirtschaftswissenschaftlichen und statistischen Methoden wird vorausgesetzt. Programmierfähigkeiten in Python und Gurobi sind wünschenswert, aber keine Voraussetzung.

Relevante Literatur:
Weinhardt, Christof; Zade, Michel; Mengelkamp, Esther; Cramer, Wilhelm; Hambridge, Sarah; Hobert, Alexander et al. (2019): How far along are Local Energy Markets in the DACH+ Region? In: Unknown (Hg.): Proceedings of the Tenth ACM International Conference on Future Energy Systems - e-Energy '19. the Tenth ACM International Conference. Phoenix, AZ, USA, 25.06.2019 - 28.06.2019. New York, New York, USA: ACM Press, S. 544–549.

Mengelkamp, Esther; Gärttner, Johannes; Rock, Kerstin; Kessler, Scott; Orsini, Lawrence; Weinhardt, Christof (2018): Designing microgrid energy markets. In: Applied Energy 210, S. 870–880. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.06.054.

Mancarella, Pierluigi (2014): MES (multi-energy systems): An overview of concepts and evaluation models. In: Energy 65, S. 1–17. DOI: 10.1016/j.energy.2013.10.041.

Good, Nicholas; Martínez Ceseña, Eduardo A.; Zhang, Lingxi; Mancarella, Pierluigi (2016): Techno-economic and business case assessment of low carbon technologies in distributed multi-energy systems. In: Applied Energy 167, S. 158–172. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.09.089.