Modellierung und Bewertung von Energieautarkie in städtischen Energiesystemen

Abstract

Die Energiewende und der damit einhergehende Ausbau Erneuerbarer Energien sind die bestimmenden Faktoren für die zunehmende Dezentralisierung des Energiesystems. Demnach können steigende Energieautarkiebestreben auf lokaler Ebene einen bedeutenden Anteil zur Transformation des Energiesystems haben. Gleichzeitig wurden die Einflüsse von Autarkiebewegungen auf das Energieversorgungssystem noch nicht hinreichend durchleuchtet. Im Zuge dieser Arbeit werden die Auswirkungen der Energieautarkie auf städtische Energieversorgungsstrukturen modelltechnisch untersucht und unter technischen, ökonomischen sowie ökologischen Gesichtspunkten bewertet. Ausgehend von der Leitfrage erfolgt die Schließung von Definitionslücken der Energieautarkie in der Literatur und die Erarbeitung einer einheitlichen und vollständigen Begriffsdefinition. Darauf aufbauend werden zu schließende Forschungslücken hinsichtlich der Methoden zur modelltechnischen Abbildung von Energieautarkie identifiziert. Zentraler Aspekt der Arbeit ist die Entwicklung methodischer Ansätze zur integralen Abbildung von Energieautarkie, die neben methodischen Änderungen auch inhaltliche Weiterentwicklungen des linearen Optimierungsmodel TIMES Local erfordert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erreichung einer bilanziellen sowie lastgerechten Energieautarkie in einem städtischen Energiesystem möglich ist. Grundlage hoher Autarkiegrade sind eine tiefgreifende Elektrifizierung der Versorgungsstruktur sowie der Einsatz von Flexibilitätsoptionen. Autarkiebestreben und klimapolitische Ziele sind bis zu bestimmten Autarkiegraden kongruent, führen jedoch zu einem veränderten Investitionsverhalten und Anlageneinsatz. Durch die Analyse und methodischen Weiterentwicklungen können politische Rahmenbedingungen für eine autarkiegestützte Dekarbonisierung städtischer Energiesysteme abgeleitet werden, während potenzielle Fehlanreize identifiziert und vermieden werden können. Die Methodik und die modelltechnischen Grundlagen zur Abbildung von Energieautarkie sind dabei auf variable Fragestellungen und weitere Modellansätze übertragbar.