Dieses Tutorial zeigt die Betriebs- und Strukturoptimierung eines saisonalen Brennstoffspeichers. Die Auswirkungen der Optimierung lassen sich anhand der Kennzahl Autarkiegrad bewerten. Die ökonomischen Werte, insbesondere des günstigen Kavernenspeichers, wurden gewählt, um die Funktion des Tutorials zu unterstützen.
Ist-Fall
Im Referenzfall deckt ein Gewerbegebiet mit seinem Photovoltaikpark von 1,2 MWpeak teilweise seinen Strombedarf und mit einem gasbetriebenen Heißwasserkessel seinen Wärmebedarf.
Varianten 1 und 1b mit ganzjahresgekoppelter Nebenbedingung
In den Varianten 1 und 1b wird Wasserstoff mit einer Power-to-Gas-Anlage produziert und saisonal gespeichert. Die saisonale Speicherung ist eine ganzjahresgekoppelte Nebenbedingung. Daher wird der zweistufige Optimierungsalgorithmus verwendet.
Variante 1 mit Power-to-Gas, Gasspeicher und Brennstoffzelle
Die Variante 1 enthält zusätzlich zu den Anlagen des Referenzfalls eine Kombination aus Power-to-Gas, einem Kavernenspeicher und einer Brennstoffzelle. Die Power-to-Gas-Anlage erzeugt mit dem überschüssigen Photovoltaikstrom Wasserstoff, der in dem Brennstoffspeicher saisonal gespeichert wird (siehe folgende Abbildung).
Der elektrische Tagesspeicher verbessert die Ausnutzung der Power-to-Gas-Kapazität zusätzlich.
Variante 1b
Die Variante 1b basiert auf der Variante 1 und optimiert zusätzlich die Größe des Brennstoffspeichers mittels Strukturoptimierung.
