A model-based assessment of climate and energy targets for the German residential heat system

Merkel, Erik; McKenna, Russell; Fehrenbach, Daniel; Fïchtner, Wolf

doi:10.1016/j.jclepro.2016.10.153

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“…In all scenarios, heat pumps and, to a somewhat lesser extent, thermal storage provide a significant greater load management potential than micro-CHP. These findings are in line with those by Merkel et al [50] who also identify a strong impact of CO 2 and fuel prices on micro-CHP deployment, and identify high RES targets as drivers for heat pumps. In contrast, Bauermann et al [44] conclude for Germany that, despite major differences in scenarios, natural gas heating systems would keep their leading market position.…”

Section: Structure Of Heat Supplysupporting

confidence: 91%

“…Many models are long-standing projects that evolved from electricity sector analyses into combined heat-and-electricitysystem analyses. Prominent examples are the models BALMOREL [25,28,29,31,64,65], TIMES [48,49,50,36], and energyPLAN [27,33,34,63,30]. While the first two are cost minimization models, energyPLAN seeks to minimize consumption of fossil fuels.…”

Section: Overviewmentioning

confidence: 99%

“…Few MILP models additionally consider optimal investment decisions [40,43,49,50], which is computationally more convenient in LP approaches [44,48,28,29,31,36,52,57,59,64]. This is also reflected in the temporal resolution: combining a MILP with endogenous investment decisions tends to come at the cost of a limited number of time slices compared to the other works.…”

Section: Overviewmentioning

confidence: 99%

“…Power prices and electricity demand for power-to-heat Some papers explicitly consider the impact of power-to-heat applications on electricity prices. If electricity substitutes other fuels in residential heating, demand for electric power increases [37,55,63,56,65,50,39,40,52], and, in turn, power prices may rise [37,44,65]. However, the high efficiency of heat pumps and the flexibility of new loads may counteract this effect to some extent.…”

Section: Decarbonizationmentioning

confidence: 99%

“…Specifically, several analyses endogenously determine an optimal capacity mix of heating technologies [57,59,64,43,60,36,31,48,50,44]. Most papers see a future central role for heat pumps in low-carbon energy systems.…”

Section: Structure Of Heat Supplymentioning

confidence: 99%

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Power-to-Heat for Renewable Energy Integration: Technologies, Modeling Approaches, and Flexibility Potentials

2017

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Section: Structure Of Heat Supplysupporting

confidence: 91%

Section: Overviewmentioning

confidence: 99%

Section: Overviewmentioning

confidence: 99%

Section: Decarbonizationmentioning

confidence: 99%

Section: Structure Of Heat Supplymentioning

confidence: 99%

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Power-to-Heat for Renewable Energy Integration: Technologies, Modeling Approaches, and Flexibility Potentials

2017

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Techno‐economic planning of local energy systems through optimization models: a survey of current methods

Cuisinier

Bourasseau

Ruby

et al. 2020

Intl J of Energy Research

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Summary Energy system planning is a difficult task, since it involves long‐term decision‐makings with multiple dimensions: technical, economic, social, ecological, and political. The rise of distributed and multi‐energy systems including new technologies has further increased this complexity. Techno‐economic studies based on optimization models have recently received much attention in the literature. They are essential to grasp energy systems complexity and provide decision support. This work targets methodological issues related to local systems while comparing them with methods used at larger scales. First, a new framework providing a comprehensive vision of added values and limits of optimization models is presented. Then, the main methodological trends as well as several undertaken research paths are identified based on the analysis of more than 60 research papers. The review results are summarized in a complete and concise table. Finally, future research topics are discussed including the operational facets of investment optimization models in case of high intermittent energy shares, flexibility issues and long‐term operational decisions. The results provide useful information to modellers or researchers that look for appropriate and state‐of‐the‐art optimization methods, or aim to deepen current research paths. Hence, they will facilitate the planning and development of energy systems for the future.

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Modellgestützte Bewertung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes 2016 anhand ausgewählter Anwendungsfälle in Wohngebäuden

et al. 2017

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Der Kraft-Wärme-Kopplung wird auf Grund ihrer Energieeffizienz, breiten Anwendungsmöglichkeit in den Nachfragesektoren sowie Erzeugungsflexibilität eine Schlüsselrolle in der Umsetzung der Energiewende zugeschrieben. Die Energiepolitik der Bundesregierung in Deutschland sieht daher eine bedeutende Steigerung des Anteils dieser Technologie an der Elektrizitätserzeugung in zukünftigen Jahren vor. Als Instrument zur staatlichen Förderung des Ausbaus existiert zur Zielerreichung unter anderem das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) seit 2002. Zuletzt wurde dieses 2016 umfassend überarbeitet und enthält gewichtige Änderungen zur Vorgängerfassung, unter anderem zur Höhe und Dauer der Zuschlagzahlungen. Ziel dieses Beitrages ist die Bewertung dieser Veränderungen hinsichtlich technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Aspekte mithilfe eines modellgestützten Ansatzes für ausgewählte Fallbeispiele zur Elektrizitäts-und Wärmeversorgung von Wohngebäuden für unterschiedliche räumliche Aggregationsebenen vom Einzelgebäude bis hin zum Quartier. Im Ergebnis zeigt sich für das Bezugsjahr 2016 die ökonomische Vorteilhaftigkeit des KWK-Einsatzes unter den Förderbedingungen des KWKG 2016 gegenüber des KWKG 2002 (zuletzt 2012 novelliert) für die Anwendungsfälle der mittleren betrachteten Aggregationsebenen (Straßenzüge und Häuserblöcke). Dagegen ist eine Umkehr der Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu den Rahmenbedingungen der Vorgängerfassung für höhere Aggregationsebenen (Siedlung, Quartier) festzustellen. Bei letzteren kommt es insbesondere zu einer vergleichsweise kleineren Auslegung der Anlagen bei gleichzeitig höherer Vollbenutzungsstundenanzahl. Des Weiteren werden in diesem Beitrag Implikationen der KWKG-Neufassung von 2016 hinsichtlich technischer und ökologischer Aspekte aufgezeigt.

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A model-based assessment of climate and energy targets for the German residential heat system

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Power-to-Heat for Renewable Energy Integration: Technologies, Modeling Approaches, and Flexibility Potentials

Power-to-Heat for Renewable Energy Integration: Technologies, Modeling Approaches, and Flexibility Potentials

Techno‐economic planning of local energy systems through optimization models: a survey of current methods

Modellgestützte Bewertung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes 2016 anhand ausgewählter Anwendungsfälle in Wohngebäuden

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