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Title
Modellierung möglicher Blockchain-Applikationen im Kontext erneuerbarer elektrischer Einspeisung / Regina Hemm
Additional Titles
Modelling scenarios employing blockchain technologies for renewable electric power supply
AuthorHemm, Regina
CensorBauer, Ernst ; Müller, Herbert
PublishedWien, 2018
Descriptioni, 66, iv Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2018
Annotation
Zusammenfassung in englischer Sprache
Annotation
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Elektrizitätsversorgung aus erneuerbaren Energiequellen / Blockchain-Technologie
Keywords (EN)renewable elctric power supply
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-117541 Persistent Identifier (URN)
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Modellierung möglicher Blockchain-Applikationen im Kontext erneuerbarer elektrischer Einspeisung [1.92 mb]
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Abstract (German)

Bedingt durch die Energiewende steigt am Strommarkt der Anteil an erneuerbaren Kleinerzeugern, welche sich durch ihre stark volatile Erzeugung und ihre Größe von herkömmlichen Kraftwerken unterscheiden. Eine Herausforderung stellt dabei die Flexibilisierung der Strommarktteilnehmer dar, die aufgrund des zunehmenden Wegfalls von thermischen Kraftwerken immer mehr an Bedeutung gewinnt. Andere Komponenten, wie verschiedene Speichertechnologien sowie Wechselrichter, müssen auch die Aufgabe der Netzstabilisierung in Zukunft übernehmen können. Konsumenten werden zu sogenannten „Prosumern“, welche idealerweise einen direkten Energiehandel betreiben können. Dabei stellt die Verrechnung von diesen verhältnismäßig kleinen Energiemengen eine weitere Herausforderung dar. Für vielversprechende Aussichten sorgt die Entwicklung der Blockchain-Technologie. Mithilfe dieser kann eine sofortige und sichere Verrechnung von bereitgestellter und bezogener Leistung ohne weitere Intermediäre realisiert werden. Die Bezahlung des Stroms erfolgt in Form von virtuellen Token oder Coins. Diese werden proportional zur an einem Punkt erzeugten Energie erstellt, und können an der Börse monetisiert werden. Die Käufe und Verkäufe können dabei selbstständig durch Smart Contracts getätigt werden, in denen die Bedingungen für die Transaktionen festgelegt sind, und jederzeit zwischen Privatpersonen geschlossen werden können. In dieser Arbeit wird ein Modell in MATLAB erarbeitet, welches eine Local Energy Community darstellt. In erster Instanz werden verschiedene Haushalte, die jeweils mit einer Photovoltaikanlage, einem Batteriespeicher, sowie einem eigenen Netzanschluss versehen sind, abgebildet. Diese verschiedenen Haushalte sollen so kooperieren, dass der Eigenverbrauch im gesamten Verbraucherkollektiv maximiert wird. Verschiedene Szenarien werden behandelt, in denen das Quartier mit Gemeinschaftsenergiespeicher und Gemeinschaftsphotovoltaikanlage erweitert wird. Ziel ist eine Selbstorganisation als virtuelles Kraftwerk, welches Flexibilitätsdienstleistungen anbieten und ein bestimmtes Lastprofil mit den verschiedenen zur Verfügung stehenden Komponenten erfüllen kann. Zusätzlich gibt eine, mittels einer Optimierungstoolbox erstellte, optimale Version eine Benchmark vor, welche als Ziel die Kostenminimierung des gesamten Quartiers hat, und mit deren Hilfe ebenfalls verschiedenste Szenarien dargestellt werden können. Schlussendlich wird ein Vergleich der unterschiedlichen Ausführungen hinsichtlich Preisersparnis, dem Einsatz verschiedener Batterietechnologien, und den unterschiedlichen Beiträgen zu Leistungsund Energieautarkie gezogen. Dadurch wird die Möglichkeit der Verwirklichung dieser Szenarien mithilfe der Blockchaintechnologie überprüft. Es wird untersucht, welche Parameter notwendig sind, um verschiedene Algorithmen dezentral auf der Blockchain ausführen zu können und welche technologischen Möglichkeiten es bereits dazu gibt. Ein abschließender Vergleich soll eine Empfehlung liefern, welche Energieverteilungsmechanismen und Technologien derzeit die größten Entwicklungspotentiale bergen.

Abstract (English)

Due to a turnaround in energy policy and an alienation from fossil fuels there's an increase in smaller renewable energy producers, which differ from the conventional ones in their volatility and amount of produced energy. A challenge will be to preserve the flexibility of the participants on the electricity market. Other system components, such as inverters, have to be able to stabilize the grid, by inserting reactive power. Former consumers are becoming prosumers, which are uniting the role of producers and consumers. The goal is, that these prosumers are able to perform peer-to-peer-trading in the near future. A concomitant challenge is the billing of these very small amounts of traded energy. A promising approach in this concern is the blockchain technology. With it, an immediate and safe clearing of provided and obtained energy, without any further intermediaries, can be assured. The payment is processed with virtual token or coins. These could be produced proportionally to the generated energy and be monetized on the stock market. Purchases and sales could take place autonomously via Smart Contracts, which define the terms of contract and can be concluded anytime between private individuals. The central part of this work is to create a MATLAB model, which presents a local energy community. Different households, each with a photovoltaic power plant, a battery storage system and grid access are simulated. These households shall cooperate with the aim to maximize the self-consumption of the whole cluster of households. A number of scenarios are created, for instance extending the cluster with a community electricity storage and a community photovoltaic power plant. The aim is the self-organisation as a virtual power plant, which can offer flexibility services and follow a given loadprofile with the help of all provided system components. Additionally, there's an ideal scenario as a benchmark, created with an optimization tool, aiming to minimize the costs of the whole local energy community. Finally there will be a comparison between the different scenarios based on costs, different battery technologies and the contribution to autarky of energy and power consumption. Based on the outcomes, the possibility of the implementation of blockchain technology will be evaluated. It's being investigated, which parameters are necessary, for running different alghorithms decentralised on a blockchain and which technological options are available. A concluding comparison shall give a recommendation, which mechanisms of energy distribution and technologies are bearing the highest potentials for development.

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