Die Europäische Union hat mit der weitestgehenden Klimaneutralität bis 2050 ein ehrgeiziges Ziel für alle Mitgliedsstaaten ausgerufen. In der Bundesrepublik muss deshalb eine grundlegende Umstrukturierung der Energieversorgung eingeleitet werden, wobei die zunehmende Verzahnung von Strom- und Wärmesektor diesen Transformationspfad maßgeblich beeinflusst. Um der sektoralen Interdependenz gerecht zu werden, wird in dieser Arbeit ein bestehendes Strommarktmodell in der Modellierungsumgebung urbs um den Wärmemarkt ergänzt. Ziel ist es die Transformation des deutschen Energiesystems hinsichtlich der Emissionen und der Kosten zu optimieren. Die Verknüpfung von privat- und volkswirtschaftlicher Optimierungsperspektive stellt hierbei ein Novum dar. Der Einsatz leistungsfähiger Hardware macht es zudem erstmals möglich, ganzzahlige und intertemporale Problemfacetten des Wärmemarkts abzubilden. Das resultierende Gesamtmodell wird genutzt, um im Rahmen einer Szenariostudie zu analysieren, ob und unter welchen Nebenbedingungen die ausgegebenen Klimaziele erreicht werden können. Die Ergebnisse legen nahe, dass mit dem verstärkten Einsatz von Wärmepumpen, elektrischen Heizgeräten sowie modernen KWK-Anlagen eine weitreichende Dekarbonisierung der Wärmeerzeugung in vier unterschiedlichen Transformationspfaden realisierbar wäre. Gleichzeitig erlaubt die starke Kopplung von Wärme- und Stromsektor den weiteren Ausbau von Photovoltaik und insbesondere Windkraftanlagen ohne in zusätzliche elektrische Speicherkapazitäten investieren zu müssen. Die systematische Integration von energietechnischen und ökonomische Faktoren erlaubt es überdies politische Instrumente wie die CO2-Bepreisung dahingehend zu evaluieren, wie gut sie sich im Spannungsfeld von privat- und volkswirtschaftlichen Interessen zur Zielerreichung eignen.     «

Die Europäische Union hat mit der weitestgehenden Klimaneutralität bis 2050 ein ehrgeiziges Ziel für alle Mitgliedsstaaten ausgerufen. In der Bundesrepublik muss deshalb eine grundlegende Umstrukturierung der Energieversorgung eingeleitet werden, wobei die zunehmende Verzahnung von Strom- und Wärmesektor diesen Transformationspfad maßgeblich beeinflusst. Um der sektoralen Interdependenz gerecht zu werden, wird in dieser Arbeit ein bestehendes Strommarktmodell in der Modellierungsumgebung urb...     »

The European Union has declared an ambitious target for all member states to most widely achieve climate neutrality by 2050. Therefore, the Federal Republic of Germany must initiate a fundamental restructuring of the energy supply, whereby the increasing Energy Systems Integration has a decisive influence on this transformation path. To account for the sectoral interdependence, we complemented an existing electricity market model in the modeling environment urbs by the heat sector in this thesis. Our purpose is to optimize the transformation of the German energy system concerning both emissions and costs. The combination of private and economic optimization perspectives constitutes a novelty in this field of research. Also, for the first time, the utilization of powerful hardware provides the possibility to capture integer and intertemporal problem facets of the heating market. We applied the resulting overall model to analyze, within the framework of scenario studies, whether and under which side conditions the given climate goals can be accomplished. The results suggest that the increased use of heat pumps, electric heaters, and modern CHP plants could realize far-reaching decarbonization of heat generation in four different transformation paths. At the same time, the strong coupling of the heat and electricity sectors enables the further expansion of photovoltaics and, in particular, wind power plants without investments in additional electrical storage capacities. Furthermore, the systematic integration of energy technology and economic factors in this study allows the evaluation of political instruments such as carbon pricing regarding their effectiveness in the field of conflict between private and economic interests.     «

The European Union has declared an ambitious target for all member states to most widely achieve climate neutrality by 2050. Therefore, the Federal Republic of Germany must initiate a fundamental restructuring of the energy supply, whereby the increasing Energy Systems Integration has a decisive influence on this transformation path. To account for the sectoral interdependence, we complemented an existing electricity market model in the modeling environment urbs by the heat sector in this th...     »