English

Since the beginning of industrial revolution energy supply in Germany was based on fossil fuels. Climatic change, the greenhouse effect, the growth of population on the one hand and shortage on fossil fuels on the other hand and the will to be independent from importing resources from political instable countries are calling for serious changes. The primary modernisation of the current energy supply needs to target a sustainable, generation comprehensive solution. The use of renewable fuels is necessary. Wind energy usage is one of the most promising alternatives within the short-term to middle-term planning of environmental policy. As in Germany nearly all potential habitats on mainland already are tapped, significant development potential is seen at offshore habitats in North as well as Baltic Sea. Germany aims for the allotment of up to 25 GW of offshore wind energy in the North and Baltic Sea till 2025. Electricity generation by wind energy plants subjects to the conditions the volatile characteristics of the wind. Within the planned big offshore wind energy farms comprising more than 80 plants changes in wind velocity as well as directions will lead to fluctuations in energy supply. Up to now the plant resource scheduling needed to react on the users demand. The further development of wind energy and the differences between forecasted and actual wind energy feeds do and will hinder this resource scheduling. New approaches need to be found to be able to ensure the security of energy supplies in Germany. These approaches should be sustainable and therefore be based on the usage of renewable fuels. Within this dissertation possible solutions as well as constraints of the usage of biogas as a nearly CO2 neutral fuel in combination with micro gas turbines adapted to the usage with biogas plants to be able to align the differences between forecasted and actual wind energy supply for a future offshore wind energy plant park are analysed. This combination allows an energy supply that on the one hand is independent from fossil fuels and on the other hand could be easily adjusted to current demands.

Deutsch

Seit dem Beginn der Industrialisierung beruhte in Deutschland nahezu die gesamte Energieversorgung auf fossilen Energieträgern. Aspekte wie der durch den anthropogenen Treibhauseffekt bedingte Klimawandel, die weltweit wachsende Bevölkerung gepaart mit der Verknappung fossiler Ressourcen sowie eine angestrebte Unabhängigkeit von Rohstoffimporten aus politisch instabilen Ländern erfordern jedoch eine gravierende, strukturelle Modifikationen des bestehenden Systems. Die grundlegende Modernisierung der heutigen Energieversorgung muss auf eine generationenübergreifende, nachhaltige Energieversorgung abzielen. Der Einsatz klimafreundlicher Erneuerbarer Energien wird unvermeidlich. Die Windenergienutzung stellt eine der aussichtsreichsten Alternativen für die kurz- bis mittelfristige Planung der Umweltpolitik dar. Aufgrund der in Deutschland bereits größtenteils erschlossenen, potenziellen Standorte für die Windenergienutzung an Land werden signifikante Ausbaupotenziale insbesondere in der Ausweitung der Windenergienutzung auf das Meer gesehen. Die Bundesrepublik Deutschland strebt bis zum Jahr 2025 die Erschließung von bis zu 25 GW an Offshore-Windenergie in den deutschen Hoheitsgebieten der Nord- und Ostsee an. Die Stromerzeugung mittels Windenergieanlagen unterliegt dem volatilen Charakter des Windes. In den geplanten, großen Offshore-Windparks mit mehr als 80 Windenergieanlagen haben neben den Windgeschwindigkeitswechseln auch Änderungen der Windrichtung Schwankungen in der elektrischen Leistungsbereitstellung zur Folge. Die Kraftwerkseinsatzplanung musste bisher vorrangig auf bedarfsseitige Abweichungen reagieren. Mit dem Ausbau der Windenergie kommen Differenzen zwischen der prognostizierten sowie der tatsächlichen Windstromeinspeisung erschwerend hinzu. Um auch zukünftig mit zunehmendem Ausbau der Erneuerbaren Energien den hohen Grad an Versorgungssicherheit zu wahren, welcher den Industriestandort Deutschland bis heute charakterisiert, werden neue Lösungsansätze erforderlich. Diese sollten im Sinne der Nachhaltigkeit auf dem Einsatz Erneuerbarer Energien basieren. Im Rahmen dieser Arbeit werden demzufolge die Möglichkeiten und Grenzen der Nutzung des annähernd CO2-neutralen Energieträgers Biogas im Kombination mit an die Biogasanlagengrößen angepassten Mikrogasturbinen zum Angleichen der Differenzen zwischen prognostizierter sowie tatsächlicher Windstromeinspeisung für einen zukünftigen Offshore-Windpark untersucht. Diese Kombination erlaubt zum einen eine von fossilen Energieträgern unabhängige und zum anderen eine schnell regelbare, an den jeweiligen Bedarf angepasste elektrische Energiebereitstellung.