OPTIMIZE: Ziel LCOE
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Die Stromgestehungskosten (Levelized cost of energy, LCOE) zu minimieren ist ein übliches Ziel von Layout-Optimierungen. Sie beinhalten einerseits den Effekt der Kosten, insbesondere die Kosten für den Bau des Windparkprojekts, also CAPEX, anderseits benötigen sie aber keine weiteren Annahmen über unsichere Größen wie die zukünftige Entwicklung des Strompreises. Es muss aber ein Abzinsfaktor angegeben werden, um zukünftige Kosten auf heutige Werte zu diskontieren. Der Abzinsfaktor ist ein Basiszinssatz, der sich häufig am durchschnittlichen Zinssatz für sichere Anlagen oder einer gewünschten mittleren Kapitalrendite eines Unternehmens orientiert. Der in windPRO verwendete Abzinsungsfaktor ist um die allgemeine Inflation korrigiert (d.h. die Inflation ist nicht eingeschlossen). Daher sollten zukünftige Kosten im windPRO-Kostentool die Inflation nicht berücksichtigen.
Bei der LCOE-Berechnung wird die zukünftige AEP ähnlich diskontiert, was nicht intuitiv erscheinen mag. Die AEP eines jeden Jahres über die gesamte Lebensdauer führt jedoch zu einem Cashflow über den Verkauf des produzierten Stroms. Der Ertrag des nächsten Jahres ist unter Annahme eines konstanten Strompreises und bei positiven Abzinsfaktoren mehr wert als z.B. der Ertrag in 15 Jahren. Somit berücksichtigt die LCOE-Berechnung den Abzinsungseffekt sowohl zukünftiger Kosten als auch zukünftiger Stromverkäufe und berechnet daraus die durchschnittlichen Stromgestehungskosten, wie in der folgenden Gleichung ausgedrückt. (vgl. [1], [2]):
Im obigen Ausdruck werden die Kosten zu einer einzigen Summe pro Jahr zusammengefasst. In der Praxis wird der CAPEX nur im Jahr Null, dem Installationsjahr, und der OPEX in allen folgenden Jahren bis zum Ende der Lebensdauer anliegen und - falls ein Kostenindex für die zukünftigen Jahre festgelegt wurde - im Laufe der Zeit steigen.
LCOE als Optimierungsziel hat den Nachteil, dass die Kosten mit zunehmender Größe eines Windparks tendenziell zunehmen (d. h. sich LCOE verschlechtert), da die Positionen mit höchstem Ertragspotenzial zuerst eingenommen werden und die Nachlaufeffekte mit der Parkgröße zunehmen. Der Gesamtgewinn des Projekts hingegen wird typischerweise mit der Größe des Windparks steigen. Daher führen Stromgestehungskosten in der Regel zu einem zu kleinen Windpark, wenn sie als Ziel zur Bestimmung der Windparkgröße verwendet werden. Beim Vergleich von Windparks gleicher Größe tritt dieser Effekt nicht auf.
| OPTIMIZE |
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| Überblick ♦ Optimierungs-Struktur und Ebenen ♦ Standort ♦ WEA ♦ Größe ♦ Läufe |
| Grundlagen: Überblick Grundlagen ♦ Layout mit fester WEA-Anzahl ♦ WEA-Anzahl (Parkgröße) ♦ WEA-Typ festlegen ♦ Einschränkungen festlegen (Abstand, Schall, Lebensdauer) |
| Algorithmus: Überblick Algorithmus ♦ Startmodell ♦ Schrittmodell ♦ Stoppkriterien ♦ Ziele und Einschränkungen |
| Optimierungs-Ziele: Ziel AEP ♦ Kosten ♦ Ziel LCOE ♦ Ziel NPV |
| Einschränkungen: WEA-Fläche ♦ Schall ♦ Lebensdauer |
- ↑ T. Rubert, D. McMillan, and P. Niewczas, “A decision support tool to assist with lifetime extension of wind turbines,” Renew. Energy, vol. 120, pp. 423–433, 2018, doi: 10.1016/j.renene.2017.12.064.
- ↑ W. Short, D. J. Packey, and T. Holt, “A manual for the economic evaluation of energy efficiency and renewable energy technologies,” 1995. doi: NREL/TP-462-5173.