Optimized deployment scenarios for a run-of-river power plant in Meiringen: solution proposals and techno-economic analysis for excess electricity production
- Titel
- Optimized deployment scenarios for a run-of-river power plant in Meiringen: solution proposals and techno-economic analysis for excess electricity production
- Autor/in
- Datierung
- 29.05.2026
- Beschreibung
- Diese Bachelorarbeit untersucht, wie überschüssiger Strom aus Laufwasserkraft im Energiesystem Meiringen wirksamer genutzt werden kann. Dafür wurde in Python mit Gurobi ein techno-ökonomisches und emissionsbasiertes Optimierungsmodell entwickelt, das das System über gekoppelte elektrische und thermische Energiebilanzen in 15-Minuten-Zeitschritten für das Jahr 2024 abbildet. Batteriespeicher, Wärmepumpenbetrieb, Erdbecken-Wärmespeicher sowie deren kombinierte Nutzung wurden unter Kosten- und Emissionszielen bewertet und anschließend mit einer Pareto-Analyse verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass zusätzliche RoR-Stromproduktion allein die Systemleistung nicht verbessert, da ein großer Teil des zusätzlichen Stroms exportiert statt lokal genutzt wird. Batteriespeicher bieten kurzfristige elektrische Flexibilität, lösen jedoch nicht den dominierenden saisonalen Unterschied zwischen Stromüberschuss und Wärmenachfrage. Der Pfad aus Wärmepumpe und Erdbecken-Wärmespeicher ist unter Kostenoptimierung die relevanteste Option, da er Frühjahrs- und Sommerüberschüsse in gespeicherte Wärme für den Winter umwandelt. Die Arbeit kommt daher zum Schluss, dass saisonale Überbrückung für die zukünftige Nutzung von überschüssigem RoR-Strom in Meiringen priorisiert werden sollte.
This thesis investigates how excess run-of-river (RoR) electricity in the Meiringen energy system can be used more effectively. A techno-economic and emissions-based optimization model was developed in Python using Gurobi, representing the system through coupled electrical and thermal energy balances at 15-minute resolution for 2024. Battery energy storage, heat pump operation, pit thermal energy storage, and their combined use were evaluated under cost and emissions objectives, followed by a Pareto-front analysis. The results show that additional RoR production alone does not improve system performance, as most additional electricity is exported rather than used locally. Battery storage provides short-term electrical flexibility but does not address the dominant seasonal mismatch. The heat pump and pit thermal energy storage pathway is the most relevant cost-optimized option, as it converts spring and summer electricity surplus into stored heat for winter demand. The thesis concludes that seasonal bridging should be prioritized for future use of excess RoR electricity in Meiringen.
- Diese Bachelorarbeit untersucht, wie überschüssiger Strom aus Laufwasserkraft im Energiesystem Meiringen wirksamer genutzt werden kann. Dafür wurde in Python mit Gurobi ein techno-ökonomisches und emissionsbasiertes Optimierungsmodell entwickelt, das das System über gekoppelte elektrische und thermische Energiebilanzen in 15-Minuten-Zeitschritten für das Jahr 2024 abbildet. Batteriespeicher, Wärmepumpenbetrieb, Erdbecken-Wärmespeicher sowie deren kombinierte Nutzung wurden unter Kosten- und Emissionszielen bewertet und anschließend mit einer Pareto-Analyse verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass zusätzliche RoR-Stromproduktion allein die Systemleistung nicht verbessert, da ein großer Teil des zusätzlichen Stroms exportiert statt lokal genutzt wird. Batteriespeicher bieten kurzfristige elektrische Flexibilität, lösen jedoch nicht den dominierenden saisonalen Unterschied zwischen Stromüberschuss und Wärmenachfrage. Der Pfad aus Wärmepumpe und Erdbecken-Wärmespeicher ist unter Kostenoptimierung die relevanteste Option, da er Frühjahrs- und Sommerüberschüsse in gespeicherte Wärme für den Winter umwandelt. Die Arbeit kommt daher zum Schluss, dass saisonale Überbrückung für die zukünftige Nutzung von überschüssigem RoR-Strom in Meiringen priorisiert werden sollte.
- Urheberrechtshinweis
- Pinedo Montarelo Sofia, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- Optimized deployment scenarios for a run-of-river power plant in Meiringen: solution proposals and techno-economic analysis for excess electricity production
- Beschreibung
- Diese Bachelorarbeit untersucht, wie überschüssiger Strom aus Laufwasserkraft im Energiesystem Meiringen wirksamer genutzt werden kann. Dafür wurde in Python mit Gurobi ein techno-ökonomisches und emissionsbasiertes Optimierungsmodell entwickelt, das das System über gekoppelte elektrische und thermische Energiebilanzen in 15-Minuten-Zeitschritten für das Jahr 2024 abbildet. Batteriespeicher, Wärmepumpenbetrieb, Erdbecken-Wärmespeicher sowie deren kombinierte Nutzung wurden unter Kosten- und Emissionszielen bewertet und anschließend mit einer Pareto-Analyse verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass zusätzliche RoR-Stromproduktion allein die Systemleistung nicht verbessert, da ein großer Teil des zusätzlichen Stroms exportiert statt lokal genutzt wird. Batteriespeicher bieten kurzfristige elektrische Flexibilität, lösen jedoch nicht den dominierenden saisonalen Unterschied zwischen Stromüberschuss und Wärmenachfrage. Der Pfad aus Wärmepumpe und Erdbecken-Wärmespeicher ist unter Kostenoptimierung die relevanteste Option, da er Frühjahrs- und Sommerüberschüsse in gespeicherte Wärme für den Winter umwandelt. Die Arbeit kommt daher zum Schluss, dass saisonale Überbrückung für die zukünftige Nutzung von überschüssigem RoR-Strom in Meiringen priorisiert werden sollte.
This thesis investigates how excess run-of-river (RoR) electricity in the Meiringen energy system can be used more effectively. A techno-economic and emissions-based optimization model was developed in Python using Gurobi, representing the system through coupled electrical and thermal energy balances at 15-minute resolution for 2024. Battery energy storage, heat pump operation, pit thermal energy storage, and their combined use were evaluated under cost and emissions objectives, followed by a Pareto-front analysis. The results show that additional RoR production alone does not improve system performance, as most additional electricity is exported rather than used locally. Battery storage provides short-term electrical flexibility but does not address the dominant seasonal mismatch. The heat pump and pit thermal energy storage pathway is the most relevant cost-optimized option, as it converts spring and summer electricity surplus into stored heat for winter demand. The thesis concludes that seasonal bridging should be prioritized for future use of excess RoR electricity in Meiringen.
- Diese Bachelorarbeit untersucht, wie überschüssiger Strom aus Laufwasserkraft im Energiesystem Meiringen wirksamer genutzt werden kann. Dafür wurde in Python mit Gurobi ein techno-ökonomisches und emissionsbasiertes Optimierungsmodell entwickelt, das das System über gekoppelte elektrische und thermische Energiebilanzen in 15-Minuten-Zeitschritten für das Jahr 2024 abbildet. Batteriespeicher, Wärmepumpenbetrieb, Erdbecken-Wärmespeicher sowie deren kombinierte Nutzung wurden unter Kosten- und Emissionszielen bewertet und anschließend mit einer Pareto-Analyse verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass zusätzliche RoR-Stromproduktion allein die Systemleistung nicht verbessert, da ein großer Teil des zusätzlichen Stroms exportiert statt lokal genutzt wird. Batteriespeicher bieten kurzfristige elektrische Flexibilität, lösen jedoch nicht den dominierenden saisonalen Unterschied zwischen Stromüberschuss und Wärmenachfrage. Der Pfad aus Wärmepumpe und Erdbecken-Wärmespeicher ist unter Kostenoptimierung die relevanteste Option, da er Frühjahrs- und Sommerüberschüsse in gespeicherte Wärme für den Winter umwandelt. Die Arbeit kommt daher zum Schluss, dass saisonale Überbrückung für die zukünftige Nutzung von überschüssigem RoR-Strom in Meiringen priorisiert werden sollte.
- Autor/in
- Externe Praxispartner
- INFENER
Mühlebach 2
CH - 6362 Stansstad
- INFENER
- Datierung
- 29.05.2026
- Format
- 68 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Pinedo Montarelo Sofia, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation