Auf der Weltklimakonferenz in Cancn (Mexiko) Ende 2010 haben die Vereinten Nationen als Ziel einen maximalen Temperaturanstieg auf der Erdoberflche von maximal 2 Grad Celsius im Vergleich zu den vorindustriellen Werten festgeschrieben. Als Beitrag zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen soll laut Bundesministerium fr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch im Jahr 2020 bei mindestens 18 % liegen und danach stufenweise auf 60 % bis zum Jahr 2050 erhht werden. ber Stadtwerke oder Bioenergiedrfer knnen Stdte und Gemeinden selbst erneuerbare Energie erzeugen und damit zum geplanten Ausbau der erneuerbaren Energien beitragen. In dieser Arbeit stehen Bioenergiedrfer im Fokus der Untersuchung. Nach einer kurzen Einfhrung werden in Kapitel zwei die Rahmenbedingungen der Untersuchung in dieser Arbeit beschrieben. Dabei wird das Konzept von Bioenergiedrfern dargestellt, Bioenergie im Kontext der Energieversorgung in Deutschland betrachtet, der Substrateinsatz und Flchenbedarf der Bioenergieerzeugung in Deutschland aufgezeigt und die gesetzlichen Rahmenbedingungen der Bioenergieerzeugung zusammenfassend erlutert. Im dritten Kapitel wird ein lineares gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem fr Nahwrmenetze ohne Bercksichtigung der Energieerzeugungsanlage formuliert. In Kapitel vier werden die technischen Grundlagen der Biogasproduktion erlutert, landwirtschaftliche Biogasanlagen nher betrachtet, die Logistik der Biomassebereitstellung untersucht, Kapitalwerte fr Biogasanlagen berechnet und dafr eine Sensitivittsanalyse durchgefhrt. Die Kapitalwerte werden auf Basis der Einspeisevergtungen des EEG 2009 und des EEG 2012 und in Abhngigkeit der zur Verfgung stehenden Biomasse berechnet. In Kapitel fnf wird das Optimierungsmodell fr Nahwrmenetze um eine Biogasanlage als Energieerzeugungsanlage erweitert. Bei der Anwendung des Modells auf ein Beispieldorf mit 44 Haushalten werden unterschiedliche Anschlussbereitschaften der Dorfbevlkerung an das Nahwrmenetz und unterschiedliche Biomasseangebote der ortsansssigen Landwirte bercksichtigt. In Kapitel sechs werden Schlussfolgerungen fr das entwickelte Modell und fr Bioenergiedrfer gezogen. In Kapitel sieben wird die Arbeit zusammengefasst. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass in dieser Arbeit ein konomisches mathematisches Optimierungsmodell fr Bioenergiedrfer entwickelt wird. Im Ergebnis ermittelt das in dieser Arbeit entwickelte lineare gemischt-ganzzahlige Optimierungsmodell auf Basis der vor Ort zur Verfgung stehenden Menge an Biomasse die Anlagenleistung einer Biogasanlage, die an das Nahwrmenetz anzuschlieenden Wrmekunden und den Netzverlauf des Nahwrmenetzes. Vor der Optimierung knnen Anschlusswnsche der Dorfbewohner im Modell bercksichtigt werden, so dass eine konomische Optimierung auf Basis der Vorstellungen der Dorfbewohner bezglich ihrer zuknftigen Wrmeversorgung mglich ist.

Auf der Weltklimakonferenz in Cancún (Mexiko) Ende 2010 haben die Vereinten Nationen als Ziel einen maximalen Temperaturanstieg auf der Erdoberfläche von maximal 2 Grad Celsius im Vergleich zu den vorindustriellen Werten festgeschrieben. Als Beitrag zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen soll laut Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch im Jahr 2020 bei mindestens 18 % liegen und danach stufenweise auf 60 % bis zum Jahr 2050 erhöht werden. Über Stadtwerke oder Bioenergiedörfer können Städte und Gemeinden selbst erneuerbare Energie erzeugen und damit zum geplanten Ausbau der erneuerbaren Energien beitragen. In dieser Arbeit stehen Bioenergiedörfer im Fokus der Untersuchung. Nach einer kurzen Einführung werden in Kapitel zwei die Rahmenbedingungen der Untersuchung in dieser Arbeit beschrieben. Dabei wird das Konzept von Bioenergiedörfern dargestellt, Bioenergie im Kontext der Energieversorgung in Deutschland betrachtet, der Substrateinsatz und Flächenbedarf der Bioenergieerzeugung in Deutschland aufgezeigt und die gesetzlichen Rahmenbedingungen der Bioenergieerzeugung zusammenfassend erläutert. Im dritten Kapitel wird ein lineares gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem für Nahwärmenetze ohne Berücksichtigung der Energieerzeugungsanlage formuliert. In Kapitel vier werden die technischen Grundlagen der Biogasproduktion erläutert, landwirtschaftliche Biogasanlagen näher betrachtet, die Logistik der Biomassebereitstellung untersucht, Kapitalwerte für Biogasanlagen berechnet und dafür eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Die Kapitalwerte werden auf Basis der Einspeisevergütungen des EEG 2009 und des EEG 2012 und in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Biomasse berechnet. In Kapitel fünf wird das Optimierungsmodell für Nahwärmenetze um eine Biogasanlage als Energieerzeugungsanlage erweitert. Bei der Anwendung des Modells auf ein Beispieldorf mit 44 Haushalten werden unterschiedliche Anschlussbereitschaften der Dorfbevölkerung an das Nahwärmenetz und unterschiedliche Biomasseangebote der ortsansässigen Landwirte berücksichtigt. In Kapitel sechs werden Schlussfolgerungen für das entwickelte Modell und für Bioenergiedörfer gezogen. In Kapitel sieben wird die Arbeit zusammengefasst. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass in dieser Arbeit ein ökonomisches mathematisches Optimierungsmodell für Bioenergiedörfer entwickelt wird. Im Ergebnis ermittelt das in dieser Arbeit entwickelte lineare gemischt-ganzzahlige Optimierungsmodell auf Basis der vor Ort zur Verfügung stehenden Menge an Biomasse die Anlagenleistung einer Biogasanlage, die an das Nahwärmenetz anzuschließenden Wärmekunden und den Netzverlauf des Nahwärmenetzes. Vor der Optimierung können Anschlusswünsche der Dorfbewohner im Modell berücksichtigt werden, so dass eine ökonomische Optimierung auf Basis der Vorstellungen der Dorfbewohner bezüglich ihrer zukünftigen Wärmeversorgung möglich ist.