Im Rahmen der Energiewende vollzieht sich die Abkehr von einer zentralisierten Energieversorgung mit weitgehend fossilen Kraftwerken hin zu einem dezentral organisierten System mit vorrangig erneuerbaren Energien. In diesem zukünftigen durch erneuerbare Energien dominierten Energiemarkt, nimmt die Photovoltaik (PV) aufgrund ihrer technologischen Eigenschaften eine besondere Stellung ein. Einer umfassenden Nutzung der Photovoltaik standen in der Vergangenheit hohe Investitionskosten entgegen. Der globale Auf- und Ausbau von Produktionskapazitäten zur Fertigung von PV-Anlagen und damit einhergehende Lernkurveneffekte haben im Zeitverlauf zu einer deutlichen Kostenreduktion für PV-Anlagen geführt. Die vormalige Kostenintensität von PV-Anlagen hat zur Entwicklung des klassischen Ansatzes zur Netzparität der Photovoltaik, als Maß deren Wettbewerbsfähigkeit, geführt. Der Ansatz stellt auf den Vergleich von Stromgestehungskosten einer neu installierten PV-Anlage eines Haushalts mit dessen Strombezugskosten aus dem öffentlichen Stromnetz ab. Sowohl die Gegenüberstellung von Kosten und Preisen als auch der Fokus lediglich auf private Haushalte schränken die Anwendbarkeit des Ansatzes ein und bilden den Hintergrund dieser Arbeit. Basierend auf einer umfassenden Literaturrecherche bestehender Paritätsbegriffe erfolgt eine Neudefinition des Ansatzes der Netzparität der Photovoltaik, die eine aussagekräftige Bewertung der Wettbewerbsfähigkeit dieser Technologie erlaubt. Wettbewerbsfähigkeit ist gegeben, wenn sich der Einsatz der Photovoltaik kostensenkend auf die Gesamtkosten der Stromproduktion des Energiemarkts auswirkt. Die allgemeine Anwendbarkeit des Ansatzes auf weitere Energieerzeugungstechnologien, regional und zeitlich unabhängig, gilt als wesentliche Bedingung der Entwicklung des Paritätsansatzes. Hierfür werden die Kriterien reine Kostenorientierung, Betrachtung des gesamten Lebenszyklus von Energieerzeugungsanlagen, Anlagenbetrieb im technologischen Optimum und Vergleichsbasis im Energiemix definiert. Unter Zuhilfenahme eines Energiemarktmodells erfolgt die theoretische Darstellung des novellierten Paritätsansatzes. Netzparität der Photovoltaik im Ansatz dieser Arbeit liegt vor, wenn PV-Anlagen im Rahmen ihrer Nutzungsdauer eine Kostensenkung im Energiemix bewirken. Das bedeutet, dass der Saldo aus Stromgestehungskosten von PV-Anlagen eines Installationsjahrs und dem Energiemix über deren Nutzungsdauer positiv ist. Im Ergebnis des novellierten Ansatzes wird festgestellt, dass der jeweils in einer Region vorliegende Energiemix die Wettbewerbsfähigkeit von Stromerzeugungstechnologien wie der Photovoltaik determiniert. Externe Eingriffe wie eine Begrenzung der Anlagennutzungsdauer, führen generell zu höheren Kosten im Energiemix. Weiterhin zeigt sich, dass für den Standort Deutschland PV-Anlagen ab 2035 die Bedingungen der Netzparität erfüllen und entsprechend im nationalen Energiemix kostenmindernd wirken. Die Neudefinition des Ansatzes zur Netzparität als kostenbasiertes, langfristorientiertes und technologieneutrales Modell stellt ein Planungsinstrument dar, das die Umsetzung politischer Ziele wie der verstärkte Ausbau erneuerbarer Energien oder die Reduktion von CO2-Emissionen kostenminimal ermöglicht.

Mauritius is an isolated island with ambitious targets for renewable energy generation and plans to invest in more solar power. The aim of this study is to assess how the implementation of photovoltaic technologies might affect the frequency stability in Mauritius and thus assess whether solar power can help the country obtain their targets for green energy generation. The research question is answered by conducting a literature study and simulating relevant scenarios in Matlab and Simulink. By simulating the frequency response for a production disturbance with different values for system inertia and PV capacity, the inertia requirements for frequency stability is assessed. Mauritius appears to have a high potential for increasing solar power generation. Based on the simulations, their electrical grid seems to be able to maintain frequency stability with PV capacity corresponding to the generation targets for 2020, 2025 and 2030, even for low amounts of system inertia. However, the significance of these results are called into question because of the varying quality of input data. With more accurate, specific data, the applicability of the results can be improved. Nevertheless, the study can be used as a guideline on how to use the given model to evaluate frequency stability in isolated power systems in island states. Ways to further this study is to evaluate other stability challenges related to PV production such as the reactive power in the system, voltage stability and rotor angle stability. / Mauritius är en isolerad ö som har sett en stor ekonomisk växt de sista åren. För att möta en ökande efterfrågan på el på ett hållbart sätt har Mauritius satt ambitiösa mål för förnybar energiproduktion som bland annat innebär betydande investeringar i solkraft. Målet med denna studie är att utvärdera hur implementeringen av utökad solcellskapacitet skulle kunna påverka frekvensstabiliteten i nätet på Mauritius och således fastställa ifall solenergin kan bidra till deras mål om ökad grön energiproduktion, utan att öka risken för strömavbrott. Frågeställningen besvaras genom att först utföra en litteraturstudie och sedan använda en matematisk modell, utvecklad av Danilo Obradovic från KTH, för att simulera relevanta scenarier i Matlab och Simulink. Simuleringarna visar frekvenssvaret vid produktionsbortfall som relateras till den mängd svängmassa som behövs för att säkerställa frekvensstabilitet vid olika mängder solceller. Litteraturstudien visar att Mauritius har god tillgång på solinstrålning och solceller verkar vara en lämplig teknologi för att utnyttja denna energin. Enligt de simuleringar som genomförts verkar Mauritius kunna bibehålla frekvensensstabilitet om den installerade solcellskapaciteten ökas till de planerade nivåerna i 2020, 2025 och 2030, även för låga värden på systemets svängmassa. Slutsatserna bör dock analyseras kritiskt då indatan som används för simuleringarna är av varierande kvalitet. Med bättre och mer specifik indata kan den föreslagna metodiken och modellen användas för att dra mer relevanta slutsatser för Mauritius. Metodiken som använts i denna studie kan därav ses på som en riktlinje för hur frekvensstabiliteten i isolerade elnät kan undersökas. Vidare kan studien utökas genom att utvärdera sociala och ekonomiska aspekter och även andra stabilitetsfrågor relaterade till en ökad mängd solceller, så som den reaktiva effekten i systemet, spänningsstabilitet och rotorvinkelstabilitet.