Eine praktische Anwendung von netzautarken Erzeugungsanlagen auf Basis Erneuerbarer Energien und Strom- und Wärmespeicher für kleine Siedlungen

Practical application of grid-independent power plants, using renewable energy sources in a combination with electrical and heat storage facilities, for small settlements

  • In dieser Arbeit wurde demonstriert, dass der Umstieg von konventionellen Methoden der Energieerzeugung auf modernere Konzepte möglich ist, die eine hohe Versorgungssicherheit und Zuverlässigkeit aufweisen, wirtschaftlich zu betreiben und dabei wesentlich umwelt- und klimafreundlicher sind. In diesem Konzept wurden verschiedene erneuerbare Technologien der Energieerzeugung einbezogen, um eine sichere und zuverlässige Energieeinspeisung zu gewährleisten, ohne dass die Notwendigkeit der Anbindung an ein Übertragungsnetz besteht. Zentraler Bestandteil des Konzepts ist es, elektrische Energie in chemisch gebundener Form (Wasserstoff) zu speichern und bei Bedarf jederzeit in elektrische und thermische Energie umzuwandeln. Dadurch kann in dieser Anlage eine effiziente Energieerzeugung erfolgen. Die Anwendung von Wasserstoff als Sekundärenergieträger ist vielversprechend und erlaubt ein „Energie nach dem Bedarf“-Konzept anzuwenden, um die Energie effizient und wirtschaftlich zum Verbraucher liefern. Der Wirkungsgrad des Gesamtsystems kannIn dieser Arbeit wurde demonstriert, dass der Umstieg von konventionellen Methoden der Energieerzeugung auf modernere Konzepte möglich ist, die eine hohe Versorgungssicherheit und Zuverlässigkeit aufweisen, wirtschaftlich zu betreiben und dabei wesentlich umwelt- und klimafreundlicher sind. In diesem Konzept wurden verschiedene erneuerbare Technologien der Energieerzeugung einbezogen, um eine sichere und zuverlässige Energieeinspeisung zu gewährleisten, ohne dass die Notwendigkeit der Anbindung an ein Übertragungsnetz besteht. Zentraler Bestandteil des Konzepts ist es, elektrische Energie in chemisch gebundener Form (Wasserstoff) zu speichern und bei Bedarf jederzeit in elektrische und thermische Energie umzuwandeln. Dadurch kann in dieser Anlage eine effiziente Energieerzeugung erfolgen. Die Anwendung von Wasserstoff als Sekundärenergieträger ist vielversprechend und erlaubt ein „Energie nach dem Bedarf“-Konzept anzuwenden, um die Energie effizient und wirtschaftlich zum Verbraucher liefern. Der Wirkungsgrad des Gesamtsystems kann mit ca. 60% elektrisch und 85% thermisch angesetzt werden (wobei der Wirkungsgrad bei Anlagen mit größeren installierten elektrischen Leistungen ab 10 MW weiter ansteigt). Damit ist es eine gute Alternative zu konventionellen Arten der Energieerzeugung. Der modulare Aufbau und der geringe Platzbedarf erlauben es, die autarke EE-Anlage in der Nähe der Verbraucher (Stadt, Siedlung) einzurichten. Selbstverständlich sind noch umfangreiche Forschungen notwendig, um das gesamte Energieversorgungssystem mit der Transport- und Verteilungstechnologie zu erfassen.show moreshow less
  • This work shows that transfer from conventional energy production to modern concepts is possible. Such concepts have high supply security and reliability, are economic in exploitation as well as are more environmentally and climate friendly. The concept described in this work involves various technologies of renewable energy production, in order to ensure secure energy supply without the need of connection to the main distribution network. The central process of the concept is the conversion of electrical energy into chemical (hydrogen), which can be saved and on demand converted back into electrical or thermal energy. This allows efficient energy production in the developed power plant. Implementation of hydrogen as a secondary energy source is very promising and allows to use the energy on the principle “energy upon demand” in order to be able to supply energy to the user efficiently and economically. The efficiency of the whole plant can reach ca. 60% of electric and 85% of thermal energy (though the efficiency of the power plantsThis work shows that transfer from conventional energy production to modern concepts is possible. Such concepts have high supply security and reliability, are economic in exploitation as well as are more environmentally and climate friendly. The concept described in this work involves various technologies of renewable energy production, in order to ensure secure energy supply without the need of connection to the main distribution network. The central process of the concept is the conversion of electrical energy into chemical (hydrogen), which can be saved and on demand converted back into electrical or thermal energy. This allows efficient energy production in the developed power plant. Implementation of hydrogen as a secondary energy source is very promising and allows to use the energy on the principle “energy upon demand” in order to be able to supply energy to the user efficiently and economically. The efficiency of the whole plant can reach ca. 60% of electric and 85% of thermal energy (though the efficiency of the power plants with more than 10 MW of the installed electrical capacity can be further increased). Therefore it is a good alternative to the conventional types of energy production. The modular construction of the power plant and the small space requirement allows the construction of such renewable energy power plants near the consumers (cities, towns). Further research is needed in order to investigate the overall energy production system in a combination with the transportation and distribution technologies.show moreshow less

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Metadaten
Author: Ievgen Shalaginov
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-32468
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Harald Schwarz
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2014
Date of final exam:2014/12/12
Release Date:2015/01/07
Tag:Kraftwerke; Netzautark; Regenerative Energie
Grid-independent; Power plants; Renewable energies
GND Keyword:Kleinstadt; Energieversorgung; Erneuerbare Energien
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Energieverteilung und Hochspannungstechnik
Institution name at the time of publication:Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen (eBTU) / LS Energieverteilung und Hochspannungstechnik
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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