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Die vorliegende Projektarbeit ist Teil des Gesamtprojektes, welches die regenerative Energieversorgung der Stadtwerke Roth mittels Solar, Wind, Wasserkraft und mit Biogas befeuerten Blockheizkraftwerken sicherstellt. Dabei wird eine Versorgungssystemauslegung mit zugehöriger Speicherdimensionierung durchgeführt. In dieser Arbeit werden die Windkraft und eine Systembewirtschaftungsstrategie genauer beleuchtet. Bei der Standortermittlung für Windenergieanlagen wurde der Suchradius auf den Landkreis Roth ausgeweitet, da im Bereich Stadt Roth keine Möglichkeit für Neuanlagen besteht. Hierbei konnten mögliche Standorte für Windenergieanlagen ermittelt werden. Ob der Standort für eine Windenergieanlage zugelassen ist, wird im Genehmigungsverfahren entschieden. Die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten betragen hier ca. 6,7 m/s. Bei der zukünftigen Energieversorgung werden Neuanlagen im Bereich Windkraft und Photovoltaik benötigt. 92 % dieser übernehmen Windkraftanlagen, 8% übernehmen Photovoltaikanlagen. Die Windkraftanlagen haben hierbei eine Nabenhöhe von 160 m, eine Generatornennleistung von 3 MW und einen Rotordurchmesser von 150 m. Es werden elf Neuanlagen benötigt. Im Gesamtsystem entstehen Stromgestehungskosten von 20,39 ct/kWh.
Die Systembewirtschaftungsstrategie errechnet mit Wetterprognosen und Strommarktpreisen eine lukrative Ein- und Verkaufsstrategie für die im Speichersystem gespeicherte Energie. Hierbei ist die Versorgungs-sicherheit der Stadtwerke Roth stets gegeben. Bei einem Strommarktpreis von 150 €/MWh ergäben sich durch die strategische Vermarktung reine Stromgestehungskosten von 7,8 ct/kWh.
Die vorliegende Arbeit ist Teil des übergeordneten Projektes Regenerative Selbstversorgung der Stadt Nürnberg unter Einbeziehung des Umlands und analysiert den potentiellen Beitrag der Windenergie. Ziel ist es, aus den ausgewerteten Winddaten des Jahres 2016 einen Ausblick für eine zukünftig regenerative Energieversorgung zu geben. Dazu wird eine Potentialanalyse im Gebiet Nürnberg und den angrenzenden geografischen Planquadraten durchgeführt. Um den Platzmangel für Windenergieanlagen (WEA) in der Stadt Nürnberg auszugleichen, wird für die Versorgung das Umland herangezogen. Wieviel Umland zur Deckung des Strombedarfs der Metropole und des dazu verwendeten Umlandes benötigt wird, ist Hauptbestandteil dieser Ar-beit. Zunächst wird eine Anlage aus vier Vergleichbaren ausgewählt um als Modell zu dienen. Auf Basis dieses Modells errechnet sich die Anzahl benötigter Neuanlagen für eine 67 prozen-tige Versorgung der Stadt Nürnberg. Ein Anteil von 67% Windenergieanteil im Strommix ist optimal für niedrige Stromgestehungskosten. Mit der benötigten Anzahl WEA kann ein Gebiet abgeschätzt werden, in dem genügend Anlagen Platz finden um zusätzlich auch das gewählte Gebiet mit Windenergie mitzuversorgen. Der erste gewählte Bereich beinhalt 37 Gemeinden und bietet wesentlich mehr potentielle Standorte als benötigt. In einem zweiten Iterationsschritt verkleinerte sich das Gebiet auf 18 Gemeinden. Dieser Bereich bietet genügend Platz für 230 Windenergieanlagen, wobei 225 Anlagen bereits den Bedarf Nürnbergs und der 18 gewählten Gemeinden decken.
Nutzung von Windenergieüberschüssen durch Einsatz von Wasserstoffspeichern (Abschlussbericht)
(2019)
In dieser Arbeit wird untersucht, inwiefern sich die aufgrund der Volatilität von Windenergie ausbildenden Überschüsse mithilfe von Wasserstoffspeichern nutzen lassen, um Defizite auszugleichen. Dabei wird sich vor allem auf das Klimaziel der Europäischen Metropolregion Nürnberg bezogen, bis zum Jahr 2030 bereits 60 Prozent des Stromverbrauchs durch erneuerbare Energien zu decken. Basierend auf den Merra-2 Daten der NASA, sowie den Netzdaten der Main-Donau Netzgesellschaft, werden Überschüsse und Defizite im Windenergieverlauf sowohl für das Jahr 2017 als auch für 2030 ermittelt. Darüber hinaus werden die unterschiedlichen technologischen Verfahren der Wasserelektrolyse hinsichtlich ihrer Einsatzfähigkeit in Zusammenhang mit regenerativen Energieträgern erklärt und verglichen.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von Speichern im Jahr 2030 eine notwendige Voraussetzung ist, um das Klimaziel zu erreichen und gleichzeitig eine hohe Versorgungssicherheit zu gewährleisten.