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Die NASA stellt mit ihrer Reanalyse-Datenbank MERRA-2 weltweit aufgezeichnete Klimadaten wie Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeiten etc. zur Verfügung. Die Daten sind jeweils einem Rastergebiet zugeordnet, welche durch ein weltumspannendes Raster mit einer Auflösung von ca. 0,5° x 0,625° Breitengrad x Längengrad ent-steht. Es liegen aktuell Messdaten aus den Jahren 1980 bis 2019 vor (NASA, 2017, S. 1-3). In dieser Ausarbeitung werden diese Rohdaten aufbereitet, analysiert und hinsichtlich ihrer Aussagekraft für eine zukünftige Nutzung der vorhandenen regenerativen Energieformen zur Umwandlung in Nutzenergie interpretiert. Es wird erörtert, welche regenerativen Energieträger vor allem auch in Verbindung mit Speichertechnologien zur rein regenerativen Deckung des Energiebedarfs geeignet sind. Im Vergleich mit dem aktuellen Bestand an regenerativen Energieanlagen und unter der Annahme von gleichbleibender Einspeiseleistung aus Biomasse- und Laufwasseranlagen wird eine Empfehlung für einen optimalen Energiemix gegeben. Die Analyse bezieht sich auf ein Teilgebiet im Süden der Europäischen Metropolregion Nürnberg. Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Recherche zum aktuellen Technologiestand und den Kosten von geotechnischen Speichersystemen.
Power-to-Gas (Präsentation)
(2019)
POWER-TO-GAS (Projektskizze)
(2019)
Das Ziel der Projektarbeit ist es, eine Konzeptstudie darüber zu erstellen, welcher Bedarf an Energie-speicherung durch Power-to-Gas (PtG) Anlagen notwendig ist damit sich Nürnberg autark mit regenerativer Energie versorgen kann. Die Speichertechnologie PtG soll das Problem der saisonalen Energie-speicherung lösen. Hierbei soll auf die Dimensionierung der PtG Methode eingegangen werden, insbesondere auf die Produktionsmengen/-leistung und Speicher-kapazitäten solcher PtG Anlagen. Des Weiteren soll eine kurze ökonomische Betrachtung erfolgen.
Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist die Untersuchung und Dimensionierung eines Warmwasserspeichers zur Speicherung der aus solarthermischen Anlagen erzeugten Wärme zur ganzjährigen Warmwasserversorgung Nürnbergs. Hierzu müssen bestehende Wärmeströme erfasst und zukünftige dimensioniert werden. Der zunehmende Bedarf an Wärmespeichern wird in dem Buch „Energiespeicher“ von Michael Sterner (Sterner, 2017, S.165) ausführlich beschrieben. Dieser resultiert aus der Energiewende, welche die Reduzierung des Primärenergieverbrauches um 50% bis 2050 vorsieht (Bundesregierung, Abs. 6).
Das Projekt verläuft im Rahmen des Seminars Projekt Energietechnik des sechsten Semesters Maschinenbau an der TH Nürnberg. Ziel des Projekts ist es, eine Konzeptstudie zu erstellen, bei der das Nürnberger Stromversorgungsnetz hundertprozentig regenerativ versorgt werden kann. Bei vollkommener regenerativer Energieversorgung entsteht das Problem von Energiedefiziten aufgrund volatiler Wettererscheinungen. Um diesem Problem entgegen zu wirken wird die Speichertechnologie Power-to-Gas (PtG) als mögliche Lösung untersucht. Damit soll geklärt werden, welcher Bedarf für eine saisonale Energiespeicherung besteht. Hierfür werden die Wetter- und Energiedaten aus dem Jahr 2016 ausgewertet und im Zuge dessen lässt sich auf Versorgungsdefizite schließen, die in versorgungsschwachen Perioden bestehen. Aus diesem Versorgungsdefizit lässt sich der Speicherbedarf ermitteln, welcher durch diverse Speichertechnologien abgedeckt werden muss. Eine Option zur langfristigen Speicherung in großen Maßen könnten chemische Speicher sein, dabei müssen große Mengen an synthetisch hergestelltem Erdgas bzw. Wasserstoff produziert werden. Die Speicherverteilung wird im Vorfeld durch eine ökonomische Optimierung ermittelt, um so den Anteil der PtG-Technologie bestimmen zu können. Welches jährlich saisonale Energiedefizit herrscht und welche Energiemenge die PtG Methode abdecken muss, ist Bestandteil der Untersuchung dieser Projektarbeit.
Die Energiewende stellt nicht nur in Deutschland, sondern weltweit ein hochaktuelles Thema dar. Auch die Europäische Metropolregion Nürnberg1 hat sich dazu verpflichtet, zu diesem Thema einen entsprechenden Beitrag zu leisten. Hierzu wurde ein Klimapakt geschlossen, dessen Ziel es ist die Energieversorgung der Metropolregion durch regenerative Energieträger bedeutend zu steigern. Im Hinblick auf dieses Ziel erstellen die Studenten der Technischen Hochschule Nürnberg, Fakultät Maschinenbau mit Studienschwerpunkt Energietechnik, Projektarbeiten, in welchen Lösungsansätze zum Thema Energiewende der Metropolregion erarbeitet werden. Aufgabe der im Folgenden behandelten Projektarbeit ist es zu untersuchen, welchen Beitrag die Windenergie durch Nutzung der Überschüsse in Verbindung mit Wasserstoffspeichern im Jahr 2030 zur Energieversorgung der Metropolregion leisten kann.