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Im Rahmen des Moduls Smart Energy wird eine regenerative Versorgungsanalyse zur Energiezelle Max Bögl am Standort Sengenthal durchgeführt. Die Firma Max Bögl stellt dafür Daten zur Verfügung, worunter Leistungszeitreihen des Verbrauchs und verschiedener Energieanlagen des Jahres 2019 inbegriffen sind. Zu der elektrischen Energieerzeugung zählen eine BHKW-Anlage sowie die am Standort befindlichen Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen. Wie es in der Energiewirtschaft üblich ist, beinhalten diese Daten Leistungszeitreihen auf Viertelstundenbasis. Das Ziel dieser Studienarbeit ist es eine Systemgestaltung zu konfigurieren, die eine Selbstversorgung der Energiezelle gewährleistet.
Aufgrund der Fluktuation der regenerativen Energien ist eine kurzfristige sowie eine langfristige Speicherung unabdingbar.
Diese Projektarbeit beschäftigt sich mit der Möglichkeit der kurzfristigen Kompensation der Überschüsse und Defizite regenerativer Energien im Großraum Nürnberg durch einen Hochtemperatur-Salzspeicher. Vorrangig steht zum Ziel, die Größe des Speichers anhand eines zukünftigen Szenarios zu bestimmen. Im Anschluss werden Möglichkeiten zur Energieeinspeisung und -entnahme aufgezeigt. Abschließend wird grob der Wärmeverlust berechnet, um am Schluss zu klären, ob das Konzept eines Hochtemperatur-Salzspeichers für die Stadt Nürnberg relevant ist.
Spätestens mit dem GAU in Fukushima hat die Energiewende richtig Fahrt aufgenommen. Um nun eine nachhaltige und beständige Versorgung sicherzustellen, benötigt es noch einiges an Anstrengung. Der Knackpunkt bei den regenerativen Energien ist die Unstetigkeit, mit welcher sie uns zur Verfügung stehen. Aufgrund der Fluktuation ist eine kurzfristige sowie eine langfristige Speicherung unabdingbar.
Im Zuge der Energiewende nimmt der Anteil an regenerativer Stromerzeugung durch Sonne und Wind weiter zu. Im Jahr 2017 lag ihr Anteil im Durchschnitt bei 38,1 % (Quelle: ENERGY CHARTS des Fraunhofer ISE). Durch wetterabhängige Schwankungen liegen die Anteile dabei zwischen 13,6 und 74,5 % bei Betrachtung des täglichen Durchschnitts. Im Gegensatz zu den konventionellen Energieträgern wie Kohle und Gas, deren Stromproduktion geregelt wird, lassen sich die Schwankungen im regenerativen Bereich nur durch Abschaltung von Anlagen bedingt regeln. Bei weiterem Ausbau der regenerativen Energien werden diese Schwankungen weiter zunehmen und der Ausgleich im Stromnetz durch Speicherung und Verteilung umso wichtiger. Um die Windkraft in Norddeutschland auch im Süden Deutschlands nutzen zu können bedarf es leistungsfähiger Verteilwege, wie der nun kommenden Nord-Süd-Stromtrasse.Der immer größer werdenden Schwankungen unterliegenden Stromerzeugung steht der Verbrauch gegenüber. Während gesamt gesehen der Stromverbrauch in den letzten Jahren durch effizientere Nutzung leicht sinkt, ist mit Einführung der E-Mobilität mit einem starken Anstieg zu rechnen. Um Simulationen und Planungen für die Zukunft aufzustellen sind Daten über Erzeugung und Verbrauch von hoher Bedeutung. Doch während auf Erzeugungsseite relativ gute Informationen über die Stromproduktion anhand der Wetterdaten simuliert werden können, sind über den Stromverbrauch wesentlich weniger Daten zu finden. Im Zuge dieser Arbeit sollte eine Datenbank über die Stromlastzeitreihen jedes Verteilnetzbetreibers in Deutschland unter Verwendung der veröffentlichungspflichtigen Daten erstellt werden. Aufgrund des hohen Datenvolumens und der repetitiven Aufgaben wurde beschlossen, anhand eines Teilgebiets, der Region um die Main-Donau-Netzgesellschaft, ein Modell für den Ablauf auszuarbeiten und die notwendigen Automatismen zu entwickeln. Später sollte die Datenbank durch Projektarbeiten anderer Studenten, welche die anfallende Fleißarbeit übernehmen sollten, gefüllt und vervollständigt werden. Jedoch wurden bereits bei der Betrachtung des kleineren Testbereichs massive Probleme bei der Verwendung der veröffentlichungspflichtigen Daten festgestellt, wodurch eine Erstellung dieser Datenbank zum derzeitigen Zeitpunkt unmöglich ist. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit der bisher ausgearbeitete Weg und die aufgetretenen Probleme vorgestellt. Abschließend werden Lösungs-wege für zukünftige Ansätze erarbeitet, welche im Rahmen eines Forschungsantrages zum Erfolg führen könnten.
Am 12. Dezember 2015 wurde beim UN-Gipfel in Paris der Weltklima-vertrag beschlossen. (Bild der Wissenschaft, 2017 (6), 28) Im November des darauffolgenden Jahres wurde er von den meisten teilnehmenden Staaten ratifiziert und trat in Kraft. Ziel des Vertrages ist, den weltweiten Temperaturanstieg auf unter zwei Grad Celsius zu begrenzen. Der Klimawandel ist bereits heute in vielen Gebieten der Erde negativ spürbar. Bei einer Erwärmung um zwei Grad wären weitere Folgen sowohl für die Menschheit als auch für Flora und Fauna nicht auszuschließen. Einige davon sind die Gefahr von Dürren in Südeuropa, Gletscherschmelze im Himalaja, Überschwemmung von Inselstaaten im Pazifik, Waldbrände in Nordamerika oder Korallen-sterben im Pazifik.
Scheitert der Versuch der Temperaturbegrenzung, ergeben sich zusätzliche Risiken. Ein Anstieg der globalen Temperatur von vier Grad wäre mit erheblichen Konsequenzen verbunden. So wären Ernteausfälle in Afrika, Hitzetote in Asien, Artensterben im Regenwald oder das Abschmelzen des grönländischen Eispanzers nicht auszuschließen. (Bild der Wissenschaft, 2017 (6), 30-31) Damit das globale Ziel erreicht werden kann, schreibt der Weltklimavertrag den Industrienationen die Rolle der Vorreiter zu. Für Deutschland bedeutet dies eine emissionsfreie Wirtschaft bis ca. zur Mitte des Jahrhunderts. Der im November 2016 verabschiedete Klimaschutzplan der Regierung beinhaltet eine Halbierung der Emissionen aus der Energiewirtschaft bis zum Jahr 2030. (Bild der Wissenschaft, 2017 (6), 29) Um diese Ziele erreichen zu können, müssen die Kohlekraftwerke in Deutschland über kurz oder lang heruntergefahren werden. Dies ist nur möglich, wenn der Anteil an erneuerbaren Energien enorm ansteigt. Das Problem dieser Energieformen aus überwiegend Wind und Sonne ist jedoch das volatile Verhalten des Aufkommens. Die Sonne scheint nur tagsüber, im Winter sind die Tage sehr kurz. Der Wind kann vor allem im Sommer längere Flauten aufweisen. Die aktuelle Situation erfordert bei hohen Energiedichten Abregelungen ganzer Anlagen, da es sonst zu einer Überlastung des Stromnetzes kommen würde. Andererseits könnte bei Flautephasen keine durchgehend stabile Stromversorgung gewährleistet werden.