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Basierend auf den erneuerbaren Energien Solarenergie, Windenergie, Biomasse und Laufwasser wird eine zukünftige Stromversorgung der Europäischen Metropolregion Nürnberg modelliert. Mit drei gängigen Speicheransätzen wird eine möglichst ökonomische Prognose gestellt. Schwerpunkt der Betrachtung sind Laufwasserkraftwerke und deren Modernisierungs- und Ausbaupotenzial. Nach Analyse des Ist-Zustandes werden mögliche technische Modernisierungen genannt und auf deren Stromentstehungskosten eingegangen. Das Ausbaupotenzial wird anhand einer Jahresdauerlinie erläutert.
Basierend auf den erneuerbaren Energien Solarenergie, Windenergie, Biomasse und Laufwasser wird eine zukünftige Stromversorgung der Europäischen Metropolregion Nürnberg modelliert. Mit drei gängigen Speicheransätzen wird eine möglichst ökonomische Prognose gestellt. Schwerpunkt der Betrachtung sind Laufwasserkraftwerke und deren Modernisierungs- und Ausbaupotenzial. Nach Analyse des Ist-Zustandes werden mögliche technische Modernisierungen genannt und auf deren Stromentstehungskosten eingegangen. Das Ausbaupotenzial wird anhand einer Jahresdauerlinie erläutert.
Analyse des Potentials zur regenerativen Stromversorgung des Großraums Nürnberg (Abschlussbericht)
(2020)
Ziel der vorliegenden Studienarbeit ist das Generieren belastbarer, reproduzierbarer Datensätze und Ergebnisse, um in einem weiteren Schritt ein zukunftsfähiges regeneratives Versorgungskonzept für ein im Voraus festgelegtes Gebiet auslegen zu können. Hierfür wird zunächst das Energiewetter der zu untersuchenden Region analysiert. Unter Berücksichtigung aktueller Verbrauchszahlen kann dann bewertet werden, inwiefern weiterhin Potential für den Ausbau der Nutzung regenerativer Energieträger besteht. Außerdem sollen verschiedene Speichersysteme in die Untersuchung einbezogen werden, sodass eine abweichungsfreie Deckung des Bedarfs, unabhängig von Wettereinflüssen, gewährleistet werden kann. Die Analyse des Energiewetters bezieht sich auf globale Solarstrahlung und Wind. Dabei wird im Speziellen auf den aktuellen Stand der Technik sowie auf die Kosten der Windenergie eingegangen. Ferner werden Potentiale bei Laufwasser sowie gegebenenfalls Biomasse herausgearbeitet.
Der Mittelpunkt des zu untersuchenden Rastergebiets liegt bei 11.25°E, 49.50°N und umfasst den Bereich innerhalb der Städte Forchheim im Norden, Schwabach im Süden und Hersbruck im Osten, beziehungsweise Zirndorf im Westen, mit deren Umland. Dieser Bereich wird gemeinhin als Großraum Nürnberg bezeichnet.
In dieser Bachelorarbeit sollen die Stromverbräuche der regionalen Teilgebiete der Europäischen Metropolregion Nürnberg ermittelt werden. Diese lässt sich auf 17 Planquadrate gemäß der NASA Datenbank MERRA-2 aufteilen. Für jedes Gebiet soll eine Stromverbrauchszeitreihe aus den von den Verteilnetzbetreibern veröffentlichten tatsächlichen Verbräuchen modelliert werden. Aufgrund der Unvollständigkeit und Uneinheitlichkeit der veröffentlichten Daten erfordert dies eine aufwendige Aufbereitung der Daten und das Ermitteln realitätsnaher Approximationen bei unvollständigen Datensätzen. Diese Arbeit soll die Grundlage für später durchzuführende Versorgungsanalysen für die einzelnen Teilregionen bilden sowie für die Bestimmung der dazu nötigen Speicherkapazitäten.
Ziel des Gesamtprojektes ist es, die Europäische Metropolregion Nürnberg (EMN) komplett durch regenerative Energien versorgen zu können. Die EMN wird dazu in verschiedene Teilgebiete unterteilt. Dieses Projekt befasst sich mit dem Gebiet um Ansbach. Hierzu werden unterschiedliche Themen, wie Solarthermie, Windkraft, Biomasse, Laufwasser oder aber auch verschiedenste Speichertechnologien betrachtet. Die Werte werden aus einer Vielzahl von einfließenden Daten und Beobachtungen über Berechnungsmodelle auf das globale Gitternetzt umgerechnet. Durch die NASA stehen diese Werte von 1980 bis 2019 in der Datenbank Merra-2 zur Verfügung. [1] Aus diesen 40 Jahren wird schließlich das ungünstigste Wetterjahr ausgewertet. Dieses Jahr soll dann als Maßstab zur Auslegung der regenerativen Energieumwandlungsanlagen genutzt werden, um somit die grüne Energieversorgung in dem Teilgebiet auch in schlechten Wetterphasen zu gewährleisten.
Als Schwerpunkt des Projekts geht es jedoch vor allem um die Wasserkraft in der gesamten EMN. Dabei bezieht man sich auf den aktuellen technischen Stand der Wasserkraftanlagen, wie auch auf deren Kostenfaktoren.
In dieser Projektarbeit wird mit der Hilfe von Reanalysedaten ein geeigneter Standort für eine Windkraftanlage in der Europäischen Metropolregion Nürnberg (EMN)ausgesucht. Hierzu werden Daten vom Windenergieatlas Bayern und der Datenbank MERRA2 der NASA verwendet. Daraufhin wird an diesem Standort das Windaufkommen von 1980 bis 2017 untersucht, um das windstärkste und das windschwächste Jahr und die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten zu ermitteln. Anschließend werden die Benutzungsrade und die in einem Jahr abgegebenen Energien von modernen Anlagen in diesen Jahren verglichen.
Diese Projektarbeit beschäftigt sich mit der Realisierbarkeit der Energiewende durch den Einsatz von solarthermischen Kollektormodulen zur autarken Erzeugung von Wärmeenergie. Hauptaufgabe ist die Simulation und Auswertung einer solarthermischen Anlage und dem damit verbundenem CO2 Einsparpotential gegenüber einer Wärmeerzeugung aus Kraft- und Heizwerken.
Zuerst werden die Grundlagen zu solarthermischen Kollektoren geklärt und die Wahl eines geeigneten Modules getroffen. Danach wird eine solare Strahlungsanalyse im Gebiet der Europäischen Metropolregion Nürnberg (EMN) durchgeführt. Anschließend wird ebenfalls für die Stadt Nürnberg eine Strahlungsanalyse erstellt und beide Ergebnisse miteinander verglichen. Dadurch soll festgestellt werden, ob benötigte Berechnungen anhand vorhandener Daten in der Region Nürnberg auch für die gesamte EMN sprechen. Als nächstes sind die vorhandenen Ergebnisse mit denen der im Jahr 2017 ausgekoppelten Wärme eines kommunalen Versorgers gegenüberzustellen. Jetzt wird eine solarthermische Analyse an einem gewählten Beispiel mithilfe einer anerkannten Simulation durchgeführt. Die vorhandenen Ergebnisse werden ausgewertet und in einer Vergleichsrechnung das CO2 Einsparpotential in Bezug auf die Fläche der eingesetzten Kollektoren aufgezeigt. Dadurch kristallisiert sich ein Ergebnis heraus, welches eine Aussage über die Rentabilität oder nicht Rentabilität in Bezug auf die Energiewende treffen kann.
Regenerative Selbstversorgung eines Industriegebiets im ländlichen Raum der EMN (Abschlussbericht)
(2018)
In dieser Arbeit wird untersucht, wie die regenerative Selbstversorgung eines Industriegebiets in der Europäischen Metropolregion Nürnberg (EMN) erreicht werden kann. Dazu wird zunächst ein beispielhaftes Modellgebiet erstellt, das aus verschiedenen Unternehmen der EMN zusammengesetzt ist und die Basis der weiteren Betrachtung bildet. Der Strom- und Wärmebedarf dieses Gebiets wird aus verschiedenen Daten zum branchenspezifischen Energieverbrauch, dem Umsatz und der Beschäftigtenzahl von Unternehmen in Bayern und Deutschland abgeschätzt und anschließend dem vorhandenen Potenzial zur Wind- und Sonnenenergienutzung gegenübergestellt.
Das Ergebnis der Betrachtung ist, dass eine komplette Selbstversorgung mit elektrischer Energie zwar möglich ist, allerdings nur bei ausreichend hoher Speicherkapazität. Der ergänzende Einsatz von regenerativen Energieformen erscheint sinnvoller und bietet die Möglichkeit einen Großteil des erforderlichen Energiebedarfs zu decken. Im Bereich der Wärmeversorgung bereitet vor allem die Bereitstellung von Prozesswärme aufgrund der hohen erforderlichen Temperatur Probleme, weshalb hier nach aktuellem Stand lediglich ein unterstützender Einsatz von erneuerbaren Energien denkbar und in diesem Bereich noch viel Entwicklungsbedarf vorhanden ist.