Reduzierung von Leistungsspitzen in einem Gleichspannungsnetz. Technische und betriebswirtschaftliche Lösungsansätze

Inhaltsverzeichnis

1 Aufgabenstellung

3 Einleitung

4 Das Gleichspannungsnetz der üstra

5 Netznutzungsentgelt

6 Problemaufriss

7 Entstehung von Leistungsspitzen

8 Lösungsansätze zur Kosteneinsparung

8.1 Technische Lösungsansätze

8.1.1 Speicherung von Energie

8.1.2 Versorgung durch eigenes Mittelspannungsnetz

8.1.3 Energieverteilung durch Abschaltung von Streckenabschnitten

8.1.4 Energieverteilung durch Anpassung der Trafostufen

8.1.5 Energieverteilung durch Leistungselektronik

8.2 Betriebswirtschaftliche Lösungsansätze

8.2.1 Verhandlung der Abrechnungsmethode

8.2.2 Verschiebung der Nachfrage durch Preisdifferenzierung

9 Wirtschaftlichkeit

10 Fazit und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung und Identifikation technischer sowie betriebswirtschaftlicher Möglichkeiten zur Reduzierung von Leistungsspitzen in einem Gleichspannungsnetz, um die Netznutzungskosten der üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG zu senken.

• Analyse der Ursachen für Leistungsspitzen im Netz der üstra.
• Untersuchung technischer Konzepte zur Glättung der Leistungsabnahme (Speicherung, Energieverteilung).
• Bewertung betriebswirtschaftlicher Optimierungsansätze wie Vertragsanpassungen und Preisdifferenzierung.
• Wirtschaftlichkeitsanalyse der implementierten technischen Lösungen inklusive Investitionsrechnung.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Aufgabenstellung: Diese Einleitung beschreibt den energieintensiven Betrieb der Stadtbahnen und die daraus resultierende Belastung der Netzinfrastruktur, was die Notwendigkeit einer Kostenoptimierung begründet.

3 Einleitung: Dieses Kapitel liefert den Kontext über die Bedeutung effizienter Energienutzung und den Strombedarf des Unternehmens, während der wirtschaftliche Druck durch steigende Strompreise aufgezeigt wird.

4 Das Gleichspannungsnetz der üstra: Hier werden der technische Aufbau des Gleichspannungsnetzes, der Einsatz von Gleichrichterwerken und die Transformation der Spannung erläutert.

5 Netznutzungsentgelt: Die rechtlichen und ökonomischen Rahmenbedingungen zur Berechnung von Netznutzungskosten, inklusive der Relevanz der Jahresbenutzungsdauer, werden detailliert dargelegt.

6 Problemaufriss: Es wird die Problematik kurzzeitiger, hoher Leistungsspitzen als Bemessungsgrundlage für die Kosten diskutiert und die Notwendigkeit der Ursachenforschung betont.

7 Entstehung von Leistungsspitzen: In diesem Kapitel wird der Zusammenhang zwischen dem Fahrbetrieb der Stadtbahnen und den Leistungsspitzen mittels Wageneinsatzkurven analysiert.

8 Lösungsansätze zur Kosteneinsparung: Ein umfassender Katalog an technischen und betriebswirtschaftlichen Lösungsansätzen wird präsentiert, von Energiespeicherung bis hin zur leistungselektronischen Regelung.

9 Wirtschaftlichkeit: Dieser Abschnitt bewertet die finanzielle Rentabilität der vorgeschlagenen technischen Maßnahmen durch eine detaillierte Liquiditätsrechnung.

10 Fazit und Ausblick: Eine abschließende Synthese der Ergebnisse bestätigt, dass die Investition in steuerbare Gleichrichter sinnvoll ist, sofern die Laborversuche die Simulationsergebnisse stützen.

Schlüsselwörter

Leistungsspitzen, Gleichspannungsnetz, Netznutzungskosten, Energieverteilung, Leistungselektronik, Stadtbahn, Strombedarf, Wirtschaftlichkeit, Lastgang, Energieeinsparung, Investitionsrechnung, Wirkleistung, Regelkreis, Gleichrichterwerk, Preisdifferenzierung.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?

Die Bachelorarbeit untersucht Möglichkeiten, wie die üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG ihre Netznutzungskosten durch die Reduzierung von Leistungsspitzen im eigenen Gleichspannungsnetz senken kann.

Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?

Die Arbeit fokussiert sich auf die technische Analyse des Gleichspannungsnetzes, die rechtlichen Grundlagen der Netzentgeltabrechnung sowie die Entwicklung und wirtschaftliche Bewertung von Lösungsansätzen zur Lastoptimierung.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Das primäre Ziel ist es, ein technisch realisierbares und wirtschaftlich sinnvolles Konzept zu finden, um durch die Glättung von Leistungsspitzen die Netznutzungskosten nachhaltig zu reduzieren.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit nutzt die Analyse von Lastgängen im Vergleich zu Wageneinsatzkurven sowie die computergestützte Simulation (u.a. WinFACT 7 und SwCAD III), um das Verhalten von Regelkreisen in einem vernetzten System zu prüfen.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil behandelt die Entstehung von Leistungsspitzen, evaluiert technische Ansätze (z.B. Energieverteilung durch Leistungselektronik) und diskutiert betriebswirtschaftliche Strategien wie Verhandlungen über Abrechnungsmethoden.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Zentrale Begriffe sind unter anderem Leistungsspitzen, Gleichspannungsnetz, Netznutzungskosten, Energieverteilung, Leistungselektronik und Wirtschaftlichkeit.

Warum ist die Speicherung von Energie in den Gleichrichterwerken nicht umsetzbar?

Die Analyse ergab, dass die notwendigen Energiemengen zur Glättung der Spitzen nur mit einem technisch nicht vertretbaren Aufwand (Platzbedarf, Herstellungskosten) realisierbar wären.

Welche Rolle spielt die Leistungselektronik für die vorgeschlagene Lösung?

Die Leistungselektronik ermöglicht durch den Einsatz gesteuerter Gleichrichter eine schnelle und präzise Leistungsregelung, wodurch eine gleichmäßigere Energieaufnahme erreicht und somit die Leistungsspitze effektiv geglättet werden kann.

Wie sicher ist die vorgeschlagene Investition laut Wirtschaftlichkeitsrechnung?

Die Investitionsrechnung zeigt eine durchschnittliche Rentabilität von ca. 5,2 % pro Jahr, wobei Sicherheitsfaktoren wie eine Annahme von nur 90 % Funktionserfüllung der Energieverteilung bereits berücksichtigt wurden.