Strom‐Wärme‐Verbundsysteme mit Energiespeichern. Das Potential von Windenergie und Photovoltaik

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Vorwort
• Ziele der Bundesrepublik Deutschland
• Anforderungen an das öffentliche Stromnetz
• Grundlagen von Energiespeichern
• Energiespeicher im vorhandenen Stromnetz
• Arten von Energiespeichern
• Mechanische Energiespeicher
• Chemische Energiespeicher
• Elektrische Energiespeicher
• Batterien als Energiespeicher
• Unterschied zwischen Batterie und Akkumulator
• Vergleich von Lithium-Ionen-Akkumulator und Bleiakkumulator
• Strom-Wärme-Verbundsysteme
• Funktionsweise von Kraft-Wärme-Kopplung
• Zukünftige Rolle von Kraft-Wärme-Kopplung im Energienetz
• Aufbau und Funktionsweise einer Wärmepumpe
• Dimensionierung eines thermischen Saisonspeichers
• Definitionen
• Autarkiequote
• Eigenverbrauchsquote
• Leistungsbedarf
• Anlagen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung
• Programmgestützte Konzeptanalyse
• Start
• Aufbau
• Parameter
• Strom-Wärme-Verbrauch über das Jahr verteilt
• Ein-Parameter Simulationen
• Änderung des Wind/PV Verhältnisses bei konstanter Energieerzeugung
• Änderung des Wind/PV Verhältnisses bei konstanter Leistungsinstallation
• Änderung der thermischen Speichergröße
• Änderung des Heizwärmebedarfs
• Zwei-Parameter Simulationen
• Änderung von Heizwärmebedarf und Erzeugung
• Änderung von Heizwärmebedarf und thermischer Speichergröße

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Nutzung von Strom-Wärme-Verbundsystemen und Energiespeichern zur Steigerung der Autarkiequote in Haushalten. Ziel ist es, mithilfe von Simulationen in MATLAB zu untersuchen, ob und unter welchen Bedingungen eine Gesamtautarkiequote von über 70% bei gleichzeitig über 80% Eigenverbrauchsquote erreicht werden kann.

• Analyse der Möglichkeiten zur Steigerung der Autarkiequote durch Strom-Wärme-Verbundsysteme
• Bewertung des Einflusses von Energiespeichern auf die Autarkiequote
• Untersuchung des optimalen Verhältnisses von Wind- und Photovoltaik-Energieerzeugung
• Optimierung der Dimensionierung von thermischen Speichern
• Analyse des Einflusses des Heizwärmebedarfs auf die Autarkiequote

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung stellt den Kontext der Arbeit vor und erläutert die Bedeutung der Energiewende und der dezentralen Energieversorgung. Kapitel 2 beleuchtet die Grundlagen von Energiespeichern, ihre Arten und Funktionen im Stromnetz. Kapitel 3 geht auf die Funktionsweise von Strom-Wärme-Verbundsystemen ein und betrachtet die zukünftige Rolle der Kraft-Wärme-Kopplung im Energienetz. Kapitel 4 befasst sich mit der Dimensionierung von thermischen Speichern, während Kapitel 5 Definitionen wichtiger Kenngrößen wie Autarkiequote, Eigenverbrauchsquote und Leistungsbedarf liefert. In Kapitel 6 wird die Programmgestützte Konzeptanalyse vorgestellt, die zur Simulation der Strom- und Wärmeversorgung genutzt wird. Kapitel 7 zeigt die Verteilung von Strom- und Wärmeverbrauch über das Jahr auf. Die Kapitel 8 und 9 widmen sich der Analyse von Ein- und Zwei-Parameter-Simulationen, die den Einfluss verschiedener Parameter auf die Autarkiequote untersuchen.

Schlüsselwörter

Autarkie, Eigenverbrauch, Strom-Wärme-Verbundsystem, Energiespeicher, Photovoltaik, Windenergie, Kraft-Wärme-Kopplung, Wärmepumpe, thermischer Saisonspeicher, Simulation, MATLAB.