Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Aufbau eines separaten Niederspannungsnetzes, auch Microgrid genannt, das
- eine finanzielle Entlastung der Stromkunden erlaubt und
- Chancen zur mittelfristigen, andauernden Energieeffizienzsteigerung bietet.
Beim Betrieb eines Microgrid entfallen eine Reihe von Abgaben, z. B- Netznutzungsentgelte. Diese Kostenvorteile können an den Kunden weitergegeben werden. Das hier vorgestellte Tarifsystem für ein Microgrid enthält neben diesem Element noch Anreize zum Stromsparen, durch Belohnung niedrigen Verbrauchs sowie Zuschüssen zur Anschaffung neuer effizienter strombetriebener Geräte. Solch ein Tarifsystem ist jedoch nur mit einem Netzbetreiber möglich, der nicht nach Maximierung der Rendite strebt, sondern dem ein ausgeglichenes Betriebsergebnis ausreicht.
Aufgrund des Kostenaufwands für den Aufbau eines Microgrids handelt es sich bei dieser Überlegung vorerst um ein Mo-dell, dessen Umsetzbarkeit im Realexperiment erprobt werden muss. Eine Anwendung wäre im Rahmen der Internationa-len Bauaustellung (IBA Hamburg) in Hamburg-Wilhelmsburg, im südlichen Reiherstiegviertel, möglich. Zurzeit wird hier u.a. eine Mehrfamilienhaussiedlung aus den dreißiger Jahren energetisch saniert und an ein Wärmenetz angeschlossen, das durch regenerativ betriebene Blockheizkraftwerke (BHKW) und Solarthermie gespeist werden soll. Der Betreiber dieser Anlage ist ein kommunales Unternehmen, Hamburg Energie, und wäre prinzipiell in der Lage, ein Microgrid parallel zum Wärmenetz aufzubauen und zu betreiben. Der bei der Wärmeerzeugung durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugte Strom könnte, anstatt ins Verbundnetz eingespeist zu werden, an lokale Nachfrager über das Microgrid abgegeben werden.
Anhand dieses Beispiels soll die Möglichkeit des wirtschaftlichen Betriebs des Microgrids, bei gleichzeitiger finanzieller Entlastung der Stromabnehmer, überprüft werden. Darauf folgend wird der Rahmen für ein Tarif- und Anreizsystem zur Steigerung der Energieeffizienz und der weiteren finanziellen Entlastung der traditionell eher finanzschwachen Haushalte des südlichen Reiherstiegviertels entwickelt. Ein derartiges Vorgehen bietet so evtl. Mittel, Mietsteigerungen durch energetische Sanierungen aufzufangen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Forschungsfrage
1.2 Aufbau und Methodik der Arbeit
2. Grundlagen der Strom- und Wärmeerzeugung
2.1 Das Stromversorgungssystem
2.1.1 Strommarkt in der EU und Deutschland
2.1.2 Regelenergiemarkt
2.2 Das Wärmeversorgungssystem
2.2.1 Wärmeversorgung in Deutschland
2.2.2 Wärmenetze und Wärmespeicher
2.3 Rechtliche Rahmenbedingungen im Bereich Strom- und Wärmeversorgung
2.4 Kraft-Wärme-Kopplung und Blockheizkraftwerke
2.4.1 Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung
2.4.2 Verbrennungskraftmaschinen in Blockheizkraftwerken
2.4.3 Betriebskonzepte für Blockheizkraftwerke
2.5 Microgrid
3. Stromnachfrage und Energieeffizienz
3.1 Entwicklung der Stromnachfrage von Haushalten
3.2 Energieeffizienzförderung durch Anreize und Technik
4. Planungen im Projektgebiet Hamburg-Wilhelmsburg
4.1 Projektgebiet Hamburg-Wilhelmsburg
4.2 Das Weltquartier im Reiherstiegviertel
4.2.1 Lage und bauliche Struktur
4.2.2 Bevölkerungsstruktur
4.2.3 Planungen
4.3 Der Energiebunker und das Nahwärmenetz
4.3.1 Lage, Geschichte und Aufbau
4.3.2 Bisherige Planungen
4.3.3 Geplantes Nahwärmenetz Weltquartier
4.3 Möglichkeiten für den stromgeführten Betrieb des Energiebunkers
4.4.1 Rahmenbedingungen
4.4.2 Varianten der Vermarktungsstrategie
5. Aufbau des Microgrid Energiebunker-Weltquartier
5.1 Grundannahmen
5.1.1 Varianten: Zwei Versorgungsgebiete
5.1.2 Netzverlegung
5.1.3 Stromnachfrage
5.2 Berechnung des Erlöspotentials und der möglichen Strompreise
5.2.1 Variante 1: Weltquartier
5.2.2 Variante 2: Gesamte SAGA GWG-Bestände südliches Reiherstiegviertel
5.3 Gesamtbetrachtung
6. Implementierung eines anreizbasierten Stromtarifs für das Weltquartier
6.1 Tarifstruktur
6.2 Ansprache und Gewinnung von Kunden
6.3 Ausgestaltung des Stromtarifs und konkrete Anreize zur Energieeffizienz
6.3.1 „Weltstromtarif“
6.3.2 Stromrechnung und Bewohneraufklärung
6.3.3 Aufbau des Anreizsystems
6.4 Effizienzgewinne und finanzielle Ersparnisse der Haushalte
7. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Wirtschaftlichkeit des Aufbaus und Betriebs eines Microgrids im Weltquartier in Hamburg-Wilhelmsburg, um den lokalen Haushalten durch einen günstigeren Strompreis und ein integriertes Anreizsystem zur Energieeffizienzsteigerung eine finanzielle Entlastung zu ermöglichen.
- Implementierung eines Microgrids zur Umgehung von Netznutzungsentgelten.
- Entwicklung eines anreizbasierten Stromtarifs zur Förderung der Energieeffizienz.
- Analyse des Energiekonzepts für den "Energiebunker" und dessen Wärme- und Stromerzeugung.
- Sozialverträgliche Sanierung von energieeffizientem Wohnraum in sozial schwachen Gebieten.
- Wirtschaftlichkeitsberechnungen für verschiedene Versorgungsmodelle und Vermarktungsstrategien.
Auszug aus dem Buch
5.1.1 Varianten: Zwei Versorgungsgebiete
Bei der Dimensionierung des Microgrid werden zwei unterschiedlichen Varianten betrachtet:
Die erste Variante geht nur von einer Versorgung des Weltquartiers, also etwa 800 Wohneinheiten aus.
Die zweite Variante umfasst insgesamt 2400 Wohneinheiten – die Weltquartierwohnungen wie in Variante eins und zusätzlich ca. 1600 Wohneinheiten der SAGA GWG nordöstlich des Weltquartiers im Reiherstiegviertel, die sich im unmittelbaren Umfeld des Energiebunkers befinden.
Diese Trennung ist notwendig, da sich der Anschluss an das Wärme- und Niederspannungsnetz im Weltquartier aufgrund der jetzt durchgeführten Bauarbeiten wesentlich kostengünstiger und schneller realisieren lässt, als in anderen Bereichen des Reiherstiegviertels. Die Betrachtung der zweiten Variante ist im Hinblick auf das hohe Erzeugungspotential des Energiebunkers nötig. Auch im Bestand dieser zusätzlichen Wohneinheiten gibt es in Teilen einen hohen Sanierungsbedarf, der aber nicht bis 2013 gedeckt wird. Als Zeithorizont sollte mit 2020 kalkuliert werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Notwendigkeit des Ausbaus erneuerbarer Energien und die soziale Dimension des Energieverbrauchs in einkommensschwachen Quartieren.
2. Grundlagen der Strom- und Wärmeerzeugung: Dieses Kapitel erläutert die technischen und rechtlichen Rahmenbedingungen der Energieerzeugung, insbesondere im Kontext von Kraft-Wärme-Kopplung und Microgrids.
3. Stromnachfrage und Energieeffizienz: Hier wird der Stromverbrauch von Haushalten analysiert und Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz durch Anreize und Technik untersucht.
4. Planungen im Projektgebiet Hamburg-Wilhelmsburg: Das Kapitel beschreibt das spezifische Projektumfeld, einschließlich der baulichen und sozialen Struktur des Weltquartiers und der Energiebunker-Planungen.
5. Aufbau des Microgrid Energiebunker-Weltquartier: Dieser Abschnitt widmet sich den Grundannahmen, der Netzverlegung und der Wirtschaftlichkeitsberechnung des geplanten Microgrids.
6. Implementierung eines anreizbasierten Stromtarifs für das Weltquartier: Hier wird der konkrete "Weltstromtarif" vorgestellt sowie Strategien zur Kundengewinnung und Förderung der Energieeffizienz dargelegt.
7. Zusammenfassung und Ausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und bewertet die Übertragbarkeit des Modells als Instrument zur sozialen und energetischen Quartiersentwicklung.
Schlüsselwörter
Microgrid, Weltquartier, Energiebunker, Kraft-Wärme-Kopplung, Energieeffizienz, Stromtarif, SAGA GWG, Hamburg Energie, Regenerative Energien, Stromnachfrage, Sozialverträgliche Sanierung, Lastmanagement, Haushaltsstrom, Wirtschaftlichkeit, Anreizsystem.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technischen und wirtschaftlichen Konzeption eines Microgrids in einem Hamburger Sanierungsquartier, das den Bewohnern günstigeren Strom ermöglichen und sie gleichzeitig zu mehr Energieeffizienz motivieren soll.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Schwerpunkte sind die Kraft-Wärme-Kopplung, die rechtlichen und technischen Rahmenbedingungen von Stromnetzen, die energetische Sanierung von Mehrfamilienhäusern sowie Anreizsysteme für Privathaushalte.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Die Forschungsfrage lautet, ob ein integriertes Vorgehen mit Microgrid-Strombezug, einem niedrigen Strompreis und Anreizsystemen finanzschwache Haushalte entlasten und gleichzeitig zum Stromsparen animieren kann, um steigende Wohnkosten zu kompensieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine Kombination aus Literaturrecherche, Auswertung von Expertengesprächen mit lokalen Akteuren sowie stichprobenartigen Beobachtungen zur Elektrogeräteausstattung in Haushalten des Weltquartiers genutzt, um darauf basierend eine Wirtschaftlichkeitsberechnung zu erstellen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Grundlagen der Energieerzeugung, die spezifische Situation im Projektgebiet Weltquartier, die Planung und Wirtschaftlichkeitsberechnung des Microgrids sowie die Ausgestaltung eines anreizbasierten Tarifmodells.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Microgrid, Weltquartier, Energiebunker, KWK (Kraft-Wärme-Kopplung), Energieeffizienz, Stromtarif und soziale Entlastung.
Welchen Einfluss hat das Alter der Elektrogeräte auf das Sparpotential im Weltquartier?
Die Beobachtungen zeigen, dass viele Haushalte sehr alte, ineffiziente Geräte (z.B. über 30 Jahre alte Kühlschränke) nutzen, was ein enormes, durch einen gezielten Austausch erschließbares Einsparpotential von bis zu 40% im Haushaltsstromverbrauch bietet.
Warum spielt die SAGA GWG eine entscheidende Rolle für den Erfolg des Microgrids?
Als Eigentümerin der Wohnungsbestände ermöglicht die SAGA GWG durch die Koordination der Sanierung und der Neuvermietung eine direkte Ansprache der Mieter und die Kopplung des Strombezugs an den Mietvertrag, was für die notwendige hohe Anschlussquote essentiell ist.
Wie trägt das Anreizsystem zur Finanzierung bei?
Ein "Subventionscent" pro verbrauchter Kilowattstunde fließt in einen Fonds, aus dem zusammen mit Sponsorengeldern effizientere Elektrogeräte finanziert werden, die dann als Anreiz bei erreichtem Minderverbrauch an die Kunden ausgegeben werden.
- Citation du texte
- B.Sc. Jens-Phillip Petersen (Auteur), 2010, Ein Microgrid für das Weltquartier in Hamburg‐Wilhelmsburg, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/177385
