Potenzialanalyse von innerstädtischen Energiebunkern

Wärmespeicherpotenzial von Bunkeranlagen zum Aufbau eines Wärmespeicher-Netzwerkes für das Forschungsprojekt „Smart Power Hamburg“


Masterarbeit, 2014

130 Seiten, Note: 1,3


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Symbole, Einheiten und Indices

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1. Einleitung
1.1. Motivation
1.2. Ziele und Grenzen
1.3. Methodik und Randbedingungen

2. Grundlagen
2.1. Smart Grid und die Bedeutung von Wärmespeichern . .
2.2. Systemkomponenten des Energiebunkers
2.2.1. Wärmespeicher
2.2.2. Kraft-Wärme-Kopplung und Blockheizkraftwerke
2.2.3. Solarkollektoren
2.2.4. Heißwassererzeuger
2.3. Netzinfrastruktur in Hamburg
2.3.1. Wärmenetz
2.3.2. Stromnetz
2.3.3. Erdgasnetz

3. Auswahl und Konversion der Bunkeranlagen
3.1. Vorbemerkungen und Einschränkungen
3.2. Datenbeschaffung, Datenbereinigung und Vorauswahl
3.2.1. Zivilschutzdaten der Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt
3.2.2. Erstellung einer Datenbank für potenzielle Bunkeranlagen
3.2.3. Bewertung und Vorauswahl der Zivilschutzbauten
3.3. Auswahl und Beschreibung geeigneter Konversions-Bunker
3.3.1. Verifizierung des Nutzungsstatus der Bunkeranlagen und Be- schaffung von standort- und gebäudetechnischen Daten
3.3.2. Bewertung der Erdgas- und Stromnetzinfrastruktur für die Bunkerauswahl
3.3.3. Speicherkapazität des Energiebunker-Netzwerkes

4. Dynamische Analyse / Modellierung eines Energiebunkers
4.1. Systembeschreibung und Eingangsparameter
4.1.1. Systembeschreibung und Eingangsparameter
4.1.2. Auslegungskriterien und Eingangsdaten des Simulationsmodells
4.2. Parametrierung des Bunkermodells
4.2.1. Auslegungsrechnung und variable Parametrierung durch Initialisierungsskripte
4.3. Zeitgesteuerte Simulation des Bunkermodells
4.3.1. Modellierung des Solarkollektors
4.3.2. Modellierung des Wärmespeichers
4.3.3. Modellierung des Blockheizkraftwerkes
4.3.4. Modellierung des Heißwassererzeugers

5. Visualisierung und Auswertung des Simulationsmodells
5.1. Speichersystem
5.2. Kollektorsystem
5.3. Blockheizkraftwerk und Heißwassererzeuger
5.4. Elektrische Pumpenleistung

6. Fazit und Ausblick

Literaturverzeichnis

A. Anhang
A.0.1. Wärmenetzkarte mit konversionsfähigen Bunkeranlagen
A.0.2. Wärmenetzkarte mit Standorten der Bunkeranlagen mit ho hem und eingeschränktem Potenzial
A.0.3. Nicht verwendete Diagramme

Zusammenfassung

Die vorliegende Masterthesis wurde im Rahmen des Forschungsprojektes “Smart Power Hamburg” am Center for Demand Side Integration der HAW Hamburg an- gefertigt. Ziel war es, ehemalige Zivilschutzgebäude in Hamburg zu identifizieren, deren Potenzial für eine Konversion zu einem sogenannten Energiebunker als be- sonders hoch einzuschätzen ist. Die gewählte Standardkonfiguration eines solchen Energiebunkers besteht aus einem Wärmespeicher, einer thermischen Solaranlage sowie einem oder mehreren Blockheizkraftwerken und einem Heißwassererzeuger als Spitzenlastkessel. Die ausgewählten Objekte bilden ein Energiebunker-Netzwerk in Form eines virtuellen Kraftwerks, das zukünftig eine dezentrale, effiziente und insbe- sondere flexible Strom- und Wärmeerzeugung nach dem Prinzip der Kraft-Wärme- Kopplung ermöglichen soll.

In der Stadt Hamburg existieren derzeit 10 Bunkeranlagen mit einem Speichervolu- men von insgesamt 22 . 500 m 3 und einer Speicherkapazität von 1 . 236 M W h, die als Energiebunker besonders gut geeignet sind. Am Beispiel eines Standardbunkers wur- de ein Simulationsmodell erstellt, dessen Blockheizkraftwerk mit einer thermischen Nennleistung von 2 , 5 M W die besten Voraussetzungen für eine effiziente Wärmever- sorgung und einer konkomitierenden Einspeisung von elektrischer Energie bietet.

Abstract

The Master’s thesis was prepared for the research project „Smart Power Hamburg“ at the Center for Demand Side Integration of the Hamburg University of Applied Sciences. The aim was to identify former civil defence buildings with great potential for conversions to so called „energy bunker“. The standard configuration consists of a heat storage, a solar thermal system, a combined heat and power plants as well as a hot water boiler. The selected buildings form a bunker network as virtual power plant for decentralised, efficient and flexible energy supply.

There are currently 10 bunkers in Hamburg with a storage volume of 22 . 500 m 3 and a capacity of 1 . 236 M W h, whose potential can be assessed as high for a conversion. Using the example of a standard bunker, a simulation model has been created. The combined heat and power plant with a nominal thermal capacity of 2 , 5 M W offers the best conditions for an efficient heat and power supply.

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Symbole, Einheiten und Indices

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Indices

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

2.1. Aufbau eines Smart Grid
2.2. Einbindung eines Wärmespeichers mit externen Beladeeinheiten in ein Wärmenetz
2.3. Einteilung von Blockheizkraftwerken
2.4. Aufbau und Nutzleistungsbilanz durch Einstrahlung und Wärmever- luste eines Flachkollektors
2.5. Charakteristische Wirkungsgradkurven von Flach- und Vakuumröh- renkollektoren in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen der Absorber- und Umgebungstemperatur
2.6. Vakuumröhrenkollektor mit direkter Durchströmung und als Heatpipe
2.7. Anordnung der Kollektorreihen nach dem Tichelmann-System
2.8. Schnittansicht eines Flammrohr-Rauchrohrkessels
2.9. Darstellung eines vermaschten Wärmenetzes
2.10. Verläufe der Wärmelast, Außentemperatur sowie Vorlauf- und Rück- lauftemperatur für das Jahr 2012 im Hamburger Stadtgebiet nördlich der Elbe
2.11. Ausschnitt der Hochspannungsnetzkarte von Hamburg
2.12. Typischer Lastgang für Strom mit Handelsprodukten
2.13. Geografische Verteilung der regionalen und überregionalen Hochdruck- leitungen des Erdgasnetzes in Hamburg

3.1. Flakbunker am Heiligengeistfeld in Hamburg
3.2. Innenansicht eines Zombeck-Turmbunkers
3.3. Klotzbunker in der Papenstraße 137 in Hamburg
3.4. Standortabhängige Verteilung von Zivilschutzanlagen in Hamburg (Aus- zug aus einer Datenbank der IMIV)
3.5. Ausschnitt aus der Wärmenetzkarte von Hamburg mit Bunkerstand- orten und Entfernungsradien von 50 und 100 Metern
3.6. Kartenausschnitt für Erdgas-Hochdruckleitungen in Hamburg mit Bun- kerstandorten und Entfernungsradien von 500 und 1.000 Metern
3.7. Mindestabstände für Speichertanks zwischen Kolonnen, Behältern und Wänden
3.8. Draufsicht und Abmessungen des Bunkergebäudes und des Wärme- speichers mit Dämmung
3.9. Seitenansicht und Abmessungen des Bunkergebäudes und Wärme- speichers

4.1. Verfahrensfließbild der Standardkonfiguration eines Energiebunkers
4.2. Geordnete Wärmelastkurve des Wärmenetzes am Bunkerstandort mit Analyseszenarien durch unterschiedliche Leistungsgrößen der Block- heizkraftwerke
4.3. Hierarchie der Initialisierungsskripte
4.4. Wärmespeicher mit Schichteinteilung und externen Anschlussstutzen der Speicherkreisläufe
4.5. Grafische Ermittlung der mittleren Drehzahl der Pumpe
4.6. Wirkungsgrade von Elektromotoren nach IEC 60034-
4.7. Reynoldszahl in Abhängigkeit von Förderstrom und Rohrgeometrie
4.8. Aufbau und Bezeichnungen der Teilkomponenten einer Vakuumröhre eines Röhrenkollektors
4.9. Aufstellfläche, Ausrichtung und Anordnung der Kollektorfelder auf dem Dach des Bunkergebäudes
4.10. Berechnung des Mindestabstands zwischen den Kollektorreihen in Ab- hängigkeit der Modulhöhe, des Aufstell- und Sonnenstandswinkels
4.11. Kollektorwirkungsgrad in Abhängigkeit von Einstrahlung und Tem- peraturdifferenz zwischen Kollektor und Umgebung
4.12. Anordnung der Komponentenblöcke des Hauptmodells
4.13. Externe und interne effektive Massenströme des Wärmespeichers mit N Schichten
4.14. BHKW-Blockschaltbild des Simulink-Modells

5.1. Vorlauftemperatur des Speichers für alle drei Szenarien
5.2. Schichttemperatur der Schichten 1, 4, 7, 10, 13, 15 für Szenario 1
5.3. Schichttemperatur der Schichten 1, 4, 7, 10, 13, 15 für Szenario 3
5.4. Teilausschnitt der Schichttemperatur der Schichten 1, 4, 7, 10, 13 und 15 für Szenario
5.5. Ausschnitt der Temperatur der Schichten 1, 7 und 15 mit BHKW- Eintrag (ohne Last und Kollektor) für Szenario 1 und
5.6. Wärmeverluste des Speichers für alle Szenarien und Wärmeleistung
des Kollekorsystems
5.7. VL- und RL-Temperatur des Kollektors für Szenario 1 und
5.8. Wärmeleistung des Kollekorsystems
5.9. Wirkungsgrad des Kollekorsystems
5.10. Thermische Leistung des BHKW für alle Szenarien
5.11. Ausschnitt der thermische Leistung des BHKW im Teillastbereich für Szenario
5.12. Lastmassenstrom und BHKW-Massenströme der drei Szenarien
5.13. Thermische Leistung des HWE für alle Szenarien
5.14. Teilausschnitt der thermische Leistung des HWE für alle Szenarien
5.15. Teilausschnitt der thermische Leistung des HWE für Szenario 3 mit und ohne Anpassung der VL- und RL-Temperatur des Wärmenetzes
5.16. Gesamte Brennstoffleistung des BHKW und HWE für alle drei Sze- narien
5.17. Gesamte Brennstoffleistung des BHKW und HWE für alle Szenarien
5.18. Elektrische Leistung der Komponentenpumpen für Szenario
5.19. Elektrische Gesamtleistung der Pumpen für alle drei Szenarien

A.1. Wärmenetzkarte mit konversionsfähigen Bunkeranlagen
A.2. Wärmenetzkarte mit Bunkerstandorten der Vorauswahl
A.3. Schichttemperatur der Schichten 1, 4, 7, 10, 13, 15 für Szenario 2
A.4. Teilausschnitt der Schichttemperatur der Schichten 1, 4, 7, 10, 13 und 15 für Szenario 2
A.5. Rücklauftemperatur des Speicher-, BHKW- und Kollektorkreislaufs aus der untersten Speicherschicht für alle Szenarien
A.6. Vorlauftemperatur des BHKW für alle Szenarien
A.7. Elektrische Leistung des BHKW für alle Szenarien
A.8. Elektrische Leistung des BHKW im Teillastbereich für Szenario 3
A.9. Temperaturdifferenz zwischen Speicher-VL und Wärmenetz
A.10.Massenstrom des Kollektors, BHKW und Speichers für Szenario 3
A.11.Wärmeleistung des Speichers, HWE und Wärmenetzes für Szenario 1
A.12.Wärmeleistung des Speichers, HWE und Wärmenetzes für Szenario 3

Tabellenverzeichnis

2.1. Einteilung, Übertragungsspannung und Reichweite der Spannungs- ebenen in Deutschland

3.1. Ausschnitt aus der neuerstellten Datenbank für Konversionseigen- schaften von ausgewählten Hamburger Zivilschutzgebäuden
3.2. Verteilung der Anzahl von Objekten in Potenzialkategorien nach den Kriterien für die Gebäudebewertung
3.3. Einordnung der Zivilschutzgebäude in Potenzialkategorien für die Stand- ortbewertung
3.4. Zusammenfassung aller konversionsfähigen Bunkeranlagen mit Infor- mationen zu Standort, Nutzung und Abmessungen
3.5. Einschätzung des Potenzials der Bunkerstandorte für die Anbindung an das Mittelspannungsnetz
3.6. Zusammenfassung der Bewertung für die Anbindung der Bunkerge- bäude an die Netzinfrastruktur
3.7. Zusammenfassung der Speicherkapazitäten des Bunker-Netzwerks . .

4.1. Kennwerte der Lastdaten mit Wärmeleistung, Massenstrom sowie Außen-, Vorlauf- und Rücklauftemperatur
4.2. Experimentell ermittelte Korrekturfaktoren für die Strahlungsleistung in Abhängigkeit von Azimutausrichtung und Anstellwinkels von So- larkollektoren
4.3. Wesentliche Ergebnisse der Auslegungsrechnung des Wärmespeicher- Subskriptes
4.4. Wesentliche Ergebnisse der Auslegungsrechnung des Solarkollektor- Subskriptes
4.5. Wesentliche Ergebnisse der Auslegungsrechnung des Blockheizkraftwerk- Subskriptes

1. Einleitung

1.1. Motivation

Die Bundesregierung hat im Jahr 2010 ein Energiekonzept verabschiedet, das die energiepolitische Ausrichtung für Deutschland bis 2050 beschreibt. Nach der Kern- schmelze in Fukushima im März 2011 wurde das Konzept überarbeitet, um die Um- setzung der Maßnahmen zu beschleunigen. Im Fokus stehen dabei insbesondere der Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE) und Netze sowie die Energieeffizienz von Verbrauchern. Die Hauptziele bis zum Jahr 2050 bestehen darin, den Strombedarf des Landes zu 80 % aus EE zu decken sowie die Treibhausgasemissionen um mindes- tens 80 % (bezogen auf 1990) und den Primärenergieverbrauch um 50 % (bezogen auf 2008) zu reduzieren [BMU14].

Für eine Umsetzung der genannten Ziele wird seit geraumer Zeit u.a. der Ausbau aus fluktuierenden Energiequellen wie Wind und Sonne gefördert. Durch den großen Zuwachs von Windenergie- und Photovoltaikanlagen resultieren jedoch auch zahl- reiche Probleme [Kon09, S. 5f.]. So ist bspw. der zeitliche Leistungsverlauf dieser Anlagen zum größten Teil nicht synchron mit der Verbraucherlast, was wiederum zu Instabilitäten des Übertragungsnetzes führen kann. Klassische Großkraftwerke sind aufgrund ihrer Trägheit nicht auf kurzfristige Leistungsänderungen ausgelegt. Aus diesem Grund ist ein Energieversorgungskonzept notwendig, welches flexibel und ef- fizient auf den Strom- und Wärmebedarf der Verbraucher reagieren kann [Kon09, S. 215f.].

Das Verbundprojekt “Smart Power Hamburg” (SPH)1 nimmt sich dieser Problema- tik an. Es wird von den Projektpartnern des Center for Demand Side Integration (C4DSI) der HAW Hamburg, des städtischen Energieversorgers Hamburg Energie (HE) und der Rheinisch-Westfälisch Technischen Hochschule Aachen (RWTH) um- gesetzt und im Rahmen des Förderprogramms “EnEff:Wärme” vom Bundesminis- terium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert [Ham11b]. Kernziel des Projektes ist die Entwicklung innovativer Energieeffizienzdienstleistungen in Form eines Verbundes von städtischen Liegenschaften, die über gekoppelte Wärme- und Stromerzeugung (KWK) effizienter betrieben werden und Energiedienstleistungen für Dritte anbieten können. Dazu werden städtische Infrastrukturen als Energieer- zeuger, -verbraucher und -speicher intelligent miteinander vernetzt [BMW11]. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem sogenannten Smart Grid. Im Falle eines Unterangebotes aus EE kann mithilfe von dezentralen Blockheizkraftwerken (BHKW) der Strombedarf gedeckt werden. BHKW verfügen über einen großen Leis- tungsbereich, innerhalb dessen die benötigte Leistung in kürzester Zeit abgerufen werden kann. Zusätzlich arbeiten sie nach dem KWK-Prinzip, um neben elektri- scher auch thermische Energie bereitstellen zu können. Um Erzeugung und Ver- brauch der Nutzwärme zeitlich zu entkoppeln, muss sie zwischengespeichert werden [Zah13, S. 195f.].

Die vorliegende Arbeit ist Bestandteil des Teilprojekts (TP) 4 “Speicherkonzepte”. Dabei werden drei verschiedene Wärmespeichertypen untersucht, die als Pufferspei- cher in die bestehende städtische Infrastruktur eingebunden werden sollen. Dazu zählen neben Schwimmbädern und Wärmenetzen auch ehemalige militärische Bun- keranlagen [Ham11c]. Im Jahr 2013 wurde bereits ein erstes Bunkerkonzept im Zu- ge der Internationalen Bauaustellung (IBA)2 Hamburg von den Unternehmen der IBA Hamburg GmbH und Hamburg Energie GmbH umgesetzt. Der ursprüngliche Flakbunker im Hamburger Stadtteil Wilhelmsburg wird heute als Energiebunker genutzt. Kern des Bunkers bildet ein 2.000 m 3 großer Wärmespeichertank, der aus Solarkollektoren (SK) auf dem Dach, einem BHKW und einer Holzhackschnitzel- Feuerungsanlage sowie der Abwärme aus einem nahegelegenen Industriewerk ge- speist wird. Das BHKW und eine PV-Anlage produzieren zusätzlich noch elektrische Energie [Ham11a]. In der Stadt Hamburg existieren noch weitere ehemalige Zivil- schutzbunker, die eventuell für eine ähnliche Konzeptionierung in Frage kommen.

1.2. Ziele und Grenzen

Der Fokus der Masterthesis ist die Ermittlung weiterer Wärmespeicherpotenziale in ehemaligen Militärschutzbunkern in Hamburg. Die konkrete Fragestellung lautet:

Wie viel thermische Energie in Form von Wärme, bzw. wie viel Speicher- volumen kann maximal in die Hamburger Bunkerinfrastruktur integriert werden, um ein innerstädtisches Wärmespeicher-Netzwerk aufbauen zu k ö nnen?

Die Erstellung eines Simulationsmodells des Speichernetzwerks auf Basis der iden- tifizierten Bunker ist ebenfalls Bestandteil der Arbeit. Dazu wird der Wärmespei- cher innerhalb des Bunkergebäudes um Erzeugungskomponenten wie Solarkollekto- ren (SK), Blockheizkraftwerke (BHKW) und Spitzenlastkessel in Form eines Heiß- wassererzeugers (HWE) erweitert. Diese Standardkonfiguration wird nachfolgend als Energiebunker bezeichnet. Die statischen Ergebnisse aus der Bunkerkonversion werden in ein zeitgesteuertes Modell in Matlab/Simulink3 übertragen und für ver- schiedene Last- bzw. Leistungsprofile ausgewertet. Dies hat den Vorteil, dass das Modell für weiterführende Untersuchungen in die Gesamtsimulation des Projektes integriert werden kann. Zusätzlich können die Energieflüsse über ein Bezugsjahr im gesamten Netzwerk dargestellt werden, um eventuelle Schwachstellen eruieren zu können.

Da es sich bei der Ausarbeitung um eine technische Potenzialabschätzung im Rah- men einer Vormachbarkeitsstudie handelt, spielen wirtschaftliche Aspekte nur eine untergeordnete Rolle. Der Fokus liegt auf einer technisch machbaren Umsetzung der Energiebunker, mit dem Ziel einer effizienten und maximalen Leistungsausbeute.

1.3. Methodik und Randbedingungen

Im ersten Abschnitt der Ausarbeitung werden die Grundlagen erläutert, die zum Ver- ständnis des Modells beitragen sollen. So werden u.a. die Funktions- und Betriebs- weisen von Wärmespeichern, BHKW und weiteren Energieerzeugern beschrieben. Grundlage für den Betrieb eines Energiebunkers bildet die vorhandene Netzinfra- struktur in Hamburg, die mit dem Bunker kommuniziert. Aufgrund dessen werden die Anforderungen für eine Anbindung an das Wärme-, Strom- und Erdgasnetz betrachtet. Anschließend wird die Arbeit in folgende Arbeitspakete (AP) unterglie- dert:

AP 1: Identifizierung von potentiellen Zivilschutzbunkern und Ermittlung der maximalen Speicherkapazität der ausgewählten Energiebunker:

- Recherche zu existierenden Bunkeranlagen in Hamburg
- Erstellung einer Datenbank
- Festlegen von Auswahlkriterien, wie z.B.:
- Gebäudefaktoren (Art des Bunkers, Größe, Zustand, ...)
- Nutzungsart und Nutzungsgrad (leerstehend, Teilnutzung, ...)
- Entfernung und Einbindung von Wärme-, Strom und Erdgasnetzen
- Standortbedingungen (Lage, Umbauung, ...)
- Konversionseigenschaften des Gebäudes (Anpassung, ...)
- Bedingungen für den Einsatz von Strom- und Wärmeerzeugern
- Auswahl von potentiell nutzbaren Bunkeranlagen durch selektive Dezimierung anhand der genannten Faktoren
- Beschaffung detaillierter Informationen zu den Auswahlbunkern, wie Bunker- geometrien usw.
- Berechnung der Speichervolumina und maximalen Speicherkapazitäten des Energiebunker-Netzwerks

AP 2: Modellierung eines ausgewählten Zivilschutzgebäudes als Energiebunker auf Basis von Matlab/Simulink:

- Auswahl eines Standardbunkers aus dem Bunker-Netzwerk mit den für eine Modellierung benötigten Informationen
- Beschaffung und Anpassung von Eingangsdaten und -parametern, wie z.B. Wetterdaten und Lastprofilen
- Definition der Systemkonfiguration (Aufbau, Betriebsweise usw.) und der Si- mulationsszenarien
- Berechnung und Modellierung des Energiebunkers mit Matlab/Simulink nach folgenden Faktoren:
- Einfache Parametrierung der Eingangsdaten um Übertragbarkeit zu ge- währleisten
- Erstellung von Subsystemen für die einzelnen Hauptkomponenten um Einbindung in andere Modelle zu ermöglichen
- Vernetzung der Subsysteme zu einem Hauptsystem
- Auswertung der Simulationsszenarien

2. Grundlagen

Im Kapitel Grundlagen wird der Zusammenhang zwischen dem Begriff Smart Grid und einem Energiebunker-Netzwerk dargestellt sowie die Komponenten einer ge- wählten Standardkonfiguration grundlegend erklärt und optimale Systemparameter für die Modellierung definiert. Für die Bewertung der Konversionsfähigkeit von Bun- keranlagen ist u.a. auch die Netzinfrastruktur in Hamburg entscheidend, die in einem weiteren Kapitel beschrieben wird. Da im weiteren Verlauf des Forschungsprojek- tes die Betriebsweise der Komponenten von Interesse ist, die zu einem Großteil von der Preisbildung des Strom-, Wärme- und Erdgasmarktes abhängig ist, werden die grundsätzlichen Preisregularien der Energienetze ebenfalls erläutert.

2.1. Smart Grid und die Bedeutung von Wärmespeichern

Das bestehende elektrische Energiesystem hat sich in der Vergangenheit als Groß- technologie mit zentraler Ausrichtung ausgebildet. Seit einigen Jahren kommen je- doch immer mehr dezentrale Erzeugungsanlagen zum Einsatz, die u.a. aufgrund der energiepolitischen Ausrichtung immer weiter in den Fokus rücken. Der ökologische und ökonomische Umgang mit Energie aus zentralen und dezentralen Erzeugern er- fordert ein intelligentes Energieversorgungssystem. Die Normungsroadmap der Deut- schen Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (DKE) nennt fol- gende Definition für ein intelligentes Netz bzw. Smart Grid [VDE10, S. 12]:

„Der Begriff Smart Grid (Intelligentes Energieversorgungssystem) um- fasst die Vernetzung und Steuerung von intelligenten Erzeugern, Spei- chern, Verbrauchern und Netzbetriebsmitteln in Energieübertragungs- und verteilungsnetzen mit Hilfe von Informations- und Kommunikations- technik (IKT). Ziel ist auf Basis eines transparenten, energie- und kos- teneffizienten sowie sicheren und zuverlässigen Systembetrieb die nach- haltige und umweltverträgliche Sicherstellung der Energieversorgung.“

Im Wesentlichen wird also eine verbesserte Koordination der Stromerzeugung unter Einbeziehung einzelner großer und vieler kleiner Erzeuger, elektrischen und ther- mischen Speichern sowie ein weitaus umfangreicheres Lastmanagement angestrebt (siehe Abbildung 2.1). Das Lastmanagement oder Demand Side Management (DSM)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.1.: Aufbau eines Smart Grid [Sma13]

steuert in diesem Zusammenhang gezielt die Nachfrage der angeschlossenen Verbrau- cher. Zu Zeitpunkten an denen der Strom besonders günstig ist und/oder wenn aus- reichend elektrische Energie aus Erneuerbaren Energien (EE) zur Verfügung steht, werden flexible Verbraucher aktiviert und im gegensätzlichen Fall deaktiviert. Mit einem effizienten DSM wird außerdem dazu beigetragen die Netzfrequenz stabil zu halten [Bun11, S. 11f.].

Da sich in Zukunft der Betrieb von thermischen Kraftwerken hauptsächlich auf die Deckung der Residuallast beschränken wird, d.h. auf die elektrische Last abzüg- lich des Anteils aus EE, müssen diese weitaus flexibler und dynamischer betrieben werden als es bisher der Fall war. Aus diesem Grund müssen alle großen und klei- nen thermischen Kraftwerke auf KWK-Basis die anfallende Nutzwärme zeitweilig in Wärmespeicher auslagern können. Ein Netzwerk aus Energiebunkern, die in Form eines virtuellen Kraftwerks miteinander gekoppelt sind und zentral gesteuert wer- den, kann dazu beitragen, große elektrische und thermische Leistungen in das Netz einzuspeisen und mithilfe eines Speichers sowohl Wärme als auch Strom flexibel und effizient bereitzustellen.

2.2. Systemkomponenten des Energiebunkers

In der vorliegenden Arbeit wird sich auf eine Standardkonfiguration der System- komponenten beschränkt, die eine Adaption auf jeden Zivilschutzbunker des Netz- werks zulässt. Der Schwerpunkt liegt auf einem Wärmespeicher (WS), der sich im Innern des Bunkers befindet und ein hohes Speichervolumen zur Verfügung stel- len soll. Dieser wird von Blockheizkraftwerken (BHKW) gespeist, die aufgrund von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zeitgleich Strom- und Wärme bereitstellen können. Differenzen zwischen den Vorlauftemperaturen bzw. der Wärmeleistung des Ener- giebunkers und dem Wärmebedarf des Netzes werden durch einen Spitzenlastkessel, im Folgenden Heißwassererzeuger (HWE) genannt, ausgeglichen. Ein HWE kann bei kontinuierlicher Betriebsbereitschaft mehr oder weniger synchron zum Speicher- vorlauf die Leistung des Wärmeträgermediums erhöhen. Um den Leistungsgrad des Bunkers zu steigern, werden zusätzlich Solarkollektoren (SK) auf dem Dach instal- liert, die ebenfalls direkt in den Speicher einspeisen. Der Speicher selbst ist mit dem am Bunkerstandort vorhandenen Wärmenetz verbunden. Prinzipiell sind auch wei- tere Erzeuger denkbar, die wie im Bunkerkonzept in Wilhelmsburg zum Teil bereits umgesetzt wurden (Vgl. [Ham11a]). So kann z.B. auch Abwärme eines nahegele- genen Industrieunternehmens genutzt werden, oder aber das Fernwärmenetz selbst nutzt den Wärmespeicher als Puffer, um die angeschlossenen Großkraftwerke fle- xibler betreiben zu können. Die Wand- und Dachflächen eines Bunkers bieten sich nicht nur für die Installation von solarthermischen Anlagen an, sondern auch für PV-Systeme. Die Standardkonfiguration des Simulationsmodels kann im späteren Verlauf des Forschungsprojektes optional um einzelne Erzeugerkomponenten ausge- tauscht oder erweitert werden.

2.2.1. Wärmespeicher

Die Technologie der KWK ermöglicht bekanntermaßen einen, im Vergleich zur ge- trennten Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie, höheren Brennnstof- fausnutzungsgrad, d.h. die zugeführte Brennstoffleistung wird zu einem höheren Grad in Nutzleistung umgesetzt. Nachteilig wirkt sich die gekoppelte Erzeugung dagegen auf die Flexibilität des Einsatzes der thermischen Kraftwerke aus. Da ge- rade im Winter und in den kälteren Monaten der Übergangszeit die nachgefragte Heizlast die Fahrweise der Erzeuger vorgibt (wärmegeführte Betriebsweise), ist hier neben wirtschaftlichen Verlusten auf der Stromseite auch die Einbindung in das DSM gefährdet. Wie bereits in Kapitel 2.1 erläutert, ist eine flexible Fahrweise der konventionellen Erzeuger in Zukunft zwingend notwendig. Wärmespeicher für das städtische Wärmeverteilungsnetz können eine geeignete Lösung sein, da sich mit ihrer Hilfe die Stromproduktion ganz oder teilweise von der Wärmenachfrage ent- koppeln ließe.

2.2.1.1. Funktionsweise und genereller Aufbau

Wärmespeicher werden in den angestrebten Größenordnungen von mehr als 1.000 Kubikmetern häufig als Verdrängungsspeicher ausgeführt. Sie speichern thermische Energie indem bspw. erwärmtes Wasser aus den Wärmetauschern der BHKW oder der Solarthermieanlage, das sich im Speicherbehälter befindende kalte Wasser ver- drängt. Im umgekehrten Sinne verhält es sich beim Entladevorgang, wo warmes Wasser im Speicher durch kaltes Rücklaufwasser aus dem Wärmenetz ersetzt wird. Die sich im Behälter befindende Wassermasse bleibt bei Belade- wie Entladevorgang immer konstant.

Für die Speicherung von Wärme kann auf der Basis des Speicherprinzips generell zwischen drei verschiedenen Arten unterschieden werden [FK12, S. 10f.]:

- Sensible Wärmespeicher: Sie verändern beim Lade- oder Entladevorgang ihre „fühlbare“ Temperatur.
- Latentwärmespeicher: Sie verändern beim Lade- oder Entladevorgang nicht ihre „fühlbare“ Temperatur, sondern das Wärmespeichermedium ändert seinen Aggregatzustand. Meistens ist das der Übergang von fest zu flüssig (bzw. um- gekehrt). Das Speichermedium kann über seine Latentwärmekapazität hinaus be- oder entladen werden, was erst dann zu einer Temperaturerhöhung führt.
- Thermochemische Wärmespeicher oder Sorptionsspeicher (Silicagel oder Zeolithe): Sie speichern die Wärme mit Hilfe von endo- und exothermen Reaktionen.

Zudem kann zwischen offenen, im Erdreich eingebauten sogenannten Aquiferspei- chern und den üblichen Behälterkonstruktionen unterschieden werden. Aufgrund der erforderlichen Einbindung in bestehende Wärmesysteme, die Heißwasser als Träger- medium verwenden, und der Unterbringung in Bunkeranlagen ist eine sensible Wär- mespeicherung in meist zylindrischen Speichertanks aus Stahl zu bevorzugen [FK12, S. 30 und 69]:

Wegen der thermodynamischen Eigenschaften des Wassers und der angestrebten Speichertemperaturen kann grundsätzlich zwischen atmosphärischen Wärmespei- chern (maximale Temperatur des gespeicherten Wassers < 100 ◦ C) und Druck- wärmespeichern (Temperatur des Speicherwassers > 100 ◦ C) unterschieden werden. Durch eine bestimmte Anordnung von Temperaturzonen ist es bis zu einem ge- wissen Grad möglich, drucklose Wärmespeicher mit einer Speichertemperatur über 100 ◦ C zu betreiben. Diese und Druckspeicher werden hier jedoch nicht weiter be- trachtet, da die Erzeugerkomponenten des Energiebunkers Vorlauftemperaturen von über 100 ◦ C nicht oder nur äußerst selten erreichen, so dass eine druckbehaftete Aus- legung des Tanks wirtschaftlich nicht zu vertreten wäre. Zudem ist auch die statisti- sche Relevanz der benötigten Wärmenetz-Wasservorlauftemperatur von Bedeutung. So werden bspw. in einem Wärmenetz mit einer Auslegung auf 135 ◦ C bei einer Außentemperatur von 15 ◦ C in 95 Prozent aller Jahresstunden nur Vorlauftem- peraturen von maximal 110 ◦ C oder niedriger benötigt [VEWA11, S. 16f.]. Neben der grundlegenden Auswahl des Speicherkonzepts hinsichtlich der Wahl der Spei- cherauslegungstemperatur ist zu berücksichtigen, inwieweit der Wärmespeicher in das bestehende hydraulische Konzept des Wärmenetzes eingebunden werden kann. Hieraus kann eine Unterscheidung in eine hydraulisch direkte oder indirekte Ein- bindung abgeleitet werden. Die daraus resultierenden Vor- und Nachteile werden in Kapitel 2.2.1.3 genauer erläutert.

Neben der bereits genannten Flexibilisierung des Energieversorgungsnetzes haben im Wärmenetz eingebundene Wärmespeicher folgende Vorteile [VEWA11, S. 21f.]:

- Große Speicher ermöglichen einen kompletten Stillstand ausgewählter Erzeu- ger im Wärmenetz, z.B. an Wochenenden, an denen in der Regel der Strompreis niedriger ist als an Werktagen.
- Ein WS kann die Nutzung teurerer Wärmequellen (bspw. Heißwassererzeuger) zur Deckung der Wärmelastspitzen reduzieren.
- Ein Speicher kann die maximal notwendige Wärmeleistung reduzieren, wenn er für diesen Zweck am „kältesten Tag“ eingesetzt wird.
- Ein druckloser WS kann der Druckhaltung im Wärmenetz dienen.
- Dezentrale Speichereinheiten können im gesamten Fernwärmenetz eingesetzt werden, vorausgesetzt die Anschlussbedingungen lassen dies zu.
- Speichernahe Wärmeerzeugung bietet den Vorteil, dass hohe thermische Leis- tungen mit geringen Verlusten erreicht werden. Zudem kann auf einem Tem- peraturniveau gespeichert werden, dass von der außentemperaturabhängigen Netztemperatur unabhängig ist.

2.2.1.2. Verdrängungswärmespeicher in atmosphärischer Ausführung

Ein Verdrängungswärmespeicher ist in der Regel nicht homogen durchmischt, son- dern das heißere und das kältere Wasser bleiben wegen der temperaturbedingten Dichteunterschiede von einander getrennt. Da warmes Wasser eine geringere Dich- te als kaltes Wasser hat, befindet sich die Schicht mit der höchsten Temperatur im oberen Teil des Speichers. Von dort aus kann in das Wärmenetz eingespeist werden, während von unten kaltes Wasser aus dem Netzrücklauf nachströmt. Eine Schichtspeicherung ist besonders bei externen Erzeugern wie Blockheizkraftwerken und Solarkollektoren geeignet, da über Beladestutzen in unterschiedlichen Höhen die Vorlauftemperatur gezielt in die entsprechende Schicht eingespeist werden kann und somit die Nutztemperatur des Speichers schneller erreicht wird [Vie08, S. 66]. Zur Vermeidung von hohen Strömungsgeschwindigkeiten, die eine Vergrößerung der Trennzonen zwischen den Schichten und damit eine Durchmischung bewirken kön- nen, werden die Ein- und Ausspeiseleitungen mit Diffusoren versehen [VEWA11, S. 21f.].

Bei Speichertemperaturen unterhalb von 100 ◦ C kann der Speicherbehälter als druck- loser atmosphärischer Speicher ausgeführt werden. Die Vorteile einer solchen Aus- führung ergeben sich aus den geringeren Anforderungen an die Festigkeitsauslegung eines solchen Tanks [VEWA11, S. 16]. Er unterliegt bspw. nicht den hohen Anfor- derungen der Druckgeräterichtlinie, die für Drücke ab 1,5 bar gilt (Vgl. [Rat97]).

Die zu wählende Behälterwandstärke ergibt sich lediglich aus dem statischen Wasser- druck am Boden des Behälters entsprechend dem maximalen Füllstand im Behälter sowie aus der Berücksichtigung der Temperaturwechselbeanspruchung durch die sich verschiebende Grenzzone zwischen heißem und kaltem Wasser. Daraus ergibt sich eine abnehmende Wandstärke vom Boden in Richtung Behälterdeckel. Ein weite- rer wesentlicher Vorteil des drucklosen Speichers ergibt sich daraus, dass durch eine Einbindung zwischen Vor- und Rücklaufpumpe eine einfache Kopplung des Wär- mespeichers mit der Druckhaltung des Wärmenetzes möglich ist. Auf ein zusätz- liches Druckhaltesystem kann somit verzichtet werden. Dabei entspricht der stati- sche Druck der Wassersäule im Speicherbehälter dem Ruhedruck des Netzes [FK12, S. 30f.]. Ein Nachteil eines drucklosen Wärmespeichers ergibt sich aus der Tatsache, dass Vorlauftemperaturen über 100 ◦ C nicht aus diesem abgedeckt werden können. Hierfür ist eine Nachheizung (Spitzenlastkessel) erforderlich.

2.2.1.3. Hydraulische Anbindung

Häufig wird für atmosphärische Speicher eine Anordnung parallel zum Wärmenetz gewählt (siehe Abbildung 2.2). Der atmosphärische Speicher kann dann in seinen Dimensionen frei festgelegt werden. In diesem Fall ist jedoch zu beachten, dass die Höhe des Wasserinhaltes im Speicher nicht niedriger ist, als es dem Ruhedruck des Systems entspricht. Andernfalls müssen zusätzliche Maßnahmen zur Drucktrennung durchgeführt werden, die wiederum einen großen technischen und finanziellen Auf- wand bedeuten. Darüber hinaus müssen im Falle einer Drucktrennung die sich erge- benden Drosselverluste berücksichtigt werden. Letztere könnten vermieden werden, wenn der Speicher hydraulisch vollkommen vom Netz entkoppelt und dieser indi- rekt über einen Wärmetauscher mit dem Heiznetz verbunden wird. Dies würde ne- ben dem hohen technischen Aufwand aufgrund von leistungsstarken Wasser-Wasser- Wärmetauschern zu Grädigkeitsverlusten führen, was wiederum größere Wärmever- luste bedeutet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.2.: Einbindung eines Wärmespeichers mit externen Beladeeinheiten in ein Wärmenetz

Nach einer Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile wird für die Energiebunker ein atmosphärischer Verdrängungsspeicher mit einer direkten Anbindung an das Wärmenetz als hydraulische Insel empfohlen.

2.2.2. Kraft-Wärme-Kopplung und Blockheizkraftwerke

Herkömmliche fossil befeuerte Kraftwerke nutzen nur 30 bis 40 % der eingesetzten Primärenergie zur Stromerzeugung und die übrige Energie wird in Form von Abwär- me an die Umgebung abgegeben. Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) sieht Stromerzeugung mit paralleler Nutzung der entstehenden Abwärme zu Heiz- zwecken vor. So kann der Brennstoffverbrauch und damit die Treibhausgasemissio- nen für die Erzeugung von Strom und Wärme signifikant reduziert werden. Das Leistungsspektrum von KWK-Anlagen reicht von Heizkraftwerken im Megawatt- Bereich, welche die Abwärme in Fernwärmenetze einspeisen, bis zu sogenannten Mini-KWK-Anlagen mit wenigen Kilowatt Leistung für den Einsatz in kleinen Ge- werbebetrieben oder zur privaten Nutzung [Sch10, S. 1f.].

Aktuell beträgt der Anteil der KWK-Stromerzeugung an der gesamten Nettostromer- zeugung in Deutschland rund 19 %. Die Bundesregierung hat beschlossen, durch Zusatzvergütung und andere Fördermaßnahmen den KWK-Anteil an der Stromer- zeugung bis zum Jahre 2020 auf 25 % zu erhöhen. Durch den flächendeckenden Einsatz von Wärmespeichern könnte das KWK-System flexibler agieren und einen wesentlich höheren Anteil der notwendigen Wärme gekoppelt erzeugen. Prognosen gehen davon aus, dass im Jahr 2030 bis zu 88 % der Wärmelast aus KWK-Erzeugung bereitgestellt werden können [Pro11, S. 10f.].

Der Großteil der KWK-Leistung kommt aus Heizkraftwerken, die in der Regel ein Fernwärmenetz versorgen und gleichzeitig Strom produzieren. Dabei kommen im großen Leistungsbereich (Megawatt) meist Gas- und Dampfturbinenanlagen mit Wärmeauskopplung zum Einsatz. Im kleinen bis mittleren Leistungsbereich kom- men neben Brennstoffzellen und Mikro-Gasturbinen häufig sogenannte Blockheiz- kraftwerke (BHKW) zum Einsatz [Sch10, S. 7f.]. In Abbildung 2.3 ist die Einteilung von BHWK nach dem Motortyp, dem Kraftstoff und der Betriebsweise dargestellt. Im Normalfall bestehen BHKW aus einem Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt, sowie aus Anlagen zur Abwärmenutzung. Die Abwärme des Motors wird in drei unterschiedlichen Kühlstufen über Wärmetauscher an den Heizkreislauf abgege- ben. Diese Kühlstufen sind Motor- und Schmierölkühlung sowie die Abgasabwärme. Neben konventionellen fossilen Kraftstoffen wie Erdgas oder Heizöl können KWK- Anlagen auch mit Brennstoffen aus regenerativen Quellen betrieben werden [Sch10, S. 55f.].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.3.: Einteilung von Blockheizkraftwerken [Jag03, S. 1f.]

In der Regel werden KWK-Anlagen, die ein Fernwärmenetz versorgen, wärmege- führt betrieben. Das bedeutet, dass die Leistung des Kraftwerks an den aktuellen Wärmebedarf angepasst wird. Der Strom wird somit immer nach der Wärmenach- frage produziert. Im stromgeführten Betrieb wird die Leistung der KWK-Anlage der Stromnachfrage angepasst. Die Wärme wird also immer dann produziert wenn Strombedarf vorhanden ist. Somit muss die Wärme in vielen Fällen zwischen der Erzeugung und dem Verbrauch gespeichert werden [ASU10, S. 16f.]. Das betrifft insbesondere die Einbindung von mehreren BHKW, die innerhalb eines virtuellen Kraftwerks zusammengefasst und zentral gesteuert werden. Die Motoren werden in diesem Fall netzgeführt betrieben, um Systemdienstleistungen wie bspw. die Bereit- stellung von Ausgleichsenergie (Minutenreserve) aber auch Spitzenlastleistung anbie- ten zu können [BMU13, S. 117f.]. Technisch sind die Motoren in der Lage innerhalb weniger Minuten ihre Nennleistung bereitzustellen. Da sowohl Ausgleichsenergie als auch Spitzenlastleistung eine höhere Vergütung versprechen, können die BHKW trotz geringerer Betriebsstunden, wie es bei der Grundlastabdeckung im privaten Haushalten der Fall ist, sogar wirtschaftlich betrieben werden. Der größte Vorteil liegt jedoch in der Flexibilisierung des Gesamtsystems, sowohl auf der Strom- als auch auf der Wärmeseite in Verbindung mit einem Wärmespeicher. Zum einen kann die Betriebszeit der Motoren verlängert werden und zum anderen lässt sich damit die Wärmeerzeugung dem Lastgang der Wärmeverbraucher anpassen. Ein autarkes Wärmenetz benötigt jedoch zusätzlich ein Backup- bzw. Spitzenlasterzeuger [Sch10, S. 55f.].

BHKW stehen in Leistungsgrößen von wenigen Kilowatt bis hin zu über 10 Megawatt zur Verfügung. Dabei können große Leistungsklassen einen Gesamtwirkungsgrad von über 90 % erreichen [ASU11]. Je nach Motortyp sind Vorlauftemperaturen von etwa 90 ◦ C, bei einer minimalen Temperaturspreizung von 20 Kelvin, die Regel. Bei einer geringeren Temperaturdifferenz zwischen dem Vor- und Rücklauf des BHKW, sinkt die ausgekoppelte Wärme und der Gesamtwirkungsgrad nimmt ab. Aufgrund der geringen Spreizung speisen die Motoren in Verbindung mit einem Speicher meist in die oberste Ebene des Speichertanks ein, um einerseits die maximale thermische Leistungsabgabe des BHKW zu gewährleisten und andererseits die Nutztemperatur des Speichers in den Bereitschaftsteil einzuspeisen. In Ausnahmefällen und mit ei- nem apparatetechnisch höheren Aufwand erreichen einzelne Motorentypen auch eine Vorlauftemperatur von bis zu 110 ◦ C [Zah13, S. 205f.].

Die große Bandbreite der Brennstoffe reduziert sich in diesem Fall auf den Betrieb mit Erdgas. Der Anschluss an das Erdgasnetz ist eine zwingende Voraussetzung, um die BHKW und Spitzenlastkessel kontinuierlich und mit der benötigten Brennstoff- leistung versorgen zu können. Prinzipiell wäre zwar eine Versorgung mit Heizöl oder regenerativen Brennstoffen durch Brennstofftanks möglich, jedoch ist für die ange- strebten Leistungen eine derartige Versorgung nur mit sehr großem Tankvolumen und/oder einer häufigen Brennstofflieferung verbunden. Ausgenommen von Einzel- fällen, ist jedoch weder die nötige Freifläche vorhanden, noch ist eine kontinuierliche Lieferung innerhalb der Stadt zu empfehlen.

2.2.3. Solarkollektoren

Insbesondere sogenannte Hochbunker bieten aufgrund ihrer standardisierten Bau- form ausgezeichnete Voraussetzungen für die Installation von solarelektrischen und -thermischen Anlagen. Bei den Bunkern handelt es sich in der Regel um einen recht- eckigen Bau mit mehreren Geschoßebenen und einem Flachdach. Sowohl die Dach- fläche als auch freiliegenden Wandflächen eignen sich für eine Bestückung, da es sich unter anderem um große ebene Flächen ohne Einbauten handelt. Während solarelek- trische Anlagen (Photovoltaik) die Sonnenenergie mittels aktiver Halbleiterelemente in elektrischen Strom umwandeln, absorbieren thermische Solaranlagen bzw. Solar- kollektoren die Solarstrahlung und geben die Energie in Form von Wärme an ein Übertragungsmedium ab. Bei Niedertemperatursystemen (Vorlauftemperaturen von rund 100 ◦ C), die für den vorliegenden Fall relevant sind, wird als Wärmeträger in der Regel Wasser mit einem Anteil an Frostschutzmittel (Glykol) verwendet, um bei Umgebungstemperaturen unter 0 ◦ C Schäden in den Rohrleitungen und am Kollek- torsystem zu vermeiden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.4.: Aufbau und Nutzleistungsbilanz durch Einstrahlung und Wärme- verluste eines Flachkollektors [Eic12, S. 62]

In Abbildung 2.4 ist schematisch der Aufbau eines Flachkollektors und die Leis- tungsbilanz eines Flachkollektors dargestellt. Das einfallende Sonnenlicht in Form von diffuser und direkter Strahlung trifft auf einen Absorber, der sich erwärmt. Durch eine frontseitige transparente Abdeckung können Wärmeverluste durch Abstrahlung und Konvektion reduziert werden. Ebenso kann eine rückseitig angebrachte Wärme- isolierung Wärmeleitungsverluste minimieren. Auf der Rückseite des Absorbers be- finden sich Rohrleitungen, durch die das Wärmeträgermedium die Nutzleistung zum Heizkreislauf transportiert. Je nach Kollektortyp kann dieser Aufbau etwas variieren [Eic12, S. 61f.]. Die durchschnittlichen Jahressummen der Globalstrahlung liegen in Deutschland im langjährigen Mittel zwischen 950 und 1.200 kW h/m 2 und Jahr (Vgl. [Vie08, S. 21]). In Hamburg wird auf eine horizontale Fläche im 10-Jahresmittel eine Globalstrahlung von 976 kW h/m 2 und Jahr erreicht. Das entspricht einer mittleren Bestrahlungsstärke von etwa 111 W/m 2 [NC14]. Die tatsächliche Strahlungsleistung hängt sowohl von der Tageslänge und der Wolkendecke als auch von der Ausrichtung der Kollektoren ab. Eine Südausrichtung mit einem Anstellwinkel von 30 Grad erhöht die Leistung im Schnitt um einen Korrekturfaktor von 1,12 und erreicht damit eine um 12 % höhere Energieausbeute [Laq03, S. 4].

2.2.3.1. Kollektorvarianten

Die verschiedenen Kollektortypen bei Niedertemperatursystemen unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Temperatur abhängigen Wärmeverluste zwischen Absor- ber und Umgebung. Die folgenden drei Systeme werden vorrangig eingesetzt: [Vie08, S. 43f.]

- Röhrenabsorber: Solare Schwimmbadbeheizung.
- Flachkollektor: Solare Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung für private Haushalte.
- Vakuumröhrenkollektor: Solare Brauchwassererwärmung und Heizungsun- terstützung für klein- und großtechnische Anlagen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.5.: Charakteristische Wirkungsgradkurven von Flach- und Vakuumröh- renkollektoren in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen der Absorber- und Umgebungstemperatur [Vie08, S. 25]

Aufgrund einer optimalen Wärmeisolierung erreichen Vakuumröhrenkollektoren (VRK) höhere Wirkungsgrade, bei gleicher Temperaturdifferenz zwischen Absorber- und Außentemperatur, als vergleichbare Flachkollektoren (siehe Abbildung 2.5). Es ist abzusehen, dass die thermischen Leistungen der SK in Bezug auf die angestrebten Speichergrößen eher eine untergeordnete Rolle spielen werden. Aus diesem Grund ist eine Auslegung auf maximale Leistung anzustreben, was für den Einsatz von VRK spricht. Da in der vorliegenden Potenzialstudie wirtschaftliche Kriterien zunächst unber"ücksichtigt bleiben, werden die höheren Investitionskosten im Vergleich zu Flachkollektoren vernachlässigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.6.: Vakuumröhrenkollektor mit direkter Durchströmung und als Heat- pipe [Eic12, S. 63]

Bei Vakuumröhrenkollektoren befindet sich ein Absorberstreifen, der meist aus Kup- fer oder Aluminium besteht, innerhalb oder seitlich eines evakuierten Glaskolbens. Verluste durch Konvektion (Luftbewegung) und Transmission (Strahlungsdurch- gang) sind damit praktisch ausgeschlossen. Lediglich die Wärmeabstrahlung tritt als Verlustfaktor auf, der allerdings durch selektive Beschichtung des Absorbers mi- nimiert werden kann [Mol08, S. 54f.]. Die Wärmeübertragung kann entweder direkt erfolgen, d.h. das Wärmeträgermedium im Absorberrohr ist direkt mit dem Sam- melrohr des Heizkreislaufs verbunden, oder der Wärmeübergang erfolgt über eine sogenannte Heatpipe (siehe Abbildung 2.6). Dabei zirkuliert im Absorberrohr einen Dampfstrom, der über einen Kondensator die thermische Energie an das Sammelrohr abgibt. Die erreichbaren Leistungen sind mit der direkten Anbindung vergleichbar, allerdings wird der Austausch einzelner Röhren ermöglicht [Eic12, S. 63f.].

2.2.3.2. Aufbau des Kollektorsystems

Ein Kollektorsystem besteht im Allgemeinen aus zwei Hauptkomponenten, dem Kol- lektorfeld und dem Pufferspeicher. Unabhängig von der Betriebsweise gibt es einen grundlegenden Aufbau solcher Kollektorsysteme. Die Absorber werden von der Son- nenstrahlung erhitzt und geben die Wärme an die Sammelrohre ab. Eine Rücklauf

(RL)-Pumpe transportiert die Wärme über ein Rohrleitungssystem zum Speicher, wo die thermische Energie mithilfe eines Wärmetauschers (WT) an das Speicher- wasser abgegeben wird [Vie08, S. 72f.]. Im Kollektorkreislauf wird bei der Wär- meträgerumwälzung zwischen drei Konzepten unterschieden, dem Low-, High-, und Matched-Flow-Betrieb. Der Durchfluss bei Low-Flow-Systemen ist gegenüber den anderen Betriebsweisen deutlich geringer. So zirkuliert im Kreislauf ein spezifischer Volumenstrom von nur 10 bis 15 Litern pro Quadratmeter Absorberfläche. Die- ser geringe Volumenstrom führt dazu, dass sich die Solarflüssigkeit stärker erhitzt und der Kollektor damit auf einem höheren Temperaturniveau arbeiten kann. Aus diesem Grund sind Low-Flow-Systeme besonders für die Heizungsunterstützung ge- eignet. Allerdings erhöhen sich mit der Vorlauftemperatur auch die Wärmeverluste, die jedoch unter Einsatz von VRK minimiert werden können [Lut08, S. 16]. Im Ge- gensatz dazu wird die Solaranlage im High-Flow-Modus mit einem Volumenstrom von 25 bis 80 l/m 2 betrieben. Der schnelle Abtransport des Wärmeträgermediums reduziert die Wärmeverluste im System erheblich, mindert jedoch auch die Tem- peratur der aufgenommenen Wärme, so dass diese Betriebsführung insbesondere für Brauchwasserunterstützung geeignet ist [Lut08, S. 16f.]. Matched-Flow-Anlagen versuchen beide Systeme zu verbinden, indem der Volumenstrom je nach Bedarf angepasst wird. Allerdings erfordert diese Variante einen hohen Planungs- und Kos- tenaufwand, so dass dieses System bisher selten eingesetzt wird [Lut08, S. 17]. Für größere Anlagen, deren Betrieb auf maximale Ausgangstemperaturen ausgelegt ist, und bei Verwendung eines Wärmespeichers mit Schichtbeladung, ist letztlich der Betrieb im Low-Flow-Bereich zu empfehlen.

In der Regel wird eine gewisse Anzahl an Vakuumröhren zu einem Kollektormodul zusammengefasst. Mehrere seriell verschaltete Module bilden eine Kollektorreihe. Die Größe und Anordnung der einzelnen Reihen hängt von einer Vielzahl an Faktoren ab. Insbesondere bei großen Kollektorfeldern ist darauf zu achten, dass der angestreb- te Volumenstrom über das gesamt Feld gleich sein sollte, d.h. alle Kollektoren müssen unter nahezu identischen Druck- und Strömungsverhältnissen durchströmt werden. Um dies zu erreichen, ist darauf zu achten, dass bei der Verschaltung alle ange- schlossenen Kollektoren möglichst eine gleiche Leitungslänge aufweisen. Eine solche Anordnung nennt man Tichelmann-System und ist in Abbildung 2.7 dargestellt. So wird vermieden, dass sich für die einzelnen Kollektoren unterschiedliche Strömungs- widerstände und damit unterschiedliche Massenströme ergeben. Denn das würde dazu führen, dass die Kollektoren trotz einheitlicher Sonneneinstrahlung mit unter- schiedlichen Temperaturen und damit unterschiedlichen Wirkungsgraden betrieben werden. Das Tichelmann-System führt zwar zu etwas größeren Leitungslängen, er- laubt aber das gesamte Kollektorfeld im optimalen Betriebsbereich zu betreiben und vermeidet daher Effizienzverluste [Mol08, S. 48f.]. Da der Wärmespeicher über das gesamte Jahr hinweg betrieben werden soll und die Solarkollektoren aufgrund ih- rer geringen Leistungsdichte im Vergleich zum Speichervolumen von über 1.000 m 3 die Speichertemperatur nur im geringen Maße anheben bzw. die Speicherverluste ausgleichen, müssen auch die SK über das gesamte Jahr die maximale Leistung er- zielen. Eine Fassadenmontage in Südausrichtung erreicht aufgrund der Ausrichtung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.7.: Anordnung der Kollektorreihen nach dem Tichelmann-System [Mol08, S. 48]

und Abschattung im Jahresmittel über 30 % weniger Strahlung und ist somit für diesen Einsatzzweck nicht zu empfehlen. Hinzu kommen besondere rechtliche Anfor- derungen, die insbesondere im Stadtgebiet zu größeren Problemen führen könnten. Aufgrund dessen werden ausschließlich die Dachflächen genutzt [Vie08, S. 110f.].

Bei der Dachmontage ist darauf zu achten, dass die Eck- und Randbereiche des Daches nicht als Montagefläche genutzt werden können, da auftretende Windlasten (Sog und Druck) an diesen Stellen deutlicher höher sind als im übrigen Dachbe- reich und somit die statischen Belastungsgrenzen überschreiten. Die DIN 1055 Teil 4 schreibt vor, dass die Streifenbreite 1 Meter nicht unterschreiten darf (Vgl. [Ind05]). Des Weiteren müssen die in südliche Richtung orientierten Kollektoren für eine optimale Bestrahlungsrichtung im Ganzjahresbetrieb aufgeständert werden. Um jedoch gegenseitigen Abschattungsverluste zu verhindern, muss ein gewisser Abstand zwischen den einzelnen Reihen eingehalten werden [Vie08, S. 43f.].

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Art, wie der Kollektorkreis an den Nutz- bzw. Speicherkreislauf angeschlossen ist. Man spricht von einem offenen Kreis- lauf wenn der Speicher direkt mit dem Kollektorkreis verbunden ist. Bei einem ge- schlossenen Kreislauf, und nur dieser kommt für den Ganzjahresbetrieb in Betracht, sind der Kollektor- und der Speicherkreislauf durch einen Wärmetauscher getrennt. Dieser befindet sich entweder innerhalb des Speichers (Glattrohr- oder Rippenrohr- wärmetauscher) oder es wird ein externer Gegenstromwärmetauscher verwendet. Aufgrund der Speichergröße kann nur ein externer WT eingesetzt werden, da trotz zusätzlicher Pumpe der Materialeinsatz in keinem Verhältnis zur übertragenen Wär- meleistung stehen würde. Externe WT ermöglichen zudem in der angestrebten Grö- ßenordnung eine gezielte Schichtbeladung des Speichers [Lut08, S. 12]. Dabei können folgende Varianten zum Einsatz kommen [Lut08, S. 13]:

- Passive Schichtung: Erfolgt durch im Speicher eingebaute Schichtungsvor- richtung. Aufgrund des Dichteunterschieds steigt das erwärmte Wasser in ei- nem Aufströmrohr und tritt erst dann aus diesem durch seitliche Öffnungen aus, wenn sich außerhalb Wasser mit einem ähnlichen Temperaturniveau be- findet.

- Aktive Schichtung: Bei der aktiven Schichtung kann die Temperaturschich- tung entweder bei konstantem Volumenstrom über Ventile in verschiedenen Speicherhöhen geregelt werden oder die Pumpen schalten ab, wenn die Ziel- temperatur der oberen Speicherschicht am Kollektorvorlauf nicht mehr erreicht wird.

Die passive Schichtung hat den Nachteil, dass während des Aufströmens bereits Wärme an untere und damit kältere Schichten abgeben wird. Somit wird oberen im Bereitschaftsteil des Speichers immer eine geringere Temperatur eingebracht, als es bei der aktiven Schichtung der Fall wäre. Allerdings verursacht eine aktive Schichtung durch Regelung der Pumpendrehzahl große Verluste, da die Einsatzzeiten an denen die Zieltemperatur nicht erreicht wird deutlich eingeschränkt sind [Vie08, S. 65f.]. Ein guter Kompromiss stellt die aktive Schichtung über Ventile dar. Das vorhandene Temperaturniveau des Kollektors kann in die entsprechende Schicht des Speichers beladen werden. Nachteilig ist lediglich der erhöhte Regelaufwand, der mit der Anzahl der Ventile ansteigt. Das Regelkonzept spielt bei der Modellierung der Kollektoranlage kaum eine Rolle, so dass eine aktive Ventilschichtung empfohlen wird.

2.2.4. Heißwassererzeuger

Da es sich bei dem Wärmespeicher um einen atmosphärischen Behälter handelt, kön- nen nur Temperaturen bis maximal 99 ◦ C gespeichert werden. An kalten Tagen wer- den im Wärmenetz jedoch VL-Temperaturen von bis zu 130 ◦ C erreicht [Spe12]. Das hieße, der Speicher könnte oberhalb eines Temperaturniveaus von 99 ◦ C nicht betrie- ben werden, was einerseits zu vermeidbaren Wärmeverlusten im Speicher führt und andererseits den Betrieb der SK und des BHKW bei vollständiger Speicherbeladung verhindert. Aus diesem Grund muss dafür gesorgt werden, dass auch bei Tempera- turen oberhalb von 99 ◦ C der Speicher weiterhin betrieben werden kann. Dazu wird ein Spitzenlastkessel über einen Bypass an den Speichervorlauf angeschlossen. Das Speicherwasser aus dem Bereitschaftsteil mit der entsprechenden VL-Temperatur, wird im Falle von höheren Temperaturen im Wärmenetz in einen sogenannten Heiß- wassererzeuger geführt. Der erdgasbefeuerte Kessel erhöht die Temperatur auf das notwendige Niveau und speist das Heißwasser in den Vorlauf des Netzes ein. Je nach Auslegung der Wärmelastdeckung kann ein direkter Anschluss des HWE an den Rücklauf des Netzes sinnvoll sein. Wird bspw. ein Wärmenetz autark betrieben, muss nach dem sogenannten n-1 -Kriterium jederzeit eine vollständige Wärmever- sorgung garantiert werden. Das hieße, bei Ausfall oder im vollständig entladenen Zustand des Speichers, muss der HWE die Wärmelast zu 100 % decken können [Sch13, S. 429f.]. Spitzenlastkessel werden im Allgemeinen nach dem Prinzip des Flammrohr-Rauchrohrkessels betrieben. Dabei wird dem HWE ein Brennstoff, meist Erdgas, zugeführt und verbrannt. Die heißen Abgase werden durch Rohrbündel ge- führt, wo es die Wärme an das im Kesselkörper durchströmende Medium Wasser abgibt (siehe Abbildung 2.8). [Vie14]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.8.: Schnittansicht eines Flammrohr-Rauchrohrkessels [Vie14]

Der HWE kann seine Leistung innerhalb kürzester Zeit bereitstellen und funktio- niert im Prinzip wie eine Art Durchlauferhitzer. Das ist besonders beim Einsatz als Spitzenlastkessel von Bedeutung, da somit kurzfristig auf die Lastschwankungen im Heiznetz reagiert werden kann. Allerdings bedarf es in diesem Fall einer Warmhal- tung des Kessels, da ein Kaltstart in der Regel eine längere Zeit benötigt, um die Bedarfsleistung bereitstellen zu können. Dazu wird entweder ein kleiner Teil des Vo- lumenstroms aus dem Primärkreislauf durch den HWE geleitet oder er wird trotz Bereitschaftsmodus im geringen Maße weiter befeuert. Insgesamt erreichen Rauch- rohrkessel einen Wirkungsgrad von bis zu 96 Prozent [Sch13, S. 205f.].

2.3. Netzinfrastruktur in Hamburg

Für eine Beurteilung der Bunkerstandorte ist es von Bedeutung, wie es sich mit der umliegende Netzinfrastruktur an den Standorten verhält. Da der Wärmespeicher direkt an das vorhandene Wärmenetz angebunden werden soll, ist ein Zugang zum Wärmenetz zwingende Voraussetzung. Aber auch der Anschluss an das Stromnetz ist Bedingung für die Standortauswahl, da das BHKW die erzeugte elektrische Leistung in das Mittelspannungsnetz der Stadt Hamburg einspeisen soll. Sowohl Nieder- als auch Hochspannungsnetze sind nicht für mittlere Stromerzeuger mit angestrebten Leistungen zwischen 1 bis 5 M W geeignet [Vat12].

Wie bereits in Kapitel 2.2.2 erläutert, stellt Erdgas für die befeuerten Aggregate des Energiebunkers einen optimale Brennstoff dar. Aus diesem Grund sind die Bedingungen für einen Anschluss an das Gasnetz mit zu berücksichtigen.

2.3.1. Wärmenetz

Das Fernwärmenetz in Hamburg wird von der Vattenfall Wärme Hamburg GmbH (VWHH) und der E.ON Hanse AG (E.ON) betrieben, wobei VWHH das größte Gebiet hauptsächlich nördlich der Elbe abdeckt. E.ON betreibt ein kleines Netz südlich des Flusses. Die Leitungsführung des Fernwärmenetz der VWHH ist maschenartig aufgebaut und wird zentral von mehreren Heizkraftwerken und Heißwassererzeugern gespeist (siehe Abbildung 2.9). [Vat13]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.9.: Darstellung eines vermaschten Wärmenetzes [Vat13]

Von den Hauptleitungen geht ein weitverzweigtes Verteil- oder auch Nahwärmenetz ab, das die Wärme zu den Verbrauchern transportiert. Die Wärmeabnehmer sind meist indirekt über Wärmetauscher mit dem Verteilnetz verbunden. Das Netz selbst besteht aus einem Zweileitersystem, d.h. es ist jeweils ein Rohr für den Vor- und eines für den Rücklauf des Heizwassers installiert [Vat13]. Der Vorlauf erreicht im Jahresverlauf Temperaturen zwischen 80 und über 130 ◦ C, während der Rücklauf möglichst „kaltes“ Wasser von 50 bis 60 ◦ C zu den Wärmeerzeugern zurückführt (sie- he Abbildung 2.10). Im Februar 2012 wurde eine maximale Wärmeleistung von rund 1.300 M W erreicht. Der Leistungsverlauf korreliert dabei erwartungsgemäß mit der Außentemperatur. Die Zirkulation des notwendigen Massenstroms von durchschnitt- lich 2.500 kg/s wird über Pumpstationen realisiert, die im gesamten Netz verteilt sind [Spe12].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.10.: Verläufe der Wärmelast, Außentemperatur sowie Vorlauf- und Rücklauftemperatur für das Jahr 2012 im Hamburger Stadtgebiet nördlich der Elbe [Spe12]

Nachdem das Bundeskartellamt 2012 festgelegt hat, dass jedem Drittanbieter die Durchleitung von Wärme durch das Heiznetz der VWHH gestattet werden muss, ist zumindest rein rechtlich eine Anbindung von dezentralen Erzeugern möglich [KEB14]. Beim technisch bedingten Anschluss an das Wärmenetz, sind jedoch ei- ne Vielzahl an Restriktionen zu beachten, die im Einzelfall mit dem Netzbetreiber geklärt werden müssen.

Wie später gezeigt wird (siehe Kapitel 3), befindet sich ein Großteil der Zivilschutz- bunker im inneren Stadtgebiet rund um die Alster. Aufgrund der hohen Anzahl an Verbrauchern ist das Verteilnetz in diesem Bereich sehr engmaschig vernetzt. Befindet sich ein Energiebunker an einem Seitenarm des Netzes, kann dieser da- zu beitragen, Versorgungsengpässe, die insbesondere im Winter auftreten können, auszugleichen [KEB14]. Andererseits kann die Leistungsgröße eines Energiebunkers dazu führen, dass kleine Verteilnetze oder Standorte am Ende eines Seitenarms die Einspeisung beschränken. Prinzipiell ist aber auch der Anschluss an das Hauptnetz möglich.

2.3.2. Stromnetz

Der Stromnetzbetreiber in Hamburg ist die Stromnetz Hamburg GmbH (SNHH), die für das Verteilungsnetz verantwortlich ist. Im Zuge der Rekommunalisierung der Energienetze im Jahr 2013 hat die Stadt Hamburg sich dazu entschlossen, die Stromnetze von den Hauptanteilseignern der Netzgesellschaften Vattenfall GmbH und E.ON Hanse AG zurückzukaufen. Die SNHH ist nun im Besitz des Stromver- teilungsnetzes im Konzessionsgebiet der Hansestadt Hamburg [Ham14c].

2.3.2.1. Netzaufbau und Anschlussbedingungen

Die Elektroenergieversorgung in Deutschland wird durch ein nationales Stromnetz sichergestellt, welches Drehstrom in vier Spannungsebenen (siehe Tabelle 2.1) liefert. Die verschiedenen Spannungsebenen werden durch Transformatoren in großen und mittleren Umspannwerken bis hin zu den Ortsnetzstationen realisiert. Die Höchst- und Hochspannungsebenen dienen der Energieübertragung über weite Entfernungen, in der Mittel- und Niederspannungsebene erfolgt die Verteilung zu den Verbrauchern. In der Höchstspannungsebene (380 kV und 220 kV) ist das nationale Stromnetz in das europäische Verbundnetz UCTE (Union for the Coordination of Transmission of Electricity)/ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity) eingebunden [Kom11, S. 8f.].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2.1.: Einteilung, Übertragungsspannung und Reichweite der Spannungsebe- nen in Deutschland [Kom11, S. 9]

In der Höchstspannungsebene (HÖS) speisen Großkraftwerke mit mehr als 700 M W elektrischer Nennleistung ein, kleinere Kraftwerke sowie Windkraftanlagen sind an die Hoch- und Mittelspannungsebene angebunden. Kleinere Kraftwerke bis ca. 10 M W speisen in das Mittelspannungsnetz (MS) ein [Kom11, S. 9f.]. Die angestrebten Leis- tungsgrößen der BHKW werden diese Grenze nicht überschreiten, so dass davon ausgegangen werden kann, dass der erzeugte Strom in die Mittelspannungsebene eingespeist wird. Die versorgte Fläche auf Hoch- und Mittelspannungsebene beträgt 758 km 2 mit einer Stromkreislänge des MS-Netzes von 5.323 km im gesamten Hamburger Stadtgebiet. Im Prinzip ist damit die gesamte Stadtfläche abgedeckt [Vat12]. Die Abbildung 2.11 zeigt einen Ausschnitt des HS-Netzes im Zentrum der Stadt Hamburg. Eine MS-Netzkarte ist nicht verfügbar. Es ist dennoch zu erkennen, dass insbesondere das innere Stadtgebiet engmaschig vernetzt ist. Das HS-Netz wird an sogenannten Abspannwerken (schwarzer Punkt) auf MS transformiert und verteilt sich von dort aus hauptsächlich über erdverlegte Kabelstränge.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.11.: Ausschnitt der Hochspannungsnetzkarte von Hamburg [Vat12]

Auch wenn theoretisch der Netzverlauf einen Netzanschluss zulässt, ist die Anbin- dung an das MS-Netz an zahlreiche Bedingungen geknüpft, die im Detail in den „Technischen Anforderungen - für den Anschluss an das Mittelspannungsnetz Ham- burg“ (Vgl. [Ham09]) definiert werden. Die technischen Anschlussbedingungen müs- sen jedoch im konkreten Fall von der Stromnetz Hamburg GmbH überprüft wer- den.

2.3.2.2. Stromhandel und Strompreisbildung

Der Betriebscharakteristik des BHKW richtet sich nach unterschiedlichen Kriterien. Das BHKW kann sowohl im Spitzenlastbereich betrieben werden, um Preisspitzen abzufangen und im größeren Maßstab teurere Spitzenlastkraftwerke zu entlasten, als auch am Regelenergiemarkt teilnehmen, um einen Beitrag zur Netzstabilität zu leisten. Beide Varianten werden im Folgenden detaillierter erklärt.

[...]

Ende der Leseprobe aus 130 Seiten

Details

Titel
Potenzialanalyse von innerstädtischen Energiebunkern
Untertitel
Wärmespeicherpotenzial von Bunkeranlagen zum Aufbau eines Wärmespeicher-Netzwerkes für das Forschungsprojekt „Smart Power Hamburg“
Hochschule
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg  (Center for Demand Side Integration (C4DSI))
Note
1,3
Autor
Jahr
2014
Seiten
130
Katalognummer
V281889
ISBN (eBook)
9783656762744
ISBN (Buch)
9783656762751
Dateigröße
8359 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Bunkeranlagen Hamburg, Energiebunker, Wärmespeicher, Blockheizkraftwerke, Solarkollektoren, Heißwassererzeuger, Virtuelle Kraftwerke, Smart Grid, Wärmenetz, Smart Power Hamburg
Arbeit zitieren
Matthias Scholz (Autor), 2014, Potenzialanalyse von innerstädtischen Energiebunkern, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/281889

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