B.Eng. Simon Ott
Datum des Kolloquiums: 20. Dezember 2011
In Kooperation mit: Labor für Umwelttechnik
Der Ausbau der erneuerbaren Energien nimmt zunehmend einen größeren Stellenwert in der Energieversorgung ein. Mit dem Ziel der Bundesregierung bis zum Jahr 2020 den Anteil aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch auf 35 % zu erhöhen, besteht Handlungsbedarf zur Integration der fluktuierenden Energieerzeugung.
Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Bachelorarbeit untersucht, inwieweit sich die Gemeinde Saerbeck energieautark versorgen kann. Die Untersuchung geht der Frage nach, ob eine Einbindung von Speichertechnologien eine umsetzbare und wirtschaftlich vertretbare Lösung darstellt. Als Referenzobjekt dient dazu der Bioenergiepark in Saerbeck.
Der Bioenergiepark liefert Strom und Wärme aus Wind, Photovoltaik und biogaserzeugenden Anlagen. Es wurden verschiedene Speichertechnologien einander gegenübergestellt, um die geeignetste technische Lösung zur Integration zu ermitteln. Für die Ermittlung des Speicherbedarfs wurde der Bedarf der Gemeinde mit der Energiebereitstellung verglichen. Aus den bereitgestellten Daten wurden ein Lastgang und ein Profil der erneuerbaren Energieanlagen für ein Durchschnittsjahr erstellt. Aus der Abb.1 ist ersichtlich, dass die elektrische Energiebereitstellung in der Regel höher ist als die benötigte Energiemenge. Zu Zeiten an denen der Energiebedarf höher ist, als die Bereitstellung, wird Strom aus einem zuvor geladenen Energiespeicher genutzt.
Für den thermischen Bedarf der Gemeinde wurde die Wärmebereistellung aus der Biogasanlage und der Bioabfallbehandlungsanlage mit dem Wärmebedarf verglichen. In der Abb. 2 wird deutlich, dass der Bioenergiepark nur einen geringen Anteil zur Wärmebedarfsdeckung beitragen kann.
Für die benötigten Speicher werden zwei unterschiedliche Konzepte erstellt. Zum einen ein Betrieb nach den vorgegebenen Betriebsweisen der Hersteller, zum anderen eine bedarfsoptimierte Betriebsweise. Durch die Vorgaben der Hersteller besteht nur die Möglichkeit der elektrischen Energiespeicherung, bedingt durch die Volllast-Auslegung der Blockheizkraftwerke. Der überschüssige Strom wird zu Methan umgewandelt und für die Wärmebereitstellung genutzt. Im zweiten Konzept werden vorzugsweise die Photovoltaik und Windkraft genutzt. In den Zeiträumen in denen diese den Bedarf der Gemeinde nicht bereitstellen können, wird aus einem Gasspeicher Gas entnommen und in einem Blockheizkraftwerk verstromt.
Als Ergebnis wurde festgestellt, dass eine vollständige Selbstversorgung aktuell sowohl wirtschaftlich und auch durch die bereitgestellte Energiemenge noch nicht darstellbar ist. Eine Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz ist dagegen möglich. Die Speicherung von Strom ist aber zurzeit für den Endverbraucher unwirtschaftlich. Das Potential einer Speicherung aus fluktuierenden Erzeugungsanlagen ist bedingt durch die hohen Kosten für die Anlagenbetreiber derzeit nicht zu empfehlen.
Des Weiteren wurde ein zusätzliches Konzept für die Einbindung eines Speichers in das Verbundnetz betrachtet. Dabei ergab sich, dass ein Speichereinsatz für einen Netzbetreiber sinnvoll ist. Der Netzbetreiber kann Energie in Zeiten des geringen Bedarfs speichern und zu Zeiten der höchsten Preise an der Strombörse veräußern. Zudem können Netzausbaukosten und die Abschaltzeiten der schwankenden Energieanlagen verringert werden.
Im Hinblick auf die Zukunft werden Energiespeicher notwendig, um die fluktuierenden Energien bedarfsorientiert zu speichern. Die vorliegende Arbeit leistet dazu einen entsprechenden Beitrag.