Die Masterthesis wurde im Rahmen des Forschungsprojektes “Smart Power Hamburg” am Center for Demand Side Integration der HAW Hamburg angefertigt. Ziel war es, ehemalige Zivilschutzgebäude in Hamburg zu identifizieren, deren Potenzial für eine Konversion zu einem sogenannten Energiebunker als besonders 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 insbesondere flexible Strom- und Wärmeerzeugung nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ermöglichen soll.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Motivation
- Ziele und Grenzen
- Methodik und Randbedingungen
- Grundlagen
- Smart Grid und die Bedeutung von Wärmespeichern
- Systemkomponenten des Energiebunkers
- Wärmespeicher
- Kraft-Wärme-Kopplung und Blockheizkraftwerke
- Solarkollektoren
- Heißwassererzeuger
- Netzinfrastruktur in Hamburg
- Wärmenetz
- Stromnetz
- Erdgasnetz
- Auswahl und Konversion der Bunkeranlagen
- Vorbemerkungen und Einschränkungen
- Datenbeschaffung, Datenbereinigung und Vorauswahl
- Zivilschutzdaten der Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt
- Erstellung einer Datenbank für potenzielle Bunkeranlagen
- Bewertung und Vorauswahl der Zivilschutzbauten
- Auswahl und Beschreibung geeigneter Konversions-Bunker
- Verifizierung des Nutzungsstatus der Bunkeranlagen und Beschaffung von standort- und gebäudetechnischen Daten
- Bewertung der Erdgas- und Stromnetzinfrastruktur für die Bunkerauswahl
- Speicherkapazität des Energiebunker-Netzwerkes
- Dynamische Analyse / Modellierung eines Energiebunkers
- Systembeschreibung und Eingangsparameter
- Systembeschreibung und Eingangsparameter
- Auslegungskriterien und Eingangsdaten des Simulationsmodells
- Parametrierung des Bunkermodells
- Auslegungsrechnung und variable Parametrierung durch Initialisierungsskripte
- Zeitgesteuerte Simulation des Bunkermodells
- Modellierung des Solarkollektors
- Modellierung des Wärmespeichers
- Modellierung des Blockheizkraftwerkes
- Modellierung des Heißwassererzeugers
- Systembeschreibung und Eingangsparameter
- Visualisierung und Auswertung des Simulationsmodells
- Speichersystem
- Kollektorsystem
- Blockheizkraftwerk und Heißwassererzeuger
- Elektrische Pumpenleistung
- Fazit und Ausblick
- Literaturverzeichnis
- Anhang
- Wärmenetzkarte mit konversionsfähigen Bunkeranlagen
- Wärmenetzkarte mit Standorten der Bunkeranlagen mit hohem und eingeschränktem Potenzial
- Nicht verwendete Diagramme
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Masterthesis untersucht das Potenzial von ehemaligen Zivilschutzgebäuden in Hamburg für die Umwandlung in sogenannte Energiebunker. Das Ziel ist die Entwicklung eines Wärmespeicher-Netzwerkes, das als Baustein für das Forschungsprojekt "Smart Power Hamburg" dient und eine dezentrale, effiziente und flexible Strom- und Wärmeerzeugung ermöglicht.
- Identifizierung und Bewertung von Bunkeranlagen in Hamburg
- Entwicklung eines Standardmodells für einen Energiebunker
- Simulation und Analyse der Energieeffizienz und -flexibilität eines Energiebunker-Netzwerkes
- Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit der Konversion
- Entwicklung von Empfehlungen für die Umsetzung eines Energiebunker-Netzwerkes in Hamburg
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt die Motivation, die Ziele und die Methodik der Masterthesis dar. Sie erläutert die Bedeutung von Wärmespeichern im Kontext des Smart Grid und die Herausforderungen der Energiewende. Kapitel 2 behandelt die Grundlagen des Energiebunkers, einschließlich der Systemkomponenten wie Wärmespeicher, Blockheizkraftwerke, Solarkollektoren und Heißwassererzeuger. Es werden die relevanten Netzinfrastrukturen in Hamburg, wie das Wärmenetz, das Stromnetz und das Erdgasnetz, vorgestellt. Kapitel 3 befasst sich mit der Auswahl und Konversion der Bunkeranlagen. Es werden die Datenbeschaffung, die Datenbereinigung und die Vorauswahl der Bunkeranlagen beschrieben. Die Auswahl und Beschreibung geeigneter Konversions-Bunker erfolgt anhand von Kriterien wie Nutzungsstatus, Standort und Gebäudetechnik. Kapitel 4 präsentiert die dynamische Analyse und Modellierung eines Energiebunkers. Es werden die Systembeschreibung, die Eingangsparameter und die Auslegungskriterien des Simulationsmodells erläutert. Die Parametrierung des Bunkermodells erfolgt durch Initialisierungsskripte. Kapitel 5 visualisiert und wertet die Ergebnisse des Simulationsmodells aus. Es werden die Ergebnisse für das Speichersystem, das Kollektorsystem, das Blockheizkraftwerk und den Heißwassererzeuger sowie die elektrische Pumpenleistung dargestellt. Das Fazit und der Ausblick fassen die Ergebnisse der Masterthesis zusammen und geben Empfehlungen für die zukünftige Forschung und Entwicklung.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen Energiebunker, Wärmespeicher, Smart Grid, Kraft-Wärme-Kopplung, Blockheizkraftwerke, dezentrale Energieversorgung, Energiewende, Hamburg, Zivilschutzgebäude, Simulation, Modellierung, Energieeffizienz, Flexibilität, Konversion, Netzinfrastruktur, Wärmenetz, Stromnetz, Erdgasnetz.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein Energiebunker?
Ein Energiebunker ist ein ehemaliges Zivilschutzgebäude, das zu einer dezentralen Energiezentrale umgebaut wurde. Die Standardkonfiguration besteht aus Wärmespeichern, Solaranlagen, Blockheizkraftwerken und Heißwassererzeugern.
Welches Ziel verfolgt das Forschungsprojekt „Smart Power Hamburg“?
Das Projekt zielt darauf ab, ein Netzwerk aus Energiebunkern als virtuelles Kraftwerk zu etablieren, um eine flexible und effiziente Strom- und Wärmeerzeugung mittels Kraft-Wärme-Kopplung zu ermöglichen.
Wie wurden die Bunker für die Konversion ausgewählt?
Die Auswahl erfolgte durch eine Analyse von Zivilschutzdaten, die Bewertung der lokalen Netzinfrastruktur (Gas, Strom, Wärme) sowie die Prüfung der gebäudetechnischen Eignung.
Welche Rolle spielen Wärmespeicher im Smart Grid?
Wärmespeicher puffern Energie und ermöglichen es, die Erzeugung von Wärme und Strom zeitlich zu entkoppeln, was die Flexibilität im intelligenten Stromnetz (Smart Grid) erhöht.
Welche Komponenten werden in einem Energiebunker simuliert?
In den Simulationsmodellen werden Solarkollektoren, Wärmespeicher, Blockheizkraftwerke (BHKW) und Heißwassererzeuger hinsichtlich ihrer Effizienz und Leistungsabgabe analysiert.
- Quote paper
- Matthias Scholz (Author), 2014, Potenzialanalyse von innerstädtischen Energiebunkern, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/281889
