Ein wesentlicher Trend in der stationären Energieversorgung ist die Dezentralisierung der Strom- und Wärmebereitstellung. Daneben besteht nach wie vor ein Bedarf an wirkungsgradverbesserten Energieumwandlungstechniken. Diesbezüglich hat die Brennstoffzellen-Technologie ein hohes Innovationspotenzial. Funktionsfähigkeit, Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit von Brennstoffzellen-Systemen werden insbesondere bei der Wasserstofferzeugung durch Erdgas-Dampfreformierung durch diverse Einflussfaktoren bestimmt. In dieser Arbeit werden die Methodik der Auslegung integrierter Erdgas-Dampfreformer für PEM-Brennstoffzellen-Systeme im elektrischen Leistungsbereich von 1 – 10 kW beschrieben und die prozessbestimmenden Einflussfaktoren untersucht und gewichtet. Daraus werden Auslegungsprinzipien abgeleitet, mit denen sich die optimalen Betriebsparameter ermitteln lassen und die zur konstruktiven Gestaltung einer Vielzahl von Anlagenteilen genutzt werden können.

Die steigende Anzahl dezentraler wetterabhängiger Energiesysteme im Stromversorgungsnetz führt zu einer Wandlung der Energieversorgungsstruktur. Um die Netzstabilität zu gewährleisten sowie die Energie- und Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen, können dezentrale Energiesysteme in die zentrale Energieversorgungsstruktur mithilfe eines virtuellen Kraftwerkes eingebunden werden. Für wirtschaftliche Entscheidungen bei virtuellen Kraftwerken muss die Bilanz des virtuellen Kraftwerkes vollständig betrachtet werden. Mit einer Optimierung der Fahrpläne der Energiesysteme mit Betrachtung der Restriktionen für Wärme können wirtschaftliche Fehlentscheidungen beim Betrieb und der Auslegung virtueller Kraftwerke vermieden werden. Die Bundesrepublik spricht bei KWK-Anlagen von einer Schlüsseltechnologie für die Einbindung von Energiesystemen mit stark schwankender Stromerzeugung, da die KWK-Anlagen sehr flexibel sind. Diese Flexibilität wird aber durch die Restriktionen der Wärmeabnahme begrenzt. Für die Betrachtung virtueller Kraftwerke ist eine gesamtwirtschaftliche Betrachtung für Wärme und Strom durchzuführen, wenn KWK-Anlagen an dem virtuellen Kraftwerk beteiligt sind. Die folgende Arbeit erstellt eine Simulation, die mit sechs über das Jahr verteilten Testfällen zeigt, dass eine vollständige Bilanz eines virtuellen Kraftwerkes die Restriktionen für Strom und für Wärme einbinden muss. Die wichtigsten Parameter der Simulation sind die Strom- und die Wärmelast, Preisstrukturen für Strom und Wärme sowie die Eigenschaften der beteiligten Energiesystemen, wie beispielsweise die minimale und maximale Leistung, die Laständerungsgeschwindigkeit und die Kapazität bei Speichern. Grundlage für die Testfälle sind reale Daten eines regionalen Energieversorgers zu den Lasten, Energiesystemen und Preisen. Die vorliegende Arbeit weist nach, dass eine Integration der Wärmeerzeugungskosten und -erlöse notwendig ist, um den wirtschaftlichen Betrieb eines virtuellen Kraftwerks vollständig darzustellen. Damit kann eine Entscheidungsgrundlage für einen Verbund von Energiesystemen für ein virtuelles Kraftwerk getroffen werden. Es können optimierte Fahrpläne generiert werden, um frühzeitig Energie am Markt zu handeln und somit den Gewinn des virtuellen Kraftwerkes unter Berücksichtigung aller Randbedingungen zu maximieren.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis Einheitenverzeichnis Indizeverzeichnis 1 Einleitung 2 Problemdarstellung 2.1 Hintergrund und Problemdarstellung 2.2 Literaturrecherche – State of the Art 3 Wissenschaftstheoretische Grundpositionen, Forschungsziele und Forschungsmethode 3.1 Wissenschaftstheoretische Grundpositionen und Forschungsziele 3.2 Auswahl der Forschungsmethode 4 Beschreibung der Simulation und der Ergebnisse 4.1 Mathematische Grundlage der Optimierung 4.2 Allgemeiner Aufbau der Simulation 4.3 Eingabedaten 4.4 Erste Optimierungsstufe 4.5 Zweite Optimierungsstufe 4.6 Beschreibung von Testfällen 5 Diskussion der Ergebnisse und Zielerreichung 6 Fazit und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

Vor dem Hintergrund einer drohenden globalen Erwärmung, die eine Reduktion der klimawirksamen Treibhausgase bundesweit um 20 % bis 2010 und um 80 % bis 2050 nötig macht, sind Klimaschutzaktivitäten auf einer lokalen oder kommunalen Ebene in mehreren Dimensionen sinnvoll. Den tatsächlichen, bezifferbaren Reduktionen von CO2, die hier geleistet werden, gesellt sich ein vorbildhafter Druck auf eine stockende internationale Klimapolitik hinzu, ebenso leistet die Klimaschutzpolitik von unten einer nachhaltigen Entwicklung der lokalen Ebene durch Lerneffekte Vorschub. Unter anderem aus diesen Gründen sieht die Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages Nachhaltige Energieversorgung unter den Bedingungen von Globalisierung und Liberalisierung in kommunalen Klimaschutzaktivitäten als einen Bestandteil eines Instrumenten-Mixes, der einen langfristigen Umbau des derzeitigen Energiesystems in Richtung nachhaltige Energieversorgung initiieren soll.Problematischerweise werden die Auswirkungen der Globalisierung und Liberalisierung auf die kommunale Ebene von der Enquete-Kommission allerdings weder aufgegriffen noch reflektiert. Das Promotionsvorhaben fragt nach den Auswirkungen auf die Akteure des kommunalen Klimaschutzes und nach den Bedingungen, die die Globalisierung und Liberalisierung an einen kommunalen Klimaschutz als einen Bestandteil einer nachhaltigen Energieversorgung stellt. Das Projekt rückt hierbei insbesondere die Akteure Kommune und Stadtwerke in den Mittelpunkt der Betrachtung und kommt zu teilweise sehr überraschenden Ergebnissen.

No description available.

Diese Dissertation widmet sich der Erarbeitung verschiedener Managementstrategien für ein leistungsflussoptimierendes Energiemanagement von dezentralen Energieversorgungssystemen in zukünftigen Niederspannungsnetzstrukturen. Als dezentrales Energieversorgungssystem ist dabei eine beliebige Kombination von Erzeuger-, Verbraucher- und Speichereinheiten zu sehen. Die Optimierung des Leistungsflusses auf Niederspannungsebene wird durch zwei Managementansätze untersucht. In einem verlustoptimierten Managementansatz stehen die bekannten Leitverluste, verursacht durch die wirksamen Leitungsresistanzen, im Fokus der Betrachtung. Durch einen zweiten Ansatz, dem clusterbasierten Managementansatz, wird nochmals eine Fokussierung auf die wirksamen Leitungsresistanzen durch eine Cluster-Bildung von Hausanschlüsen erreicht, welche nur durch geringe wirksame Leitungsresistanzen voneinander getrennt sind. Anhand realitätsnaher Netzabbildungen sowie unterschiedlicher Erzeuger- und Verbrauchersituationen wird der Einfluss eines solchen Energiemanagements auf die Integration dezentraler Erzeuger und der Leitverluste gezeigt sowie die Möglichkeit einer netzoptimierten Betriebsweise untersucht. / This thesis includes two different options to manage the situation of consumption and supply in a low-voltage grid. On the one hand the energy management is based on the optimization of the losses in the low-voltage grid caused by the resistance of the branchs. On the other hand the resistance between consumption and supply is the optimized parameter. This is implemented with a clustering of the whole low-voltage grid in groups of households. Based on realistic models of low-voltage grids and different situations of consumption and supply the two management strategies are tested. These tests shows the influence on the losses, the integration of distributed suppliers and the controlled power flow to the medium-voltage grid.

No description available.