Verfügbarkeit: Konzepte und Methoden zur Flexibilisierung zukünftiger städtischer Energieversorgungssysteme

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Bibliographische Detailangaben
Titel:	Konzepte und Methoden zur Flexibilisierung zukünftiger städtischer Energieversorgungssysteme
Von:	Jonas Hinker
Person:	Hinker, Jonas 1988- Verfasser aut
Hauptverfasser:	Hinker, Jonas 1988- (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Aachen Shaker 2019
Ausgabe:	1. Auflage
Schriftenreihe:	Dortmunder Beiträge zu Energiesystemen, Energieeffizienz und Energiewirtschaft 8
Schlagworte:	Energietechnik Energieversorgung Flexibilisierung Fernwärmeversorgung Elektrizitätsversorgung Kraft-Wärme-Kopplung Wärmeversorgung Energiemanagement Fernwärmesysteme Heizkraftwerke Kraftwerksmanagement Sektorkopplung integrierte Energiesysteme Hochschulschrift
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Beschreibung:	VII, 203 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm, 326 g
ISBN:	9783844065077 3844065075

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS SYMBOL- UND FORMELVERZEICHNIS V 1 EINLEITUNG 1 1.1 FLEXIBILISIERUNGSBEDARF IN DER STAEDTISCHEN ENERGIEVERSORGUNG ........................................... 2 1.2 ZIELSETZUNG UND FORSCHUNGSFRAGEN....................................................................................... 6 2 GRUNDLAGEN INTEGRIERTER ENERGIESYSTEME 11 2.1 EINORDNUNG INTEGRIERTER ENERGIESYSTEME UND IHRES POTENTIELLEN M EH RW ERTS..................... 11 2.2 ABGRENZUNG VON FLEXIBILITAETSBEGRIFFEN................................................................................ 13 2.2.1 BETRIEBLICHE, PLANERISCHE UND SYSTEMISCHE FREIHEITSGRADE .................................. 13 2.2.2 POTENZIAL UND FLEXIBILITAET.......................................................................................... 18 2.3 FLEXIBILITAET KONVENTIONELLER KRAFT-W AERME-KOPPLUNG......................................................... 19 2.3.1 GRUNDSAETZLICHER AUFBAU UND B ETRIEBSM ODI............................................................ 20 2.3.2 BEEINFLUSSBARKEIT DER W AERMEENTNAHME................................................................... 23 2.3.3 KENNGROESSEN UND KENNZAHLEN ................................................................................... 25 2.3.4 ABHAENGIGKEITEN VON EFFIZIENZ UND F LE X IB ILITAE T ..................................................... 27 2.4 AUFBAU, BETRIEB UND DYNAMIK VON FERNWAERM ESYSTEM EN .................................................. 29 2.4.1 BESONDERE BEDEUTUNG DER FEMWAERMEVERSORGUNG ............................................... 29 2.4.2 STRUKTUR VON FERNWAERMENETZEN................................................................................ 31 2.4.3 BETRIEB VON FERNWAERMESYSTEMEN............................................................................. 32 2.4.4 SPEICHERVORGAENGE IM N E T Z ....................................................................................... 33 3 KONZEPTION UND MODELLIERUNG NACHHALTIG ANPASSBARER VERSORGUNGSSYSTEME 37 3.1 SYSTEMPLATTFORM ZUR KONTINUIERLICHEN ANPASSUNG AN VERAENDERTE RAHMENBEDINGUNGEN . 38 3.1.1 KEMELEMENTE DER SYSTEM ARCHITEKTUR...................................................................... 39 3.1.2 GEWAEHLTE MODULGROESSE UND A NSCHLUESSE................................................................... 42 3.2 BEDEUTUNG DER ZUSAETZLICHEN PLANERISCHEN F REIHEITSGRADE .................................................. 44 3.2.1 STRATEGISCHE DIVERSIFIZIERUNG ................................................................................... 44 3.2.2 ZEITLICHE VERFUEGBARKEIT UND SKALIERBARKEIT............................................................ 46 3.2.3 VERBESSERUNG DER F INANZIERBARKEIT ......................................................................... 47 3.2.4 ADAPTIVITAET GEGENUEBER V ERAENDERUNGEN................................................................... 48 3.3 SYSTEMFLEXIBILITAET UND FREIHEITSGRAD EINES P O RTFO LIO S......................................................... 51 3.3.1 ENERGY H U B -M O D E LL................................................................................................. 51 3.3.2 MODELLANPASSUNG UND MATHEMATISCHE Z IELFORM ULIERUNG..................................... 53 4 FLEXIBILITAETSBEITRAEGE VON MODULEN UND SYSTEMEN 61 4.1 BESCHREIBUNG VON LEISTUNGSCHARAKTERISTIKA IM ERWEITERTEN P Q - R A U M ............................ 62 4.2 FLEXIBILITAETSBEITRAG VON E IN ZELAN LAG EN ................................................................................ 65 4.2.1 MOTORISCHE KW K-ANLAGEN....................................................................................... 66 4.2.2 B RENNSTOFFZELLEN....................................................................................................... 71 4.2.3 HEIZKESSEL (POWER-TO-HEAT-ANLAGEN)...................................................................... 75 4.2.4 ELEKTRISCHE KOMPRESSIONS-W AERMEPUMPEN ............................................................ 82 4.2.5 WEITERE T EC H N O LO G IE N .............................................................................................. 88 4.3 STATIONAERE THERMISCHE S PEICHER.............................................................................................. 91 4.3.1 LEISTUNGSGRENZEN VON SENSIBLEN S PEICHERN ............................................................ 91 4.3.2 FLAECHENINANSPRUCHNAHME UND BAULICHE INTEGRATION IN M O D U L E N ........................ 92 4.4 ZUSTANDSABHAENGIGE FLEXIBILITAET VON FEM WAERMESYSTEMEN .................................................. 96 4.4.1 ANFORDERUNGEN AN DAS MODELL UND A B G RE N Z U N G .................................................. 96 4.4.2 ZIELFORM ULIERUNG........................................................................................................ 98 4.4.3 MODELLBILDUNG DURCH BETRACHTUNG DER T EM PERATURFRONTEN.................................. 99 4.4.4 VORGEHEN ZUR BESTIMMUNG DER ZUSTANDSABHAENGIGEN F LE X IB ILITAE T........................ 105 4.4.5 UEBERTRAGUNG DER FLEXIBILITAET IN DEN ERWEITERTEN P Q -R A U M .................................. 107 5 METHODEN ZUR AUSWERTUNG UND NUTZUNG DER AGGREGIERTEN SYSTEMFLEXIBILITAET 111 5.1 UEBERBLICK UEBER BEKANNTE VERFAHREN........................................................................................ 111 5.2 MINKOWSKI-ADDITION FUER NICHT-KONVEXE UND DEGENERIERTE M E N G E N .................................. 116 5.2.1 UEBERTRAGUNG AUF DEN ENERGIETECHNISCHEN F A LL.......................................................... 118 5.2.2 FESTSTELLUNG DES SYSTEMFREIHEITSGRADS UND DER F LE X IB ILITAE T.................................. 119 5.2.3 UEBERBLICK UEBER RELEVANTE M ENGENOPERATIONEN...................................................... 121 5.3 ABSTIMMUNG AUF DIE ERWARTETE V ERSORGUNGSAUFGABE ......................................................... 125 5.3.1 CHARAKTERISIERUNG DER VERSORGUNGSAUFGABE IM PQ -RAUM ..................................... 125 5.3.2 ENTWICKELTE K EN N ZAH LEN ........................................................................................... 129 5.4 EINFLUSS DER THERMISCHEN LAST AUF DIE NUTZBAREN ELEKTRISCHEN LEISTUNGSBEREICHE .... 131 5.4.1 M ODULATIONSVERM OEGEN.............................................................................................. 132 5.4.2 ZUGEHOERIGE ANFAHRBARE ARBEITSBEREICHE ................................................................ 134 5.4.3 ZUKUENFTIGE KOORDINATION DER LEISTUNGSERBRINGUNG ............................................... 135 6 FALLSTUDIE ZU PLANERISCHEN UND SYSTEMISCHEN FREIHEITSGRADEN 139 6.1 UEBERBLICK UEBER ZIELSETZUNG, SYSTEM, ANBINDUNG UND VERSORGUNGSAUFGABE .................... 139 6.2 VARIANTENVERGLEICH UND EINFLUSS VON SYSTEM KOM PONENTEN ............................................... 144 6.2.1 BESTIMMUNG UND DEUTUNG DER FLEXIBILITAETSFLAECHE .................................................. 145 6.2.2 VISUELLE UND KENNZAHLEN-BASIERTE BEWERTUNG ...................................................... 146 6.2.3 ANALYSE DER MAXIMALEN ELEKTRISCHEN M ODULATION................................................... 149 6.2.4 ANALYSE DES EINFLUSS DER WAERMELAST AUF DEN S TRO M H AN D EL.................................. 151 6.2.5 VARIANTENVERGLEICH..................................................................................................... 153 6.3 BETRIEBLICHE FLEXIBILITAET DES FEM W AERM ESYSTEM S................................................................ 159 6.3.1 AUSLEGUNG DES FERNWAERMESYSTEM S.......................................................................... 160 6.3.2 AUSGLEICH DER ERMITTELTEN FEHLLEISTUNG ................................................................... 161 6.3.3 GEZIELTE VERSCHIEBUNG DER SYMMETRIE DURCH WAHL DER VOERLAUFTEMPERATUREN . . 164 6.3.4 BEEINFLUSSBARKEIT DER BETRIEBLICHEN FLEXIBILITAET WAEHREND DER AUSLEGUNG .... 170 6.3.5 KONSEQUENZEN AUS ZUKUENFTIGEN NETZ-UND L ASTENTW ICKLUNGEN ........................... 174 6.3.6 LASTMODELLIERUNG UND M E SSB ED A RF.......................................................................... 174 6.3.7 BEWERTUNG DER FLEXIBILITAET IM FERNWAERMESYSTEM .................................................. 176 6.4 INTEGRIERTE BEWERTUNG DER SYSTEM FLEXIBILITAET....................................................................... 178 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 181 7.1 FORSCHUNGSBEITRAEGE.................................................................................................................... 181 7.2 AKTUELLE PRAXISRELEVANZ UND A U S B LIC K ................................................................................ 184 LITERATURVERZEICHNIS 187 WISSENSCHAFTLICHER TAETIGKEITSNACHWEIS 199 LEBENSLAUF 203
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