Bachelorarbeit Alicia Lerbinger

 

Entwicklung einer Methodik zur systemischen Beschreibung urbaner Energiesysteme

Unterteilung der systemischen Beschreibung in drei Teile Urheberrecht: EBC Unterteilung der systemischen Beschreibung in drei Teile

In Folge der von der Bundesregierung initiierten Energiewende werden dezentrale Stromerzeugungsanlagen ausgebaut und vermehrt strombasierte bzw. stromgekoppelte Anlagen für die Wärme- und Kälteerzeugung genutzt. Dies führt dazu, dass die Energieversorgung im Gebäudesektor vermehrt von Interaktionen sowohl zwischen den einzelnen Gebäuden als auch mit dem zugehörigen Versorgungsnetz geprägt ist. Aufgrund dieses Strukturwandels kann ein Gebäude nicht mehr als isoliertes Energiesystem bilanziert werden. Die Bilanzgrenze ist daher zu erweitern und das Zusammenspiel mehrerer Gebäude in einem urbanen Energiesystem zu untersuchen und zu bewerten.

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methodik zur systemischen Beschreibung urbaner Energiesysteme entwickelt. Sie ist ein Werkzeug für die Analyse der Zusammenhänge und Einflüsse in einem Stadtquartier, die durch die Weiterentwicklung und Veränderungen der Energieversorgungsstruktur entstehen. Die Darstellung der Methodik innerhalb dieser Arbeit untergliedert sich folgendermaßen: Zunächst werden die grundlegenden Schritte erläutert, die den Ausgangspunkt für eine umfassende systemische Beschreibung eines Quartiers bilden. Im Anschluss werden zuerst Kriterien vorgestellt, die die Verflechtungen und Interaktionen innerhalb des urbanen Energiesystems abbilden. Zweitens werden Kriterien dargestellt, die die Wechselwirkungen zwischen dem Quartier und dem unmittelbar übergeordneten Energiesystem beschreiben. Drittens werden Kriterien zur Identifikation wechselseitiger Einflüsse zwischen dem urbanen und dem nationalen Energiesystem erläutert. Abschließend wird die entwickelte Methodik auf das Forschungszentrum Jülich als Beispielquartier angewendet, um das systemische Verhalten des Forschungszentrums Jülich zu evaluieren und die Praktikabilität der Methodik zu überprüfen.

Innerhalb der Arbeit wird gezeigt, dass das Strombezugsverhalten des Forschungszentrums Jülich insgesamt leicht netzadvers ist. Die strombasierte Kälteversorgung des Forschungszentrums Jülich weist im Sommer durch die Übereinstimmung zwischen Kältenachfrage und hoher PV-Einspeisung ein netzdienliches Verhalten auf. Für die Berechnung der systemischen Kennzahlen wird eine umfassende Monitoring-Datenbasis benötigt. Durch die Anwendung der Methodik auf das Forschungszentrum Jülich wird nachgewiesen, dass sich die Methodik durch eine einfache Bestimmbarkeit der Kriterien und einen modularen Aufbau auszeichnet. Sie lässt sich daher flexibel auf verschiedene Quartiere anwenden. In der vorliegenden Arbeit wird somit die Basis für eine einfach anwendbare, zukunftsweisende Bewertungsmethodik für Bestandsquartiere geschaffen.