Strom aus fossilen und regenerativen Energien. Eine Zusammenfassung aus Praxiserfahrungen und Literaturstudien.

Abstract

In der Natur stehen der Menschheit unterschiedliche Formen der Energie für den alltäglichen Gebrauch zur Verfügung. Im Rahmen der großtechnischen Nutzung zur Strom- und Wärmeerzeugung sind dies im Wesentlichen die Sonnenenergie, die Windenergie, die Energie des laufenden oder auch aufgestauten Wassers und die in fossilen Brennstoffen (Kohle, Gas, Öl) gebundene Energie. Für die Wärmeerzeugung hat der Mensch schon in Urzeiten die in fossilen Brennstoffen gebundene Energie genutzt. Im Zuge der Industrialisierung erhielten diese Energieträger immer größer werdende Bedeutung für die Erzeugung elektrischen Stroms. Dies war und ist jedoch mit direkten Schadstoffemissionen verbunden und wird in der Zwischenzeit als umweltgefährdend eingestuft. Mit der Entwicklung von Werkstoffen und elektrischen Apparaten zur Herstellung von Solarpanelen und Windrädern, sowie den dazugehörenden Generatoren, wurden etwa seit dem Jahr 2000 Wind- und Solaranlagen großflächig zur kommerziellen Stromerzeugung in den Verkehr gebracht. Zur effektiven Nutzung dieser Technologien wurden sog. Wind- und Sonnenkataster erstellt. Darüber hinaus ist der Bau neuer Stromtrassen für den Transport ins Landesinnere sehr schleppend, so dass das Potenzial der Off-Shore Windenergie nicht ausgeschöpft werden kann und die On-Shore Windkraftanlagen in Deutschland derzeit ca. 90 % des Stroms aus Windrädern liefern. Für Solarkraftanlagen ist die Dauer der Sonnenstunden und der Sonneneinstrahlwinkel essentiell und demzufolge in den Ländern der Sahelzone am vorteilhaftesten. Bis dato zählen die privaten PV Anlagen in der Summe zu den größten Stromlieferanten aus Solaranlagen. Dieser Strom kann jedoch nicht direkt zur Stützung der Hochspannungsübertragungsnetze benutzt werden. Daher muss die gleiche Menge auf konventionelle Weise vorgehalten werden, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Aufgrund der zuvor genannten Einschränkungen für Wind- und Solarkraftwerke, sowie den technischen Schwierigkeiten elektrischen Strom in größeren Mengen zu speichern, bleibt die Nutzung der fossilen Energieträger zur Abdeckung des Strombedarfs in den industrialisierten Ländern bis auf Weiteres unverzichtbar. Allen voran kommt der Kohle (Braun- und Steinkohle) dabei die größte Bedeutung zu, weil deren Verfügbarkeit am höchsten und deren Preise pro Energieeinheit am wirtschaftlichsten sind. Die gesamten Kohlevorkommen auf unserer Erde wurden im Jahr 2010 mit einer Restspeicherkapazität von ca. 3000 Jahren geschätzt, wobei die derzeit wirtschaftlich schürfbaren Vorkommen eine Restspeicherkapazität von ca. 450 Jahren aufweisen.Several variations to the composition and operation strategy of a metropolitan region s centralized energy park are analyzed in this work. These variations are defined in an attempt to increase the system s share of renewable energy (RE) in electricity and district heating consumption, as well as the share of power from Combined Heat and Power (CHP) plants in electricity consumption. A decrease in the system s total annual CO2 emissions and total annual costs is also pursued. In particular, two RE integration options are analyzed: Power to Heat (PtH) units, and Power to Gas to Combined Heat and Power (PtGtCHP) plants.