Autarke Versorgung deutscher Städte mit Erneuerbaren Energien

Self-Sufficient Supply of German Cities with Renewable Energy

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URL
Dokumentart: Masterarbeit
Institut: Department Maschinenbau und Produktion
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum:
SWD-Schlagwörter: Energieversorgung , Stadtplanung , Erneuerbare Energien
DDC-Sachgruppe: Natürliche Ressourcen, Energie und Umwelt

Kurzfassung auf Deutsch:

Diese Arbeit umfasst die Untersuchung erneuerbarer Primärenergiepotenziale zur Ermittlung von geeigneten Regionen und Städten zur autarken Versorgung mittels Erneuerbarer Energien. Weiterhin werden die notwendigen Rahmenbedingungen zur Erreichung der autarken Versorgung mittels Erneuerbaren Energien untersucht und benannt. Einleitend wurden grundlegende Inhalte zum aktuellen Stand der Themen politische Rahmenbedingungen, Stadtbegriff und gesellschaftsrechtliche Unternehmensformen sowie von Primärenergiepotenzialen eruiert. Zur Ermittlung geeigneter Regionen und Städte erfolgten grafische Untersuchungen der einzelnen erneuerbaren Primärenergieformen Solar-, Wind-, Bioenergie, Wasserkraft und Geothermie. Unter Zuhilfenahme eines selbst erstellten grafischen Auswertungsprogrammes, konnten die Primärenergien einer regionalen Potenzialverteilung zugeführt werden sowie eine Unterteilung in kontinuierliche und diskontinuierliche Verfügbarkeiten zugeordnet werden. Darauf aufbauend erfolgte eine grafische Betrachtung im gesamtheitlichen Kontext zur Ermittlung von Gebieten mit hoher Eignung zur autarken Versorgung mit erneuerbaren Energien. Aufbauend auf dem grafischen Ergebnis wurden die vorgenannten Gebiete bezüglich ihrer elektrischen, thermischen, sowie kontinuierlichen und diskontinuierlichen Primärenergiepotenziale tabellarisch ausgewertet. Weiterhin wurde als Grundlage zur Detailuntersuchung einer Stadt die aktuellen technischen Möglichkeiten zur Erzeugung und Speicherung erneuerbarer Energien, inkl. planerischer und finanzieller Aspekte, eruiert. Als Ergebnis wurde u.a. Freiburg im Breisgau als Stadt mit hohem Potenzial zur autarken Versorgung ermittelt. Im Anschluss erfolgte eine energetische und finanzielle Detailbetrachtung mit Schwerpunkt der autarken Versorgung mittels Erneuerbare Energien unter Zuhilfenahme eines separat erstellten Auswertungsprogramms. Die Detailuntersuchung ergab, dass Freiburg aktuell die autarke Versorgung mittels Erneuerbarer Energien nicht realisieren kann. Dennoch ist eine Substitution der bisherigen fossilen Erzeugungskapazitäten möglich. Weiterhin erfolgte eine gesellschaftsrechtliche Untersuchung der Stadtwerke Freiburg bezüglich geeigneter Unternehmensformen, mit dem Fokus die Erneuerbaren Energien, entsprechend dem vorab eruierten Szenario, etablieren zu können. Im Ergebnis haben die Stadtwerke Freiburg, mit der Beteiligung an der badenova AG & Co. KG, eine geeignete zukunftsfähige Unternehmensform für die Etablierung Erneuerbarer Energien aktuell installiert. Die Rückschlüsse bezüglich der autarken Versorgung deutscher Städte mit erneuerbaren Energien sowie die Begrifflichkeit einer energieautarken Stadt sind weiter zu untersuchen. Weitere Untersuchungsschwerpunkte sind u.a. die Einbeziehung des Umlandes zur Versorgung der Stadt sowie die zeitliche Abhängigkeit von Erzeugung und Abnahme der Energien.

Kurzfassung auf Englisch:

This thesis examines the potential of German geographical regions and cities to achieve a selfsufficient energy supply using renewable energy. It details the required parameters to achieve such an autarkic supply. The thesis describes the current situation regarding politics, cities, types of corporate organisations, and primary energy potentials. The potentials of solar, wind, biological, water, and geothermal energy are analysed to identify suitable locations for a self-sufficient energy supply. A self created programme allows the superposition of different primary energy potentials while it also distinguishes between continuous and discontinuous availability of each energy form. Following this superposition a graphical and tabularly analysis identifies the most suitable regions for autarkic energy supply. Various other parameters i.e. possibilities to produce and store renewable energy, planning restrictions, and financial aspects are taken into account to examine a city and its potential for selfsufficiency in more detail. Following the described detailed analysis the German city Freiburg im Breisgau shows a high potential for a self-sufficient energy supply. An in-depth examination of energetic and financial aspects for Freiburg shows that a self-sufficient supply using renewable energy is not feasible at this point in time. However, a substitution of currently used fossil fuels is possible. In addition an examination shows that the cooperation between the public energy supplier for Freiburg (“Stadtwerke Freiburg”) and “badenova AG & Co. KG” is suitable for further development of renewable energy supply. The possibility of a self-sufficient energy supply of German cities needs to be examined further. Further studies should take into account the surrounding areas of a city and the chronological relationship between production and use of energy.

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