umwandlungs

Einbindung von Solar- und Windkraft-Anlagen in dezentrale Energieversorgungssysteme
4.3.1.2.3. Nettonutzungsgrade für die Bewertung des gesamten dezentralen
Energieversorgungssystems ξN,g
Die Herleitung eines Nutzungsgrades für das gesamte Energieversorgungssystem erweist sich als
besonders schwierig, da in diesem System Komponenten mit unterschiedlichen Versorgungsaufgaben
und Energieumwandlungscharakteristika im Hinblick auf den Typus der Primärenergie
gekoppelt sind. Sowohl die Primärenergien, wie Wind, Sonne und Erdgas, als auch die Endenergiebereitstellung
in Elektrizität, Wärme und Kälte sind in ihrer Energiedichte und Qualität verschieden
und demnach unterschiedlich zu behandeln. Außerdem ist die Behandlung der Wärme
im Saisonalspeicher kompliziert. Sie müsste bei jeder Berechnung Berücksichtigung finden, was
voraussetzt, daß die Daten zur Wärmeenergie im Saisonalspeicher bekannt sind. Zudem ist nicht
ersichtlich, wie groß der tatsächliche Anteil ist, der tatsächlich genutzt wird. Aus diesem Grunde
wird bei allen definierten Nutzungsgraden vorausgesetzt, daß der Speichertemperaturzyklus
ausgeglichen ist (ΔQSp = 0). Das wäre beispielsweise bei einer Integration über ein Jahr der Fall.
Die Festlegungen zur Definition des Nutzungsgrades richten sich nach den Bilanzräumen und
Bewertungszielen, wobei das Bewertungsziel in diesem Falle eine energetisch sinnvolle
Anlagenkonfiguration zur dezentralen Energieversorgung darstellt.
a) Nettonutzungsgrad mit Bezug auf alle Primärenergieträger ξN,g
Werden die definierten Nutzungsgrade der Einzelanlagen zusammengefaßt, erhält man die
Nutzungsgrade für das dezentrale Energieversorgungssystem. Eine Darstellung des
Bruttonutzungsgrades ist für die Analyse der Energieumwandlung von Einzelanlagen sinnvoll.
Eine Zusammenfassung für das gesamte Energieversorgungssystem ist hingegen nicht sehr
aussagekräftig. Anders verhält es sich bei der Herleitung des Nettonutzungsgrades für das
gesamte dezentrale Energieversorgungssystem ξN,g, da er auf der dezentralen
Energieverbrauchscharakteristik basiert und damit die Umwandlungsgüte des Gesamtsystems in
bezug auf die tatsächlichen Nutzenergien darstellt. Für diese Auswertung ist allerdings die
Berücksichtigung des Bezuges von Netzstrom in Form der zur Umwandlung benötigten
Primärenergien notwendig. Des weiteren sind Brennstoffenergien und die Sonnen- sowie die
Windenergie als Aufwand berücksichtigt worden. Den Nutzen stellen die Energien für Heizung
und Trinkwarmwasser, die Klimakälte sowie der Stromverbrauch WVerb. dar.
ξ
=
∫ ( WVerb
+ H&
. Heizung + H&
TWW + H&
Kälte ) ⋅ dt
t
∫ ( H&
Br Kessel + H&
Br BHKW + E&
Sonne ST −Fläche
+ E&
,
,
,
Sonne,
PV −Fläche
+ E&
Wind + H PE,
Netzstrom )
N , g
&
t
– 70 –
⋅ dt
Gleichung 4-11
Mit gleicher Herangehensweise lassen sich die thermischen und elektrischen
Nettonutzungsgrade (ξN,g,th und ξN,g,el) formulieren.
ξ
=
∫(
H&
Heizung + H&
TWW + H&
Kälte)
⋅ dt
∫WVerb.
⋅ dt
t
∫(
H&
Br Kessel + H&
Br BHKW + E&
,
,
Sonne,
ST −Fläche)
⋅ dt
t
ξN
, g,
el =
∫(
H&
Br,
BHKW + E&
Sonne,
PV −Fläche
+ E&
Wind + H PE,
Netzstrom)
N , g,
th
&
t
t
⋅ dt
Gleichungen 4-12 und 4-13