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Der Wärmewende und der Abkehr von fossilen Energieträgern kommt gegenwärtig ein zentraler Stellenwert in der politischen Agenda zu. Die Herausforderung liegt insbesondere darin, Unabhängigkeit von Erdöl und Erdgas liefernden Staaten zu erreichen und klimaschädliche Technologien zu substituieren.
Chancen und Risiken aus Pflanzenverkohlung mittels Pyrolyseheizkesseln wurden im Hinblick auf deren Beitrag im Rahmen verschiedener Themen betrachtet werden. Hier könnte eine Kombination aus fossilfreier Nahwärmeversorgung, Nutzung nachwachsender regionaler Rohstoffe, Sequestrierung von atmosphärischem Kohlenstoff, Einflüsse auf die Qualität landwirtschaftlicher Böden durch Einbringen von Biokohle sinnvoll sein. Konkret wurde dies modellhaft anhand eines Biomasse-Nahwärmeprojekts einer kleinen Kommune in Oberbayern untersucht.
Im Rahmen dieser Arbeit werden Einflüsse dieser Technologie auf Treibhausgasemissionen in der Wärmewende, die Erfüllung von SDG-Indikatoren sowie Möglichkeiten, Pyrolysatoren ökonomisch kompetitiv zu gängigen Biomasseheizkesseln betreiben zu können, untersucht.
Basierend auf den Erkenntnissen und Erfahrungen zum Klimawandel ergaben sich in den letzten Jahren weltweit enorme energie- und klimapolitische Veränderungen. Dies führt zu einem immer stärken Wandel der Erzeugungs-, Verbrauchs- und Versorgungsstrukturen unserer Energiesysteme. Der Fokus der Energieerzeugung auf fluktuierenden erneuerbaren Energieträgern erfordert einen weitreichenderen Einsatz von Flexibilitäten als dies bisher der Fall war.
Diese Arbeit diskutiert den Einsatz von Wärmepumpen und Speichersystemen als Flexibilitäten im Kontext des Zellularen Ansatzes der Energieversorgung. Dazu werden die Flexibilitätspotentiale von Wärmepumpen -Speichersystemen auf drei Betrachtungsebenen untersucht und validiert. Erstere berücksichtigt die Wärmepumpe, den thermischen Speicher und thermische Lasten in einer generellen Potentialbetrachtung. Darauf aufbauend folgt die Betrachtung der Wärmepumpen-Speichersysteme im Rahmen einer Haushalts-Zelle als energetische Einheit, gefolgt von Untersuchungen im Niederspannungs-Zellkontext. Zur Abbildung des Flexibilitätsverhaltens werden detaillierte Modelle der Wandler und Speicher sowie deren Steuerungen entwickelt und anhand von Zeitreihensimulationen analysiert und evaluiert.
Die zentrale Frage ob Wärmepumpen mit Speichersystemen einen Beitrag als Flexibilität zum Gelingen der Energiewende leisten können kann mit einem klaren Ja beantwortet werden. Dennoch sind die beim Einsatz von Wärmepumpen-Speichersystemen als Flexibilität zu beachtenden Randbedingungen vielfältig und bedürfen, je nach Anwendungszweck der Flexibilität, einer genauen Betrachtung. Die entscheidenden Faktoren sind dabei die Außentemperatur, der zeitliche Kontext, das Netz und die Wirtschaftlichkeit.