Browsing by Author "Kempe, Stephan"

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Open Access
Räumlich detaillierte Potenzialanalyse der Fernwärmeversorgung in Deutschland mit einem hoch aufgelösten Energiesystemmodell
(2014) Kempe, Stephan; Voß, Alfred (Prof. Dr.-Ing.)
Die regionalen Entwicklungsmöglichkeiten der Kraft-Wärme-Kopplung und der Fernwärmeversorgung in Deutschland werden unter umwelt- und energiepolitischer Rahmenannahmen untersucht. Ausgehend von der Bedarfsseite wird die Wärme-nachfrage in den Verbrauchssektoren (Haushalte, Gewerbe, Handel, Dienstleistung und Industrie) durch geeignete Indikatoren ermittelt. Die Entwicklung der Potenziale der Fernwärmenutzung zur Deckung der Wärmenachfrage leitet sich von der Entwicklung der Nutzwärmenachfrage ab. Die Untersuchung der regionalen Wärmebedarfsstrukturen erfolgt anhand acht unterschiedlicher Gemeindekategorien in die die Gemeinden Deutschlands nach ihrer Einwohnergröße eingeteilt wurden. Die ermittelten Werte der technisch erschließbaren Potenziale der Fernwärme-nutzung gehen als Obergrenzen der Fernwärmeversorgung in das entwickelte Energiesystemmodell TIMES-AREA ein. Mit Hilfe der modellgestützten Energiesystemanalyse wird die wirtschaftliche Fernwärmeversorgung und Entwicklung der KWK-Anlagen in den Gemeindekategorien aufgezeigt. Eine Szenarienanalyse stellt den Einfluss einer Förderung für den Ausbau von Fernwärmenetzen und der Minderung an Treibhausgasen auf den Einsatz von KWK-Anlagen dar. Im Subventionsszenario (SUB) liegen die Kosten der Fernwärmeversorgung um 30 % unter denen des Referenzszenarios (REF), das die Fortsetzung der Energiepolitik vom Ende des letzten Jahrzehnts beschreibt. Im Treibhausgasminderungsszenario (THG) ist ein Minderungspfad an Treibhausgasen gegenüber 1990 vorgegeben. Das von der Bundesregierung angestrebte Ziel den KWK-Strom bis 2020 auf einen Anteil von mindestens 25 % der Nettostromerzeugung zu erhöhen wird verfehlt: Die Anteile liegen 2020 bei 18,8 % (REF), 23,6 % (SUB) und 19,8 % (THG). In der Entwicklung bis 2050 findet die größte KWK-Stromerzeugung von 133 TWh in 2030 im Subventionsszenario statt. Erdgas-KWK-Anlagen tragen am meisten zur KWK-Stromerzeugung bei. Deren Anteile liegen zwischen 2010 und 2050 durchschnittlich bei 34,0 % (THG) und 65,3 % (SUB). Ab 2030 werden Erdgas-KWK-Anlagen zunehmend durch Biomasse- und Biogas-KWK-Anlagen verdrängt.
Open Access
Wärmeatlas Baden-Württemberg - Erstellung eines Leitfadens und Umsetzung für Modellregionen
(2009) Blesl, Markus; Kempe, Stephan; Ohl, Michael; Fahl, Ulrich; König, Andreas; Jenssen, Till; Eltrop, Ludger
Ziel des Vorhabens ist die Erstellung eines Wärmeatlanten für Baden-Württemberg zur Darstellung der räumlichen und zeitlichen Verteilung des Wärmebedarfs auf lokaler Ebene. Zur Visualisierung des räumlichen Wärmebedarfs als auch der Bereitstellungspotenziale unterschiedlicher Energieträger, insbesondere der leitungsgebundenen Energieträger (Fernwärme, Gas), dient ein Geographisches Informationssystem (GIS). In einem ersten Schritt der Forschungsarbeit wird zunächst ein Leitfaden erarbeitet, der die notwendigen Datengrundlagen, die prinzipielle Vorgehensweise bei der Erstellung, die Aufbereitung der Daten in Geographischen Informationssystemen und die Nutzungsmöglichkeiten eines Wärmeatlas darstellt. Neben den Wärmepotenzialen im Siedlungsbereich werden auch die entsprechenden Bedarfswerte der industriellen und kommunalen Objektversorgung erfasst. Zudem werden auch Informationen zum Angebot an Energieträgern, z. B. Biomasse, Geothermie oder Solarthermie, bereitgestellt, so dass auch energieträgerbezogene Potenziale ermittelt werden können. Außerdem wird die Vorgehensweise zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit von konkurrierenden Wärmeerzeugungsanlagen erläutert. Damit wird den Entscheidungsträgern eine Basis für die Beurteilung lokaler Versorgungskonzepte zur Verfügung gestellt. Im zweiten Arbeitsschritt wird auf der Basis des erarbeiteten Leitfadens für Modellregionen in Baden-Württemberg ein Wärmeatlas erstellt. Basierend auf diesen Ergebnissen werden notwendige Parameter für einen Ausbau oder Neubau der Nah-/Fernwärmeversorgung festgelegt und in den GIS-Karten kenntlich gemacht. Dadurch sollen die Voraussetzungen geschaffen werden, Versorgungsgebiete zu identifizieren, für die eine leitungsgebundene Wärmeversorgung, möglichst auf KWK-Basis, sinnvoll erscheint. Die Ergebnisse für die Modellregionen dienen als Grundlage für die näherungsweise Hochskalierung des Wärmebedarfs und der Potenziale auf Baden-Württemberg insgesamt. Auch hier werden GIS-Darstellungen genutzt, um die räumliche Verteilung über die Landesfläche anschaulich präsentieren zu können.