15 Fakultätsübergreifend / Sonstige Einrichtung
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Item Open Access Strategien und Technologien einer pluralistischen Fern- und Nahwärmeversorgung in einem liberalisierten Energiemarkt unter besonderer Berücksichtigung der Kraft-Wärme-Kopplung und erneuerbarer Energien : Kurzfassung der Studie(2000) Besch, H.; Neuffer, Hans; Witterhold, Franz-Georg; Schönberg, Ingo; Jochem, Eberhard; Radgen, Peter; Schmid, Christiane; Mannsbart, Wilhelm; Pfaffenberger, Wolfgang; Schulz, Wolfgang; Voß, Alfred; Blesl, Markus; Fahl, Ulrich; Zschernig, Joachim; Sager, Jörg; Fahlenkamp, Hans; Hölder, Daniel; Dötsch, Christian; AGFW - Arbeitsgemeinschaft Fernwärme e.V. bei der Vereinigung Deutscher ElektrizitätswerkeDie Zusammenfassung dient zwei Zielen: Zunächst werden die wesentlichen Ergebnisse der Langfassung der o.g. Studie referiert; auf dieser Basis werden dann mögliche Maßnahmen und Strategien diskutiert, die kurzfristig (2000-2001) ergriffen werden könnten. Als Akteure kommen hierbei nicht nur die Bundesregierung, die wichtige Rahmenbedingungen zum Marktgeschehen wird setzen müssen, in den Fokus, sondern auch die Betreiber von Heizkraftwerken und KWK-Anlagen und deren Verbände, aber auch andere Akteure wie z. B. Contracting-Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Da die Übergangsphase der Liberalisierung der europäischen Stromwirtschaft in den Jahren 2000-2005 eine besondere Herausforderung für die KWK-Entwicklung darstellt, wird auch ein kurzfristig wirksames Maßnahmenbündel zur Diskussion gestellt. Dem Leser sei zum Verständnis in Erinnerung gerufen, dass diese vorgelegte Analyse im Rahmen einer Vorstudie durchgeführt wurde und langfristig abgesicherte Aussagen auch Analysen mit einschließen müssten, die bis 2010 und 2020 reichen. Weiterführende Arbeiten sollen in einer geplanten Hauptstudie erfolgen.Item Open Access Ermüdungsverhalten von Stahlkonstruktionen unter multiaxialer Beanspruchung durch Radlasten : ausführlicher Bericht zum Forschungsvorhaben(2016) Kuhlmann, Ulrike; Roos, Eberhard; Herion, Stefan; Euler, Mathias; Rettenmeier, Philipp; Lipp, AndreasIm Hochbau, im Kranbau und in der Fördertechnik treten durch die Bewegung von Gütern und Maschinen wandernde Einzellasten auf, die in der Regel als Radlasten auf die meist aus Stahl hergestellten Tragkonstruktionen einwirken. Die Anschlüsse und Verbindungen dieser Konstruktionen erfahren im Bereich der Radlasteinleitung einen Spannungszustand aus lokalen Druck- und Schubspannungen, die sich mit globalen Spannungen aus Trägerbiegung und Querkraftschub überlagern. Da sich dieser mehrachsige Spannungszustand bei jeder Überrollung einstellt, können Ermüdungsschäden an den Anschlüssen und Verbindungen die Folge sein. Im Gegensatz zu den alten nationalen Bemessungsregeln für Krane und Kranbahnen, die vergleichbare Berechnungs- und Festigkeitsansätze für den Ermüdungsnachweis auf Basis von Nennspannungen enthielten, unterscheiden sich die neuen europäischen Bemessungsregeln für Krane und Kranbahnen. In der Folge werden eine Reihe von Konstruktionsdetails mit Radlasteinleitung bei Kranen im Vergleich zu Kranbahnen bei baugleicher Ausführung günstiger hinsichtlich ihrer Ermüdungsfestigkeit eingestuft. Die Kerbfalleinstufung dieser Konstruktionsdetails wird dabei in allen Bemessungsnormen bislang theoretisch hergeleitet, da entsprechende Ermüdungsversuche fehlen. Der Unterschied zwischen den alten nationalen und neuen europäischen Bemessungsregeln beruht teilweise auf einer abweichenden Berücksichtigung des Einflusses der Eigenspannungen auf die Ermüdungsfestigkeit von geschweißten Verbindungen. Die europäischen Bemessungsregeln unterstellen hohe Eigenspannungen und vernachlässigen daher einen Mittelspannungseinfluss. Der Kerbfallkatalog der Bemessungsnormen ist begrenzt und enthält beispielsweise keine Einstufung für das häufig ausgeführte Konstruktionsdetail der aufgeschweißten Kranschiene mit Radlasteinleitung. Der begrenzte Kerbfallkatalog stellt für die Ermüdungsbewertung von neuartigen Konstruktionen ein Hindernis dar. Es wird ein Überblick über die bekannten Ermüdungsversuche zu den Konstruktionsdetails mit Radlasteinleitung gegeben. Die bekannten Bewertungskonzepte für Schweißverbindungen bei mehrachsiger Ermüdungsbeanspruchung werden vorgestellt. Der Erkenntnisstand zur Entstehung von Eigenspannungen und deren Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen wird beschrieben. Es wird ein Versuchsprogramm aus Ermüdungsversuchen an Kranbahnträgern mit aufgeschweißter Kranschiene und an einer neuartigen Kranbahnkonstruktion mit Obergurten aus Hohlprofilen unter ortsfest schwellender und überrollender Radlast entwickelt. Die Untersuchung beider Arten von Radlasten berücksichtigt, dass überrollende Radlasten zu einer nichtproportional und ortfest schwellende Radlasten zu einer proportional mehrachsigen Ermüdungsbeanspruchung führen. Die Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit der untersuchten Kranbahnträger erfolgt auf Basis von Nenn-, Struktur- und Kerbspannungen. Bei der Bewertung der mehrachsigen Ermüdungsbeanspruchung werden sowohl die klassischen Schwingfestigkeitshypothesen als auch neuere Bewertungsansätze wie die Hypothesen der kritischen Schnittebene und der integralen Anstrengung angewendet. Durch eine Schweißsimulation, die durch fertigungsbegleitende Temperaturmessungen kalibriert wird, werden für die Kranbahnträger mit aufgeschweißter Kranschiene Anhaltswerte für die Höhe der Schweißeigenspannungen als Eingangsgröße für die Ermüdungsbewertung hergeleitet.Item Open Access Gesamtwirtschaftliche Bewertung der Energiegewinnung aus Biomasse unter Berücksichtigung externer und makroökonomischer Effekte (Externe Effekte der Biomasse) : Endbericht(2000) Kaltschmitt, Martin; Krewitt, Wolfram; Heinz, Andreas; Bachmann, Till; Gruber, Sabine; Kappelmann, Karl-Heinz; Beerbaum, Steffen; Isermeyer, Folkhard; Seifert, KatjaWeltweit herrscht weitgehend Konsens darüber, dass die mit einer nachhaltigen Entwicklung verbundenen Ziele u. a. einen verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien bedingen. Betrachtet man in diesem Zusammenhang die Kosten und Potenziale der in Deutschland grundsätzlich nutzbaren erneuerbaren Energien, so zeigt sich, dass insbesondere die Biomasse bei „vertretbaren Kosten“ gegenüber heute einen deutlichen Mehrbeitrag zur Energieversorgung leisten könnte. Aus wohlfahrtstheoretischer bzw. gesamtwirtschaftlicher Sicht sind diese mit betriebswirtschaftlichem Kalkül ermittelten Kosten jedoch nicht ausreichend, um eine zuverlässige Beurteilung der Vorteilhaftigkeit von Energiesystemen zu ermöglichen. Die Bewertung der Förderwürdigkeit einer vermehrten Energiegewinnung aus Biomasse bedarf somit einer weitergehenden, auch gesamtwirtschaftliche Aspekte einbeziehenden Analyse. Eine derartige Bewertung wurde für die in Deutschland relevanten Bioenergiesysteme bisher allerdings noch nicht durchgeführt. Auch existiert noch keine allgemein anerkannte Standardmethodik zur gesamtwirtschaftlichen Bewertung von Energiesystemen. Das primäre Ziel dieser Studie ist es daher, die aus betriebswirtschaftlicher und gesamtwirtschaftlicher Sicht bedeutsamen Vor- und Nachteile einer verstärkten Energiegewinnung aus Biomasse in Deutschland zu ermitteln. Dazu muss zunächst eine geeignete Methodik entwickelt werden. Als Ergebnis der Untersuchung sollen schließlich Aussagen dazu getroffen werden, unter welchen Rand- und Rahmenbedingungen Möglichkeiten einer Energiebereitstellung aus biogenen Fest- und Flüssigbrennstoffen einerseits für den Betreiber, andererseits aber auch für die gesamte Volkswirtschaft am kostengünstigsten sind. Auch sollen Erkenntnisse dazu gewonnen werden, welche Entwicklungsmöglichkeiten die Bereitstellung von biogenen Flüssig- und Festbrennstoffen der heimischen Land- und Forstwirtschaft bieten. Die zur Erreichung dieser Zielsetzung durchgeführten Berechnungen haben schließlich gezeigt, dass die Energiegewinnung aus Biomasse zukünftig deutlich verstärkt in die Energieversorgung Deutschlands integriert werden sollte und dabei - unter Berücksichtigung quantifizierbarer externer und makroökonomischer Effekte - bereits heute zu erheblichen gesamtwirtschaftlichen Vorteilen wie z. B. der Stabilisierung des Agrar- und Forstsektors, positiven Nettobeschäftigungseffekten und einer reduzierten Abhängigkeit von Primärenergieimporten begleitet werden könnte. Darüber hinaus könnten durch Einsatz von Bioenergieträgern die Freisetzungen klimaschädlicher Gase und der Verbrauch erschöpflicher Energieressourcen signifikant reduziert werden. Da die gegenwärtigen energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen diese volkswirtschaftliche Vorteilhaftigkeit der Energiegewinnung aus Biomasse jedoch nicht in ausreichendem Maße in betriebswirtschaftliche Minderkosten übertragen, muss dies z. B. über den ergänzenden Einsatz von Fördermaßnahmen oder Besteuerung fossiler Energiesysteme erfolgen. Die maximale Erschließung der volkswirtschaftlichen Vorteile einer Energiegewinnung aus Biomasse setzt damit eine Ausgestaltung der aktuellen Förderinstrumente voraus.Item Open Access Strategien und Technologien einer pluralistischen Fern- und Nahwärmeversorgung in einem liberalisierten Energiemarkt unter besonderer Berücksichtigung der Kraft-Wärme-Kopplung und regenerativer Energien : Kurztitel: Pluralistische Wärmeversorgung ; AGFW-Hauptstudie - erster Bearbeitungsabschnitt. Band 1, Grundlagen der Kraft-Wärme-Kopplung, Zertifizierungsverfahren und Fördermodelle(2001) Neuffer, Hans; Witterhold, Franz-Georg; Pfaffenberger, Wolfgang; Gregorzewski, Armin; Schulz, Wolfgang; Blesl, Markus; Fahl, Ulrich; Voß, Alfred; Jochem, Eberhard; Radgen, Peter; Schmid, Christiane; Dribbisch, Marcus; Sager, Jörg; Sander, Thomas; Zschernig, Joachim; Carter, James M.; Mauch, Wolfgang; Dötsch, Christian; Fahlenkamp, Hans; Hölder, DanielDie im vorliegenden Band 1 vorgestellten Ergebnisse sollen der Begleitung der anstehenden KWK-Gesetzgebung in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht dienen. Das derzeitige KWK-(Vorschalt-)Gesetz, welches durch ein neues mit klareren Kriterien verbundenes Gesetz ersetzt werden soll, ist in mehrfacher Hinsicht problematisch, da es Regelungen zum Auffangen von Stranded Investments mit Regelungen zur Förderung von KWK vermischt, keine klare Definition von KWK enthält, industrielle KWK ausgegrenzt und durch die intransparente Förderstruktur das Mittelaufkommen und die Mittelverwendung nicht nachvollziehbar macht. Ein KWK-Ausbau wird sich in der gegenwärtigen Situation des Strommarktes nur auf der Basis einer Förderung entwickeln können (vgl. Vorstudie). Obwohl neue KWK-Anlagen im Vergleich zu neuen Anlagen der ungekoppelten Erzeugung unter Vollkostenbedingungen meist günstiger abschneiden, benötigen sie vor dem Hintergrund des aktuell auf dem Niveau kurzfristiger Grenzkosten geführten Preiskampfes zusätzliche Deckungsbeiträge. Die Analyse der Vielzahl vorgeschlagener Zertifizierungskriterien hat ergeben, dass definierter KWK-Strom eine geeignete Messgröße darstellt. Ausführliche Analysen zeigen, dass die Bestimmung dieses Stromanteils mit Hilfe einer einmaligen Anlagenzertifizierung relativ unproblematisch ist. Eine weitere Differenzierung des so definierten KWK-Stroms, z. B. hinsichtlich der CO2-Effizienz, birgt dagegen die Gefahr so krasser Fördergegensätze zwischen alten und neuen Anlagen sowie zwischen gas- und kohlegefeuerten Anlagen, dass dadurch vorhandene, für zukünftige Anwendungen prädestinierte Standorte verloren gehen könnten und die sinnvolle Auskopplung großer Wärmemengen aus Steinkohlekraftwerken unterbleibt. Die Bewertung verschiedener Fördermodelle ergibt kein eindeutiges Bild, welches Fördermodell zu bevorzugen wäre. Andererseits zeigt sich, dass sich aus allen Bausteinen von Förderinstrumenten ein sinnvolles Instrumentenmix konstruieren lässt.Item Open Access Abschätzung des theoretisch installierten und verfügbaren Potentials von Netzersatzanlagen in Baden-Württemberg(Stuttgart : TGZ InEnergy, TTI GmbH an der Universität Stuttgart, 2025) Häbig, Pascal; Tekin, Erdal; Vetter-Gindele, Jannik; Lierhammer, Peter; Dobbins, Audrey; Hufendiek, KaiZur Sicherstellung der Versorgungssicherheit verfolgen Übertragungsnetzbetreiber u. a. zwei operative Aufgaben: Die Stabilisierung der Systembilanz und das Netzengpassmanagement. Der gesetzliche Maßnahmenkatalog für die Stabilisierung der Systembilanz umfasst neben netz- und marktbezogene Maßnahmen auch Lastabschaltungen und Abschaltkaskaden. Falls die Versorgungsstörungen so nicht gelöst werden können, entscheidet die Regulierungsbehörde über eine Notfalllage. Dieser Kurzstudie liegt die Überlegung zugrunde, Netzersatzanlagen in den beschriebenen Prozess zu integrieren, um Versorgungsstörungen bzw. deren Auswirkungen zu begrenzen. Netzersatzanlagen werden neben Einrichtungen der kritischen Infrastruktur auch von kleinen und mittleren Unternehmen sowie großen Industrieunternehmen zur Absicherung von (sicherheits-)kritischen Prozessen bei einer möglichen Versorgungsunterbrechung vorgehalten. Abhängig von den technischen Voraussetzungen hätten Anlagenbetreiber bei einer Versorgungsstörung dann zwei Handlungsoptionen zur Reduktion der netzwirksamen Last: Eine Netztrennung und Versorgung der bislang am Netz wirksamen Last durch die aktivierte Netzersatzanlage oder netzgekoppelte Aktivierung einer Netzersatzanlagen und Einspeisung deren Leistung ins Netz. In der Kurzstudie werden zwei übergeordnete Ziele verfolgt: Erstens soll das theoretisch installierte und das verfügbare Potential von Netzersatzanlagen bei kleinen und mittleren Unternehmen sowie bei großen Industrieunternehmen in Baden-Württemberg ermittelt werden. Netzersatzanlagen im Bereich der kritischen Infrastruktur sind nicht im Fokus der Kurzstudie. Zweitens sollen Barrieren identifiziert werden, die aktuell eine Energiesystemintegration von Netzersatzanlagen hemmen oder verhindern. Die Kurzstudie liefert dabei Antworten auf folgende drei Fragestellungen: Fragestellung 1: Wie gestaltet sich die betriebscharakteristische und informationstechnische Ausgangslage für die Integration von Netzersatzanlagen in das Energiesystem? Fragestellung 2: Welche Barrieren existieren, die die Integration von Netzersatzanlagen in das Energiesystem sowie deren Nutzung durch Netzbetreiber hemmen? Fragestellung 3: Wie groß ist das theoretisch installierte und verfügbare Potential von Netzersatzanlagen bei KMU und Industrie in Baden-Württemberg? Die Untersuchung zur Integrationsfähigkeit von Netzersatzanlagen mit Fokus auf die Betriebscharakteristik und auf die Informations- und Kommunikationstechnik, umfasst die Technologien Verbrennungsmotoren, Batteriespeicher und Brennstoffzellen. Verbrennungsmotoren sind wegen ihrer Betriebscharakteristik und Reaktionsfähigkeit gut für die Netzintegration geeignet, jedoch können Emissionen von Treibhausgasäquivalenten, Lärm und Schadstoffen regulatorische Einschränkungen darstellen. Bei kleinskaligen Bestandsanlagen ist meist eine Nachrüstung für die Integration erforderlich. Batteriespeicher zeigen ebenfalls eine hohe prinzipielle Eignung. Allerdings sind Batteriespeicher mit hohen Kapazitäten, die eine längere Einspeisung ermöglichen, bislang noch kaum vorhanden. Im Bereich von Anlagen der unterbrechungsfreien Stromversorgung sind Batteriespeicher zwar verbreitet, wegen der kurzen Einsatzdauer aber eher ungeeignet für einen Einsatz zur Systemstabilisierung. Brennstoffzellen sind bei Nutzung von Wasserstoff als Brennstoff ohne Treibhausgasemissionen und bieten eine gute Integrationsfähigkeit, gelten bisher jedoch noch als Zukunftstechnologie. Insgesamt ist festzustellen, dass für die meisten der untersuchten Netzersatzanlagentechnologien weder die Betriebscharakteristik noch die informations- und kommunikationstechnische Einbindung eine entscheidende Hürde für die Integrationsfähigkeit darstellt. Die Integrationsmöglichkeiten von Netzersatzanlagen hängen stark von branchenspezifischen Faktoren ab. Laut der befragten Experten (n = 13) existieren gegenwärtig technische Lösungen für die Systemintegration, eine aktive Vermarktung von Netzersatzanlagen wird als wirtschaftlich rentabel eingeschätzt. Doch selbst bei der Erfüllung aller technischen und ökonomischen Voraussetzungen existieren Vorbehalte gegenüber einem freiwilligen Einsatz von Netzersatzanlagen. Aus spieltheoretischen Überlegungen stehen mögliche Wettbewerbsnachteile einem fehlenden (monetären) Nutzen gegenüber und beeinflussen die Einsatzentscheidung. Allerdings kann im Rahmen der Experten-Interviews eine grundsätzliche Teilnahmebereitschaft bei den befragten Personen festgestellt werden. Die Vielzahl an regulatorischen Anforderungen und der hohe Detailgrad der Vorgaben schränkt die Freiheitsgrade einer unternehmensspezifischen Umsetzung ein. Für den Planungsprozess sind energiewirtschaftlich qualifizierte Personalressourcen (bspw. Energiejuristen) notwendig. Die Komplexität des Regulierungsrahmens wirkt sich zudem prozessverlängernd aus. Die Abschätzung für das theoretisch installierte Potential von Netzersatzanlagen in Baden-Württemberg für die fünf ausgewählten Wirtschaftszweige des verarbeitenden Gewerbes beträgt zwischen 354 und 2.092 MW. Auf Deutschland skaliert, beläuft sich die theoretisch installierte Leistung auf 620 bis 3.840 MW. Davon wären in einer kritischen Netzsituation in Baden-Württemberg zwischen 108 und 639 MW verfügbar. Dabei ist das verfügbare Potential zeitabhängig. Aufgrund der Unvollständigkeit der Vergleichsdaten (Marktstammdatenregisters, Daten der Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg), ist eine abschließende Ergebnisplausibilisierung nicht möglich. Mit dem Spektrum für das installierte Netzersatzanlagenpotential bei kleinen und mittelständischen Unternehmen sowie großen Industrieunternehmen liefert die vorliegende Kurzstudie erstmals eine Indikation. Da die Ergebnisse einer methodischen Unsicherheit (bspw. Stichprobengröße) unterliegen, bedürfen diese einer weiterführenden Untersuchung sowie Plausibilisierung. Um den Integrationsgrad von Netzersatzanlagen zu fördern und für kritische Netzsituationen verfügbar zu machen, empfehlen die Autoren folgende fünf Maßnahmen: Die Durchführung einer großskaligen Befragung von Netzersatzanlagenbetreibern, eine Plausibilisierung durch eine Analyse des zukünftig vollständigen LUBW-Datensatzes, eine Prüfung der Machbarkeit eines monetären Anreizes für die Vorhaltung bzw. den Einsatz einer Netzersatzanlage, ein Produktkonzept für die Integration von Netzersatzanlagen in den gesetzlichen Maßnahmenkatalog und die Schaffung von Transparenz für den freiwilligen Einsatz von Netzersatzanlagen. Alles im allem wird resümiert, dass dezentrale kleinteilige Netzersatzanlagen im Falle einer Systembilanzunterdeckung in letzter Instanz einen Beitrag zur Absicherung der volkswirtschaftlichen Wohlfahrt erbringen kann. Für Unternehmungen (außerhalb der kritischen Infrastruktur) stellen Netzersatzanlagen im abstrakten Sinne eine „Risikoversicherung“ gegenüber Versorgungsunterbrechungen dar. Im Idealfall wird diese zwar einmalig angeschafft, allerdings bestenfalls über die gesamte Lebenszeit nie für den beabsichtigten Bedarfsfall (Sicherheitsmaßnahmen, Prozessabsicherung) eingesetzt. Dies führt in den Unternehmen zu einer anderen Betrachtung der Wirtschaftlichkeit und somit Bereitschaft diese Anlagen für weitere Zwecke einzusetzen. Das abgeschätzte, vergleichsweise gering ausgeprägte installierte Netzersatzanlagenpotential bei Industrieunternehmen kann als Indikator für eine hohe Versorgungsqualität verstanden werden. Zudem wird damit die Bedeutung einer sicheren und zuverlässigen Energieversorgung für den Produktionsstandort Deutschland unterstrichen.Item Open Access Schaustücke : Einblicke in wissenschaftliche Sammlungen der Universität Stuttgart(Stuttgart : Universität Stuttgart, 2025) Wiatrowski, Frank (Gestaltung); Engstler, Katja Stefanie (Gestaltung); Ceranski, Beate (Vorwort); Rambach, Christiane (Vorwort)Die wissenschaftlichen Sammlungen der Universität zeugen von einer langen Lehr- und Forschungstradition. In Fakultäten und Instituten, in der Universitätsbibliothek und im Universitätsarchiv sind vielfältige Sammlungen beheimatet, zum Teil mit ungewöhnlichen oder gar einzigartigen Objekten. Die Broschüre gibt Einblicke in diese vielfach versteckte Welt der universitären Sammlungen in Stuttgart.