Projektarbeit Rodriguez Larriva (Bauingenieurwesen)
Machbarkeitsstudie zur autarken Energieversorgung von ländlichen Strukturen unter Einbeziehung regenerativer Energien sowie die Speichermedien Wasserstoff und Methanol
Feasibility study on self-sufficient energy supply for rural structures using renewable energies and the storage media hydrogen and methanol
Die Transformation hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung zählt zu den größten globalen Herausforderungen, insbesondere vor dem Hintergrund des fortschreitenden Klimawandels, der Erderwärmung und der zunehmend limitierten Verfügbarkeit natürli-cher Ressourcen. Fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas spielen nach wie vor eine dominierende Rolle in der globalen Energieversorgung. Allerdings tragen sie in er-heblichem Maße zur Erhöhung der Treibhausgasemissionen bei, was langfristig zu gravie-renden Umwelt- und Klimaschäden führen wird. Gemäß der Internationalen Energieagen-tur (IEA, International Energy Agency, 2022, S 3-4) ist im Jahr 2021 ein Anstieg der energie-bedingten CO₂-Emissionen auf 36,3 Gigatonnen zu verzeichnen, was einen Rekordwert darstellt. Die verstärkte Nutzung von Kohle ist für etwa 40 % des beobachteten Anstiegs verantwortlich und verdeutlicht damit die drängende Notwendigkeit einer nachhaltigen Energieversorgung.
Ein wesentliches Problem bei der Eigenversorgung mit Strom aus erneuerbaren Energie-quellen wie der Einsatz eine PV-Anlage, besteht in der nicht konstanten Stromproduktion, welche maßgeblich durch die Sonneneinstrahlung beeinflusst wird. Dies impliziert, dass die Produktion von Strom lediglich bei Sonneneinstrahlung erfolgt. Die Volatilität der Stromerzeugung erfordert die Implementierung effizienter Speichermöglichkeiten, um eine Speicherung und einen Abruf von überschüssigem Strom zu ermöglichen. Ohne den Einsatz geeigneter Speichertechnologien besteht das Risiko, dass es zu Versorgungseng-pässen kommt, insbesondere in den sonnenarmen Wintermonaten.
Funktionsprinzip einer einzelnen alkalischen Elektrolysezelle
Die Zielsetzung dieser Projektarbeit besteht in der Untersuchung der Realisierbarkeit ei-ner autarken Energieversorgung ländlicher Strukturen unter Einsatz erneuerbarer Ener-gien. Im Rahmen dessen erfolgt eine detaillierte Betrachtung der Möglichkeiten und Her-ausforderungen der Nutzung von Wasserstoff und Methanol als saisonale Speicherme-dien. Die vorliegende Arbeit verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, der die gesamte Kette der Energieversorgung abdeckt, von der Erzeugung über die Speicherung bis hin zur Wie-derverwertung der Energie. Der Vergleich von Wasserstoff und Methanol als Speichermedien dient der Ableitung fundierter Empfehlungen für eine nachhaltige Ener-gieversorgung in ländlichen Regionen. Der Fokus liegt dabei auf technischen, wirtschaftli-chen und ökologischen Aspekten, die zur Erreichung einer weitgehend autarken Energie-versorgung beitragen. Im Rahmen der Untersuchungen wird zudem analysiert, inwiefern die Technologien zur Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern sowie zur Minimierung der CO₂-Emissionen beitragen können. Das Ziel dieser Untersuchungen besteht darin, aufzu-zeigen, welche Lösungsansätze in Zukunft eine nachhaltige, verlässliche und skalierbare Energieversorgung für ländliche Gebiete ermöglichen können.
Download
Betreuung
Die Betreuung der Arbeit erfolgte durch Dipl.-Ing. Dirk Weiß.
© Dirk Weiß
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameDipl.-Ing. Dirk Weiss
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).