Wege zur regenerativen Energieversorgung : umfassende Optimierung von Bereitstellungsketten unter Anwendung fortschrittlicher ingenieurwissenschaftlicher Methoden

Abstract

In der vorliegenden Dissertation werden Modelle für gebäudebezogene Energiewandler- und Speichersysteme beschrieben und Simulationsergebnisse für ausgewählte Standorte und Referenzjahre dargestellt. Die Erkenntnisse aus mehreren Forschungsprojekten sind in die Arbeit eingeflossen. Neben naturwissenschaftlich-technischen Fragen wird den rechtlichen und wirtschaftlichen Randbedingungen fortschrittlicher Energiesysteme besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Dabei wird das übergeordnete Ziel verfolgt, durch Optimierung auf allen Ebenen zu einem "gesellschaftlich optimalen" Energiesystem, an dieser Stelle mit besonderem Fokus auf den Gebäudebereich, zu gelangen. Die Arbeit zeigt, dass neben einer weiteren Optimierung der heute verfügbaren Technologien in zunehmend komplexer werdenden Gebäuden vor allem ganzheitlichen Ansätzen eine wachsende Bedeutung zukommt. Dies gilt für die einzelnen Lebensphasen des Gebäudes (Planung, Errichtung, Instandhaltung) ebenso wie für die bei Errichtung und Wartung beteiligten Disziplinen (Raumplanung, Architektur, Bauphysik, Gebäudetechnik usw.). Durch die vielfältige Technik, die in modernen Bauten zum Einsatz kommt, muss einer geeigneten Einbettung der Energiewandler, den Schnittstellen zwischen den Systemen, der Qualitätssicherung bei der Errichtung und der messtechnischen Überwachung im Betrieb besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Das wird in der Arbeit anhand von konkreten Beispielen gezeigt. Auf wissenschaftlicher Ebene resultiert daraus insgesamt die Notwendigkeit, alle gebäudebezogenen Arbeiten interdisziplinär auszurichten.

In this thesis models for building-related energy converters and storage systems are described and simulation results are presented for reference sites and reference periods. Findings from several research projects are incorporated into the work. The legal and economic framework for renewable-energy systems is regarded in addition to technical issues. The aim of the work is to find out how to get to the point of a "socially optimal" energy system, with a particular focus on the buildings sector. This point can only be reached by an all-embracing solution. The work shows that in addition to a further optimization of the technologies, which are already available today, holistic approaches become more and more important because the complexity of buildings is increasing: This applies on the one hand to each stage of a building's life cycle (planning, construction, maintenance) and on the other hand to each discipline involved in the establishment and maintenance (spatial planning, architecture, building physics, facility management). Due to the diversity of building-technologies, attention must be paid to a suitable embedding of the energy converters, the interfaces be-tween the systems, the quality assurance in the construction and the monitoring during the operation. This is shown in the work using specific examples. The need for greater interdisciplinarity in all building-related fields results from these challenges.