Optimierung der Energieversorgung in der Stadt Ust-Kamenogorsk

Tleukenova, Gulzhan

In der vorliegenden Arbeit wird eine vergleichende Betrachtung zwischen der Energiesituation in Deutschland und Kasachstan durchgeführt. Die Energieressourcen in Kasachstan sind regional ungleichmäßig verteilt, so dass der Energiebedarf in unterschiedlichen Landesteilen durch verschiedene Energieträger gedeckt wird. Die Deckung des Bedarfs durch fossile Energieträger führt mit der eingesetzten Erzeugungstechnologie zu hohen Umweltbelastungen. Ein weiterer Faktor ist die Endlichkeit der fossilen Energieträger. Die Entwicklung energetisch effizienter Energieversorgungssysteme und die energetisch sowie wirtschaftlich sinnvolle Deckung des Bedarfs durch regenerative Energieträger, stehen deshalb im Mittelpunkt der Arbeit. Da die Wärmeversorgung von Gebäuden weltweit einen wesentlichen Anteil des Energieverbrauchs darstellt, sind in vielen Ländern bereits Gesetze und Verordnungen zu dessen Begrenzung in Kraft getreten. Im Rahmen dieser Verordnungen werden Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz sowie die Effizienz der Gebäude- und Anlagentechnik definiert. Die in Kasachstan gültigen Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz entsprechen denen der ehemaligen Russischen Föderation. Innerhalb dieser Arbeit wird der Einfluss von unterschiedlichen Qualitäten des baulichen Wärmeschutzes auf den Jahres-Heizwärmebedarf untersucht. Hierzu werden ein Wohn- und ein Nichtwohngebäude mit dem thermischen Simulationswerkzeug [TRNSYS] abgebildet. Die Untersuchungen werden unter Nutzung der, für den Standort Ust-Kamenogorsk, gültigen Standard-Wetterbedingungen durchgeführt. Das Bedarfsprofil wird entsprechend berücksichtigt. Die Ergebnisse der dynamischen Simulation liefern unter gleichzeitiger Abbildung der Anlagentechnik den Jahres-Energiebedarf, sowie den Kälte- und Strombedarf. In Variantenuntersuchungen und Parametervariationen werden unterschiedliche Kombinationen aus baulichem Wärmeschutz und Gebäudeenergieversorgung betrachtet und die resultierenden Bedarfswerte ermittelt. Neben dezentraler Energieversorgung werden zentrale Varianten der Wärme- und Stromversorgung betrachtet. Insbesondere Systeme zur saisonalen Wärmespeicherung und die Untersuchung von Anlagen zur Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung stellen aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht einen Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz dar. Der ökonomische Vergleich der Varianten erfolgt im Rahmen einer Vollkostenbetrachtung in Anlehnung an die [VDI 2067]. Der Brennstoffbedarf, die CO2-Emissionen und der Primärenergiebedarf sind weitere Beurteilungskriterien.

In this work, a comparative analysis of the energy situation in Germany and Kazakhstan has been performed. Since, the energy resources are not distributed evenly in all regions, different energy sources are used for the energy demands of particular parts of the country. The fulfillment of these energy demands through fossil fuels leads to high pollution; on the other hand, the stocks of gas and oil are limited. The development of energy-efficient heating systems as well as energetically and economically fulfillment of demands through renewable energy sources is the focus of the work. Worldwide, buildings’ heating demand illustrates a significant portion of energy consumption. It is standardized in many countries through laws and regulations. Under these regulations, the requirements for insulation and thermal efficiency of buildings and system-engineering are defined. Presently, Russian regulations on insulation are used in Kazakhstan. Within this work, the influence of different qualities of the thermal insulations on the annual heating demands is examined. Therefore, a typical residential and a non-residential building are simulated using the program system [TRNSYS]. The investigations are performed with the standard weather conditions of the city, Ust-Kamenogorsk. The residents’ influences are taken into account. The dynamic simulations deliver the annual heating as well as the cooling and electricity requirements. Besides decentralized energy supply concepts also central heating and central electricity supply systems are investigated. In particular, systems for seasonal heat storage and combined heat-power and cooling systems are analyzed and depict a sensible approach from an economic and environmental point of view. The economic comparison of variants has been done in accordance with standard [VDI 2067]. The determination of the fuel demands, the resulting CO2- emissions and primary energy demands depict complementary criteria.

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Tleukenova, Gulzhan: Optimierung der Energieversorgung in der Stadt Ust-Kamenogorsk. 2009.

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