In der vorliegenden Arbeit wird ein detailliertes Modell des deutschen Wärmesektors entwickelt. Ausgehend vom Basisjahr 2015 können Szenarien für die Transformation des Wärmesektors bis zum Zieljahr 2050 simuliert und untersucht werden. Für alle Ergebnisse wird dabei stets eine hohe regionale und zeitliche Auflösung erreicht. Weiterführend ist das Modell in ein Gesamtsystemmodell integriert, um die Auswirkungen der Entwicklung im Wärmesektor für das gekoppelte Energiesystem zu analysieren.
Die Ergebnisse der betrachteten Szenarien zeigen, dass der Rückgang von Heizöl und Kohle als Energieträger zur Wärmeerzeugung bereits deutliche CO2-Emissionsminderungen hervorruft. Weiterhin wirkt sich ein hoher Grad der Elektrifizierung und besonders die damit verbundene Nutzung effizienter Wärmepumpen positiv auf den Rückgang der CO2-Emissionen aus. Jedoch wird nur bei sehr ambitionierten Entwicklungen im Wärmesektor der Zielkorridor der Bundesregierung in Bezug auf die CO2-Emissionsminderung erreicht, eine Weiterführung der aktuellen Trends ist unzureichend. Es zeigt sich zudem, dass der Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugungskapazitäten nach dem Netzentwicklungsplan 2030 nicht ausreicht, wenn in den Sektoren Wärme und Verkehr der Strombedarf bedingt durch die Elektrifizierung stark ansteigt.
Aktualisiert: 2023-01-01
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GaN-basierte Transistoren werden seit einigen Jahren als vielversprechende Kandidaten für zukünftige leistungselektronische Anwendungen gehandelt. Bei der Entwicklung dieser Bauelemente sollen insbesondere deren Durchbruchfestigkeit, Stromtragfähigkeit und Schaltgeschwindigkeit erhöht werden. Parallel soll die Effizienz immer besser werden. Um dies zu erreichen, müssen sowohl die epitaxische Struktur als auch das Design der Transistorstruktur optimiert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine umfassende systematische Studie der Designparameter eines AlGaN/GaN-HEMTs durchgeführt. Ziel dabei war es, ein Transistordesign zu entwickeln, das für leistungselektronische Anwendungen optimiert ist. Die entsprechenden Maßnahmen gliederten sich in zwei große Bereiche: „Design für hohe Spannung“ und „Design für niedrigen Ron und hohe Stromtragfähigkeit“.
Im Rahmen von Voruntersuchungen wurden systematische Erkenntnisse, Optimierungsmaßnahmen und technologische Lösungen erarbeitet, die in ein neues Transistordesign einflossen. Ein entsprechend optimiertes Design für die angestrebte 65 mΩ-Klasse wurde vorgeschlagen: 134 Finger à 1,6 mm Fingerlänge bei einer Gesamtgateweite Wg = 214,4 mm auf einer Fläche von 10,12 mm². Die optimierten Transistoren wurden am FBH mittels p-GaN-Gate Normally-off-Technologie hergestellt. Im on-state wurde gezeigt, dass die Ströme von Ids max ~ 111 A bei einem Ron von ~ 52 mΩ und erreicht werden. Im off-state erreichten die Leistungselektronik-Transistoren die Durchbruchspannung von 700 V bei einem off-state Leckstrom unter 100 μA. Die hier entwickelten Transistoren zeigten sowohl im on- als auch im off-state ein gutes Potential für den Einsatz in leistungselektronischen Anwendungen bis 600 V.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Um die Erderwärmung durch den anthropogenen Treibhauseffekt auf maximal 1,5 °C im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu begrenzen, hat die Bundesregierung ambitionierte Ziele bezüglich der Minderung der CO2 Emissionen definiert. Demnach sollen die deutschen CO2-Emissionen durch Effizienzmaßnahmen und einen vermehrten Einsatz von erneuerbaren Energien (EE) gesenkt werden. Der Anteil der EE am Bruttostromverbrauch in Deutschland konnte in der Vergangenheit bis auf 37,8 % (Stand: 2018) gesteigert werden, während der Anteil der EE am deutschen Primärenergieverbrauch nur auf 14 % anstieg. Dies ist insbesondere im geringen Anteil der EE in den Sektoren Wärme und Verkehr begründet. Damit diese beiden Sektoren zukünftig höhere Anteile der EE erreichen, kann Energie zwischen den Sektoren verschoben werden. Diese sogenannte Sektorenkopplung ist ein vielversprechender Ansatz, der es ermöglicht Synergien zwischen den einzelnen Sektoren zu nutzen.
Um diese Synergiepotentiale zu identifizieren, wird in der vorliegenden Arbeit ein de-tailliertes Modell des Verkehrssektors erstellt, das sowohl zeitlich als auch regional hoch aufgelöste Ergebnisse liefert. Der Verkehrssektor wird dabei in die Sektoren motorisierter Individualverkehr, Güterverkehr, Schienenverkehr und öffentlicher Personennahverkehr aufgeteilt. Die Luft- und die Binnenschifffahrt werden aufgrund des begrenzten Kopplungspotentials nicht betrachtet. Dieses Modell wird mit einem Modell der Stromerzeugung gekoppelt, sodass eine Gesamtsystemanalyse durchgeführt werden kann.
Die Ergebnisse der definierten Szenarien zeigen, dass mit einer zunehmenden Elektrifi-zierung des Verkehrssektors hohe CO2 Emissionsminderungen erzielt werden können. Generell ist eine direkte Elektrifizierung dem Einsatz synthetischer Kraftstoffe vorzu-ziehen. Dabei fällt auf, dass der Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugungskapazitäten nach dem Netzentwicklungsplan 2030 nicht ausreicht, um die CO2 Emissionsminderungsziele der Bundesregierung zu erreichen. Mit einem entspre-chenden Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugungskapazitäten in allen Szenarien konnte aber eine CO2 Emissionsminderung von mindestens 90 % erreicht werden. Wird der Wärmesektor zum Gesamtsystem hinzugefügt, sind ähnliche Tendenzen zu beobachten. Aufgrund der hohen Einsparungen im Wärmesektor wirkt sich dessen Kopplung insbesondere in Szenarien mit hohen CO2 Emissionen im Verkehr positiv auf die Gesamtemissionen aus.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In diesem Buch wird ein Modell entwickelt, welches zur Identifizierung der Lastverschiebepotenziale von elektromobilen Flotten unter Berücksichtigung der Integration von Photovoltaik-Erzeugung und Unsicherheiten nutzbar ist. Es werden unterschiedliche Ansätze unter der Anwendung von Simulation, deterministischer und stochastischer Optimierung entwickelt, um den Ladevorgang von drei verschiedenen Elektrofahrzeugflotten an einer gemeinsam genutzten Ladeinfrastruktur unter Unsicherheit zu planen. In this book, a model is developed which can be used to identify the load shifting potential of electric vehicle fleets considering the integration of photovoltaic generation and uncertainty. Different approaches using simulation, deterministic and stochastic optimization are developed to schedule the charging of three different electric vehicle fleets at a common charging infrastructure under uncertainty.
Aktualisiert: 2021-02-11
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In dieser Arbeit wird die Wirtschaftlichkeit von stationären Batteriespeicher-Systemen (SBS) in Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage (PVA) und unter Berücksichtigung von E-Pkw in Haushalten untersucht. Die Anlagengrößen von PVA und SBS werden dabei im Optimierungsmodell modellendogen bestimmt sowie deren Kapitalwert maximiert. Der Kapitalwert wird stark beeinflusst durch Lastverlagerungspotenziale von E-Pkw und SBS, Stromtarifdesign und weiteren Rahmenbedingungen. In this work a newly developed techno-economic optimization model of a household system with electric vehicle (EV) is used to endogenously dimension both the PV system and the stationary battery storage system (SBS). It maximizes the net present values (NPV) of these two systems. The NPV are highly affected by the load shifting potentials of EV and SBS, electricity tariff design and further general conditions.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Dieses Beratungspaket im Präsentationsordner hilft bei der Beratung, Planung und dem Verkauf von Photovoltaikanlagen. Leicht verständliche und überzeugende Grafiken beleuchten die technischen Details und geben Einblick in den komplexen Bereich der Photovoltaik. Neu: Via Tablet können Checklisten, Animationen, Musterverträge/-berichte, Bildergalerien u. v. m. angesteuert und im Kundengespräch genutzt werden. Aus dem Inhalt: // Alles spricht für Solarenergie // Strom und Wärme von der Sonne // Solare Ernteerträge // Photovoltaiksysteme // Komponenten von Photovoltaikanlagen // Eigenstromverbrauch und Speicherung // Anlagenplanung // Montage von Photovoltaikanlagen // Kosten und Wirtschaftlichkeit.
Aktualisiert: 2020-11-26
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