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Energiespeicherung als Nutzungsperspektive für leerstehende Bauwerke? Eine typologische und fallbezogene Untersuchung am Beispiel des Industrie- und Militärbaus

Schulze, Joachim :
Energiespeicherung als Nutzungsperspektive für leerstehende Bauwerke? Eine typologische und fallbezogene Untersuchung am Beispiel des Industrie- und Militärbaus.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2017)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Energiespeicherung als Nutzungsperspektive für leerstehende Bauwerke? Eine typologische und fallbezogene Untersuchung am Beispiel des Industrie- und Militärbaus
Language: German
Abstract:

Die Energiewende ist der Wegbereiter zu einer Energieversorgung, die fast vollständig auf dem Einsatz erneuerbarer Quellen basiert. Sollte dies gelingen, wäre es ein Meilenstein hin zur Dekarbonisierung und dem übergeordneten Ziel einer „fossil free future“. Die Abkehr von endlichen Rohstoffen wie Kohle, Gas und Erdöl, deren Nutzung mit dem Ausstoß klimaschädlicher Emissionen verbunden ist, korrespondiert zudem mit dem Leitgedanken nachhaltiger Entwicklung: Potentiale nutzen, ohne die Möglichkeiten zukünftiger Generationen einzuschränken oder zu gefährden. Doch bis wir einen Anteil an erneuerbaren Energien von bis zu 60% erreichen, ist die gemeinsame Anstrengung von Politik, Wirtschaft und Gesellschaft gefordert. Eine der Kernfragen bei der Umsetzung der Energiewende, welche ursächlich mit dem Ausbau und der Einbindung der erneuerbaren Energiequellen in Verbindung steht, ist die nach der Speicherung von Energie. Sonnen und Windenergie sind fluktuierende Quellen, weshalb ihr Ertrag weder zu jeder Zeit noch in gleicher Menge verfügbar ist. Dieser Umstand steht allerdings im Widerspruch zu der Aufgabe jeder Energieversorgung, die darin besteht, Versorgungssicherheit zu bieten. Eine Möglichkeit, dieser Problematik zu begegnen, ist der Einsatz von Energiespeichern. Diese können in Zeiten der Überproduktion Überschüsse speichern, um damit Phasen verminderter Produktion zu überbrücken.

Die vorliegende Dissertation knüpft an diese zentrale Problematik der Energiewende an und geht der Frage nach, ob es möglich ist, einen Teil der perspektivisch notwendigen Speicherkapazitäten durch die Umnutzung von brachliegenden oder zur Disposition stehenden Bauwerken zur Verfügung zu stellen. Inhaltlich schränkt sich die Arbeit dabei in zweierlei Hinsicht ein. Der eine Fokus ist technischer Natur, da nur Systeme zur Speicherung von elektrischer Energie betrachtet werden, der andere ist typologischen Ursprungs und liegt bei den Bauwerken. Hierbei stehen zwei Nutzungskategorien im Vordergrund: der industrielle und der militärische Sektor. Methodisch gliedert sich die Promotion in drei Teile. Zuallererst werden vier Systeme zur Speicherung elektrischer Energie einer Kriterien gestützten Systemanalyse unterzogen, mit dem Ziel elementare Strukturanforderungen abzuleiten und zu benennen, welche diese an ein potentielles Bauwerk adressieren. Der zweite Teil nimmt eine Potentialabschätzung vor, inwiefern industrielle und militärische Bauwerkstypen die Voraussetzungen besitzen, jene systemischen Strukturanforderungen zu bedienen. Dazu zählt auch eine Clusteranalyse, aus der die relevanten Bauwerkstypen hervorgehen. Den Abschluss bildet eine Fallstudie. Diese dient zum einen als Stichprobe, um die Ergebnisse der typologischen Eignungsprüfung zu verifizieren, beinhaltet aber auch eine Planungsstudie, die Aufschluss gibt über den voraussichtlichen Kostenrahmen und die bauliche Umsetzung eines derartigen Umnutzungsvorhabens.

Im Ergebnis offenbart sich, dass sowohl im industriellen als auch im militärischen Gebäudesektor geeignete Bauwerkstypen existieren, wozu beispielsweise Kühltürme, Silobauten oder stollenartige Bunkeranlagen zählen. Weiterhin demonstriert eine Fallstudie, dass bestimmte Kombinationen aus Bestandsbauwerk und Speichersystem nicht nur baulich umsetzbar sind, sondern auch in Hinblick auf die Investitionskosten wirtschaftlich tragbare Lösungen hervorbringen können. Aber es geht nicht alleine um die Schaffung von Speicherkapazitäten. Derartige Konversionsvorhaben würden noch einer weiteren, übergeordneten Sache dienen: dem Erhalt von Baukultur.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Building a sustainable future calls for a strong re-evaluation of energy production and consumption patterns. With the release of the so-called ‘energy concept’ in 2010, the German government has made a clear commitment to sustainability, by officially anticipating a future energy supply system depending almost exclusively on renewable energy and utterly turning away from fossil energy carriers. The remodeling process involved will take decades and a number of defined issues are yet to be solved. Dealing with the fluctuation of renewable forms of energy, such as sun and wind power, is one of the key challenges. Apart from the extension of the power grid, it is indispensable to provide capacities for energy storage to face this problem. These units can be in operation when surplus production occurs, storing the energy and providing it at a later stage when a period of low production arises. The doctoral thesis is linked to this essential challenge of our future energy supply system and deals with the question of whether it is possible to provide storage capacities by converting unused buildings. The dissertation sets the focus on electrical energy storage as well as industrial and military building types. It is subdivided into three main chapters. The first section involves a criteria based system analysis and deals with four systems of electrical energy storage. The goal is to derive the significant structural requirements that these systems address at the structure of a building. The second part evaluates the potential of building types in the industrial and military sector regarding the extent of their suitability for the conversion to an energy storage facility. The third part involves a case study that serves as a sample and verifies the outcome of the analysis of the aforementioned potentials. Lastly, a study on construction and implementation gives insight on the feasibility of such a conversion project. In conclusion, the doctoral thesis points out a number of building types in the industrial as well as the military sector, such as silos, cooling towers or subterranean bunkers that are equipped with the adequate structural features necessary for the application of the energy storage systems analyzed. Furthermore, the case study demonstrates that the conversion to an energy storage facility can be feasible for certain combinations of building types and storage systems. However, the dissertation is not merely addressing the provision of storage capacity. Another important aspect deals with the preservation of building culture. By suggesting energy storage as a new form of usage, it may be possible to prevent former industrial or military buildings from being demolished in the future.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 700 Künste und Unterhaltung > 720 Architektur
Divisions: 15 Fachbereich Architektur > Fachgruppe E: Stadtplanung > Entwerfen und Stadtentwicklung
Date Deposited: 20 Jul 2017 14:03
Last Modified: 20 Jul 2017 14:03
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-66138
Referees: Rudolph-Cleff, Prof. Dr. Annette and Kuhn, Prof. Dr. Christoph
Refereed: 6 July 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/6613
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