Renewables within the German Electricity System - Experiences and Needs

During the last two decades renewable sources of energy as an environmentally friendly alternative to fossil fuel energy have gained more and more importance within the German electricity system. Their share has increased from less than 4 % to roughly one third of the gross electricity production in the last 25 years. Against this background, the goal of this paper is to present briefly the current status of the use of renewables within the German electricity system, to assess selected developments taking place during this development process as well as to identify given challenges and needs as well as necessary actions to pave the road for a further use of renewable sources of energy within the German electricity provision system. The political driver for the latter is the overarching goal to reduce Greenhouse Gas (GHG) emissions which has been confirmed within the Paris agreement signed by the end of 2015

Aviation fuel production pathways from lignocellulosic biomass via alcohol intermediates – A technical analysis

In order to achieve the goal of limiting global warming to 1.5 ◦C, also the growing aviation industry needs to take measures to reduce their greenhouse gas emissions. Various renewably sourced aviation fuels can significantly reduce greenhouse gas emissions and most of them, except for example liquid hydrogen or LNG, can be used in the existing infrastructure without airport or aircraft modifications. As most of these renewably sourced fuel types are not (yet) produced at commercial scale, many technological assessment parameter (e.g. carbon or energy efficiency) are uncertain. Thus, the goal of this study is to compare two different process routes, both being based on biochemical and thermochemical conversion steps. The processes evaluated against conversion efficiency of the available raw feedstock and process energy requirements. The evaluation uses theoretical and biochemical carbon efficiency as well as energy efficiency as indicators. A steady-state flowsheet simulation for two biogenic process paths via biogas and bioethanol as intermediate products is carried out on the basis of literature data. In addition, the optional use of solid residue from the biotechnological process step by combustion for direct heat supply cases are studied. In the ethanol-based route, about 23% of the carbon in the feed can be recovered as kerosene, whereas this is only about 19% in the biogas route. Simultaneously, the ethanolbased route without the combustion of the residue has an energy efficiency of 28%, while the biogas route has an efficiency of 24%.Funded by the European Union, th BIOCTANE project received EU funding from the European Climate, Infrastructure and Environment Executive Agency (under the Grant No 101084336)

Einsatz künstlicher neuronaler Netze bei der kurzfristigen Lastprognose

Um die erweiterten Möglichkeiten des Stromhandels, die sich durch die geplante Liberalisierung des Strommarktes ergeben, optimal nutzen zu können, muß die Planung zur Deckung der Stromnachfrage in Energieversorgungs- und anderen Unternehmen auf einer verläßlichen Lastprognose beruhen. Künstliche neuronale Netze, über deren Möglichkeiten bei der Lastprognose ein kurzer Überblick gegeben wird, weisen in diesem Zusammenhang, u. a. gegenüber der klassischen multiplen Regression, Vorteile auf. Anhand typischer Merkmale werden die Lastprognosesysteme mit künstlichen neuronalen Netzen, die teilweise bereits mit Erfolg eingesetzt werden, kurz charakterisiert. Darüber hinaus werden noch vorhandene Probleme im Umgang mit dieser Methode aufgezeigt, die vor allem darin bestehen, daß die Entwicklung solcher Systeme bisher weitgehend auf Versuch und Irrtum basiert. Daher wird abschließend eine entsprechende Entwicklungsmethodik vorgestellt und diskutiert, die zwar im Detail noch auszugestalten ist, auf die aber für eine breite wirtschaftliche Anwendung individuell angepaßter Systeme nicht verzichtet werden kann

Leistungseffekte einer Stromerzeugung aus Windkraft und Solarstrahlung

Derzeit wird in einer Reihe von Pilot- und Demonstrationsprojekten die Nutzung erneuerbarer Energieträger vor allem für die Gewinnung von elektrischer Energie untersucht. Damit wird zunehmend auch die Frage nach dem Anteil, den diese Energiegewinnungsoptionen zur »gesicherten Leistung« des Kraftwerksparks beitragen könnten, technisch und ökonomisch relevant. Die Verfasser erläutern verschiedene Ansätze zur Bestimmung des Leistungseffektes einer Stromerzeugung aus Windkraft und Solarstrahlung und stellen die zugrunde liegenden Vorgehehensweisen unter den Gegebenheiten in Baden-Württemberg einander vergleichend gegenüber

Abschätzung der Höchstlast und der zur Verfügung stehenden Kapazitäten der Stromversorgung in Baden-Württemberg bis zum Jahr 2010

Für die Kraftwerksausbauplanung der Elektrizitätsversorungsuntemehmen bzw. der verschiedenen Genehmigungsbehörden in den Regionen spielt die Frage nach der Entwicklung der Höchstlast die entscheidende Rolle. Diese Frage gewinnt dabei eine noch stärkere Bedeutung, wenn man die in der jüngeren Vergangenheit beobachteten starken Stromverbrauchszuwachsraten betrachtet. Nach internationaler Vereinbarung wird vom Bundesministerium für Wirtschaft stündlich für den 3. Mittwoch eines jeden Monats die Last in der öffentlichen Elektrizitätsversorgung in der Bundesrepublik Deutschland und den Bundesländern statistisch erfaßt und die monatliche Höchstlast in den jährlichen Berichten des Bundeswirtschaftsministeriums zur Elektrizitätswirtschaft in der Bundesrepublik Deutschland ausgewiesen. Für die Aufstellung von Leistungsbilanzen, die Planung des Kraftwerksausbaus, die Ermittlung der erforderlichen Reserveleistung und weitere elektrizitätswirtschaftliche Überlegungen, also auch für die hier zu untersuchende Fragestellung, ist es aber notwendig, die tatsächliche Höchstlast zu kennen

Offshore-Windenergie zur Stromerzeugung

Der mittlere Wind in der atmospärischen Grenzschicht über den deutschen Nord- und Ostseegebieten unterscheidet sich gegenüber Landflächen durch höhere Windgeschwindigkeiten, eine stärkere Zunahme mit der Höhe und schwache Tages- sowie ausgeprägte Jahresgänge der Windgeschwindigkeit in Bodennähe. Neben diesen Vorteilen ergeben sich auch Nachteile im Hinblick auf die Windenergienutzung offshore. Das betrifft die Anforderungen an die Technik der Windstromerzeugung sowie wie die Messung und Prognose der relevanten meteorologischen Parameter. Nach Abschätzungen möglicher Flächen für die Windnutzung offshore und anlagentechnischer Möglichkeiten ist von einem enormen technischen Angebotspotenzial an Elektroenergie auszugehen, dem jedoch auch Beschränkungen seitens der Netzstruktur und Nachfrage entgegenstehen. Um das große Potenzial zur Stromerzeugung und Umweltentlastung nutzen zu können, sollte die Entwicklung in den kommenden Jahren im Bereich Windprognose, Anlagenbau, Regelungstechnik und Energiespeicherung zu weiteren Verbesserungen führen.The averaged wind in the Planetary Boundary Layer over the german North Sea and Baltic Sea areas shows some differences to the wind over land areas. There are higher wind speeds, a stronger increasing with height and slight daily and more distinctive annual variations of the near surface winds. Thats why the utilization of wind energy offshore has advantages. But also exists certain drawbacks in reference to technical requirements and the measurement and prediction of meteorological parameters. Estimations of suitable areas and technical prospects indicate a large technical offer potential of electric energy offshore, though additional restrictions must be considered. To make this potential of electric energy and environmental protection usable todays knowledge of systems and control engineering, energy storage and wind prediction should be improved in the coming years

Abschätzung der technischen und wirtschaftlichen Minderungspotentiale energiebedingter CO2-Emissionen durch einen verstärkten Erdgaseinsatz in der Elektrizitätsversorgung Baden-Württembergs unter besonderer Berücksichtigung konkurrierender Nutzungsmöglichkeiten : Gutachten im Auftrag des Wirtschaftsministeriums Baden-Württemberg

Das Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, die technischen Möglichkeiten zur Minderung der CO2-Emissionen der Elektrizitäts- und Femwärmeerzeugung in Baden-Württemberg durch einen verstärkten Erdgaseinsatz aufzuzeigen und sie hinsichtlich ihrer Minderungspotentiale, ihrer Kosten und sonstigen Auswirkungen zu quantifizieren. Die Möglichkeiten einer CO2-Verminderung durch eine verstärkte Erdgasnutzung in der Strom- und Fernwärmeerzeugung sind dabei auch zu vergleichen mit den anderen denkbaren Maßnahmen, die wie die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen und aus Kernenergie oder eine rationellere Stromanwendung zur Reduktion der auf die Strom- und Fernwärmebereitstellung zurückzuführenden Treibhausgasemissionen beitragen können. Des weiteren ist die Verwendung von Erdgas in der Strom- und Fernwärmebereitstellung alternativen Verwendungsmöglichkeiten zur CO2-Minderung in anderen energieverbrauchenden Bereichen gegenüberzustellen. Eine dem Auftrag gemäße Konzentrierung der Untersuchung auf die Möglichkeiten der CO2- Minderung durch Erdgas in der Strom- und Fernwärmeversorgung, kann natürlich nur Teilantworten auf die Frage nach einer effizienten Gesamtstrategie zur Minderung der energiebedingten Treibhausgasemissionen liefern. Eine Untersuchung des gesamten Energiesystems einschließlich des Verkehrssektors bleibt noch zu leisten, um ein tragfähiges Konzept zur Erreichung einer klimaverträglichen Energieversorgung zu entwickeln

Möglichkeiten der CO2-Emissionsminderung in der Elektrizitätsversorgung Baden-Württembergs

In den aktuellen energiewirtschaftlichen Diskussionen werden die Möglichkeiten einer Verminderung der CO2-Emissionen insbesondere bei der Stromerzeugung sehr kontrovers diskutiert. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel dieses Beitrags, am Beispiel Baden-Württembergs die Möglichkeiten einer Reduktion der CO2-Emissionen unter Berücksichtigung der energiewirtschaftlichen und -politischen Rahmenbedingungen aufzuzeigen und das Minderungspotential sowie die Minderungskosten der Reduktionsmaßnahmen zu quantifizieren

Vergleichende Kostenanalyse einer windtechnischen und photovoltaischen Stromerzeugung

Eine Stromerzeugung aus Windkraft und Solarstrahlung wird derzeit - und das kann als allgemein akzeptierter energiewirtschaftlicher Konsens angesehen werden - als die Elektrizitätsgewinnungsoption betrachtet, die durch die geringsten Umweltbelastungen gekennzeichnet ist. Größter Nachteil der durch die Nutzung dieser erneuerbaren Energieträger möglichen elektrischen Energiegewinnung sind die - verglichen mit konventionellen Stromerzeugungsoptionen - noch zu hohen spezifischen Stromgestehungskosten. Deshalb wurden, um hier Kostensenkungen zu initiieren und damit eine weitergehende Nutzung dieser Energiequellen zu ermöglichen, von staatlicher Seite Förderprogramme Ins Leben gerufen (250-MW-Wind-Programm bzw. 1000-Dächer-Programm). Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel dieser Untersuchung, unter den in der Bundesrepublik Deutschland vorliegenden meteorologischen Gegebenheiten die Gestehungskosten einer Stromerzeugung aus Windkraft und Solarstrahlung ohne und mit Fördermaßnahmen darzustellen und zu diskutieren

Szenarien des Energiebedarfs und der Energieversorgung mit und ohne Kernenergie für Baden-Württemberg

Vor dem Hintergrund der durch das Reaktorunglück in Tschernobyl erneut ausgelösten Diskussion um die Kernenergie hat die Landesregierung von Baden-Württemberg in Wahrnehmung ihrer energiepolitischen Verantwortung im Sommer 1986 ein Gutachten mit der folgenden Zielsetzung in Auftrag gegeben: Ziel des Gutachtens ist es, technisch mögliche Wege einer langfristig gesicherten Energieversorgung Baden-Württembergs umfassend zu analysieren und hinsichtlich ihrer ökologischen und gesellschaftlichen Auswirkungen zu bewerten. Dabei ist insbesondere zu untersuchen, ob und in welchem Umfang und in welchen Schritten auf den Einsatz der Kernenergie verzichtet werden kann und welche Konsequenzen damit verbunden wären. Im Rahmen dieses umfaßenden Gutachtens wurde eine systematische Analyse möglicher energetischer Zukunftsperspektiven sowie der energiepolitischen Gestaltungs- und Handlungsmöglichkeiten durchgeführt