Energiewirtschaft und Windkraft

Der Erfolg der deutschen Klimapolitik ist mit dem Ausbau erneuerbarer Energien untrennbar verbunden. Eine der Schlüsseltechnologien ist die Offshore-Windkraft. Internationale Erfahrungen zeigen, weshalb sich die Installation geplanter Windparks vor den deutschen Küsten seit Jahren verzögert

Die Energiewende in der Bundesrepublik Deutschland (1974-2017) – Reform, Revolution, oder Restauration?: Makroperspektive auf einen Dauerkonflikt

The paper understands the transformation of the German energy system between 1974-2017 as a conflict between two grand coalitions: The established coalition that defends the status quo and challengers who are advocating for the transition of the system. The timespan of the analysis will be divided in three phases. In the first phases of discursive confrontation, a grassroots coalition is challenging the state and energy corporations. However, it was unable to push through quasi revolutionary demands like a democratization of the energy system. Facilliated by a wide-ranging restructuring of both coalitions during phase 2, since the late 80s some of the pioneers' ideas have come true. Finally, in phase 3 that is begins in 2011, the established coalition regained the control over the energy system that partly had been lost.Untersucht wird die Transformation des deutschen Energiesystems im Zeitraum 1974-2017 als ein Konflikt zweier Großkoalitionen: Etablierte, die den Status quo verteidigen und Herausforderer, von denen die Energiewende gefordert bzw. technisch und wirtschaftlich umgesetzt wird. Der Analysezeitraum wird in drei zeitli-chen Phasen betrachtet. In der ersten Phase diskursiver Konfrontation fordert eine Graswurzelkoalition Staat und Energiekonzerne heraus, kann aber die quasi revolutionären Forderungen u.a. nach einer Demokratisierung des Energiesystems nicht durchsetzen. Ermöglicht durch eine weitgehende Restrukturierung beider Koalitionen in Phase zwei, kommt es seit Ende der 80er Jahre zu einer partiellen Umsetzung der Ideen. In der 2011 beginnenden dritten Phase schließlich, gelingt es der Etablierten Koalition, die z. T. verlorene Kontrolle über das Energiesystem zurückzugewinnen

Adaptive capacities, path creation and variants of sectoral change: the case of the transformation of the German energy supply system

"Since the proclamation of the German 'Energiewende' by the Federal Government in 2011, the transition of the energy supply system has accelerated. In 2011, the 'Helmholtz-Alliance' - 'ENERGY TRANS - Future Infrastructures for Meeting Energy Demands. Towards Sustainability and Social Compatibility" - was launched to perform an interdisciplinary analysis of the social challenges presented by the energy transition. The study presented here, 'Adaptive Capacities, Path Creation, and Variants of Sectoral Change' is embedded within the 'Helmholtz-Alliance' and analyses the organizational changes within the German energy system from a sociological perspective. The study applies the 'Theory of Strategic Action Fields' by Neil Fligstein and Doug McAdam - an actor-centred approach focusing on the change of organizational fields. The study is divided into four projects. Project one, 'The Role of the Leading German Energy Providers in the Transformation of the German Energy System', and project two, 'The Integration of Volatile Renewable Energies into the German Electricity System - The Role of the Established Power Industry for the Extension of Electricity Grids - A Comparative Case Study', focus on the established players in the German energy system - the big energy-provider companies. Project three, 'Challenging the Established Consensus? Local/Regional Initiatives and the Transformation of the Energy Sector', examines challengers acting at a decentralized level. The thematic framework of the projects requires a qualitative research design and applies the methods of document analysis, expert interviews, and focus groups. A fourth project, 'Patterns and Variants of the Gradual Socio-Technical Transformation of the Energy Sector”, integrates the results of projects one to three and reports on the overall changes in the German energy supply system. This integration of results applies Ulrich Dolata's theory on the transformation of socio-technical sectors. This study not only brings together empirical information on the progress of energy transitions, but also contributes to the theoretical discourse within the social sciences by empirically testing theories that so far have not yet been sufficiently examined." (author's abstract

Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio of Ambient Vibration Obtained with Hilbert–Huang Transform

The Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio (HVSR) of ambient vibration measurements is a common tool to explore near surface shear wave velocity (Vs) structure. HVSR is often applied for earthquake risk assessments and civil engineering projects. Ambient vibration signal originates from the combination of a multitude of natural and man-made sources. Ambient vibration sources can be any ground motion inducing phenomena, e.g., ocean waves, wind, industrial activity or road traffic, where each source does not need to be strictly stationary even during short times. Typically, the Fast Fourier Transform (FFT) is applied to obtain spectral information from the measured time series in order to estimate the HVSR, even though possible non-stationarity may bias the spectra and HVSR estimates. This problem can be alleviated by employing the Hilbert–Huang Transform (HHT) instead of FFT. Comparing 1D inversion results for FFT and HHT-based HVSR estimates from data measured at a well studied, urban, permanent station, we find that HHT-based inversion models may yield a lower data misfit χ2 by up to a factor of 25, a more appropriate Vs model according to available well-log lithology, and higher confidence in the achieved mode

The enactment of socio-technical transition pathways: a reformulated typology and a comparative multi-level analysis of theGerman and UK low-carbon electricity transitions (1990–2014)

tThis paper aims to make two contributions to the sustainability transitions literature, in particular theGeels and Schot (2007. Res. Policy 36(3), 399) transition pathways typology. First, it reformulates anddifferentiates the typology through the lens of endogenous enactment, identifying the main patternsfor actors, formal institutions, and technologies. Second, it suggests that transitions may shift betweenpathways, depending on struggles over technology deployment and institutions. Both contributions aredemonstrated with a comparative analysis of unfolding low-carbon electricity transitions in Germanyand the UK between 1990–2014. The analysis shows that Germany is on a substitution pathway, enactedby new entrants deploying small-scale renewable electricity technologies (RETs), while the UK is on atransformation pathway, enacted by incumbent actors deploying large-scale RETs. Further analysis showsthat the German transition has recently shifted from a ‘stretch-and-transform’ substitution pathway to a‘fit-and-conform’ pathway, because of a fightback from utilities and altered institutions. It also shows thatthe UK transition moved from moderate to substantial incumbent reorientation, as government policiesbecame stronger. Recent policy changes, however, substantially downscaled UK renewables support,which is likely to shift the transition back to weaker reorientation

The international pioneer phase of wind power use

Die Dissertation untersucht den politischen, sozio-kulturellen und ökonomischen Kontext, in dem sich die Windkraft im während 1970/80er Jahre zu einer international anerkannten Technologie entwickelt hat. Im Mittelpunkt steht der Zeitraum 1973-1991, die Pionierphase der Windenergienutzung. Diskussionen um Ressourcenknappheit und öffentliche Kritik am fossil-nuklearen Energiepfad haben während der 1970/80er Jahre in diversen Ländern zu einer partiellen Neuausrichtung der Energiepolitik geführt: Erstmalig wurden in größerem Umfang regenerative Energien, darunter auch Windkraft, gefördert. Dabei ähnelten sich die Programme in ihren Methoden und Zielgebungen. Ein Teil der konventionellen Kraftwerke sollte durch große Windparks ersetzt werden. Der Bau riesiger Prototyp-Windanlagen wurde finanziert. Aufgrund anhaltender technischer Mängel und niedriger Effizienz gelangte jedoch keines der Modelle zur Serienreife. Erfolgreich hingegen waren kleine Windanlagen, die während der Pionierphase nur in einzelnen Ländern gefördert wurden: Dänemark, Kalifornien, die Niederlande und Deutschland. Auf den dort gewonnenen Erfahrungen gründen die heutigen Erfolge bei der Nutzung der Windkraft. Daher konzentriert sich die Abhandlung auf diese Pioniermärkte. Im Rahmen eines Ländervergleichs verfolgt die Untersuchung sowohl technologische Fortschritte, als auch die Versuche zur Schaffung geeigneter institutioneller Umgebungen. In den Pionierländern mussten Lösungen für zahlreiche Probleme gefunden werden: Wie sollen die Windanlagen gebaut werden? Auf welche Weise sollen sie gefördert werden? Wer soll sie betreiben? Ein wichtiges Ergebnis besteht darin, dass die Pionierländer sowohl individuelle Wege gegangen sind, als auch vorhandene Lösungen anderer Märkte übernommen haben. Dem trägt die Methode insofern Rechnung als die jeweiligen nationalen Entwicklungen, nicht nur isoliert voneinander, sondern auch in ihrer zeitlichen Abfolge betrachtet werden. Erst auf diese Weise geraten die Ungleichzeitigkeiten der Pioniermärkte und die internationale Wechselseitigkeit der Lernprozesse ins Blickfeld. Die Pionierphase ist in vier etwa gleich lange Perioden zergliedert. Die Länder werden stets in denjenigen Zeiträumen betrachtet, wo sich dort wichtige Entwicklungen vollzogen haben. Der Einfluss dreier Akteursgruppen wird untersucht: Politisch-administratives System, Windanlagenindustrie und -betreiber. Sowohl was die Wahl der Anlagenkonzepte, die Organisation des Anlagenbetriebs, als auch die institutionelle Einbettung (bspw. Fördergesetze, Windpark-Genehmigungsverfahren und Testprozeduren) betrifft, kommt Dänemark unter den Pionieren eine Vorreiterposition zu. Dort hat sich unter zahlreichen möglichen Varianten eine bestimmte Konstellation frühzeitig als erfolgreich erwiesen. In Deutschland waren die Voraussetzungen für eine Übernahme dieses "dänischen Modells" gegeben. Hervorzuheben ist die Bedeutung zivilgesellschaftlicher Windanlagenbetreiber, die nicht primär an Gewinnen interessiert waren, sondern Windkraft als Symbol für eine ökologische Energieversorgung begriffen. Bei diesen Akteuren handelte es sich in Dänemark um lokal verankerte Kooperativen. Hierzulande waren Bürgerwindgesellschaften aktiv, deren Mitglieder häufig der Anti-AKW-Bewegung angehörten. In Kalifornien und den Niederlanden hingegen, wo Investmentgesellschaften und traditionelle Energiewirtschaft das Feld dominierten, gelang eine Etablierung der Windkraft zunächst nicht. Allen Pioniermärkten war eine starke allgemeine Unzufriedenheit der Öffentlichkeit mit dem Ausbau der Atomkraft gemeinsam. Dieses gesellschaftliche Klima hatte indirekt die staatlichen Aktivitäten im Windenergiesektor gefördert. Erst zu Beginn der 90er Jahre, als hinreichend positive Erfahrungen mit der neuen Technologie vorlagen, setzte sich die Windenergie auch in Ländern durch, wo das allgemeine Interesse an der Energiepolitik und dem Umweltschutz geringer war. Dazu zählen Spanien, Griechenland und Großbritannien. Diese neuen Märkte werden in einem ausblickartigen Teil untersucht. Anders als in den Pionierländern avancierten die großen Energieversorger, von denen die neue Technologie zuvor kaum Ernst genommen wurde, jetzt zum wichtigsten Akteur. Diese Transformation wird als wichtiges Indiz für die Überwindung der Pionierphase gewertet

Statistics on the Performance of Instrument Types and the Significance of HVSR data for Shallow Vs HVSR/DC Joint Inversions - A Result from the Large-N Maupasacq Experiment (Southern France)

European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2020, 4-8 May 2020.Horizontal-to-Vertical Spectral Ratios (HVSR) and Rayleigh group velocity dispersion curves (DC) can be used to estimate the shallow S-wave velocity (Vs) structure. Knowing the shallow Vs structure is important for geophysical data interpretation either in order to better constrain data inversions for P-wave velocity (Vp) structures such as travel time tomography or full waveform inversions, or to directly study the Vs structure for geo-engineering purposes (e.g. ground motion prediction). The purpose of this study is to appraise in particular how much information HVSR can add in a large N experiment and how different instrumentation types affect this. During the Maupasacq large-scale experiment, 197 three-component short-period stations, 190 geophone nodes and 54 broadband seismometers were continuously operated in Southern France for 6 months (April to October 2017) covering an area of approximately 1500 km2 with a site spacing of approximately 1 to 3 km. On the obtained HVSR and DC data, a statistical Joint inversion is performed for the shallow Vs structure. The results indicate that the addition of HVSR data to the DC inversion reduces the variance of the recovered shallow Vs model and improves the convergence to a smaller data misfit. While broadband and short period instruments delivered similar results, geophone nodes performed significantly worse due to their much higher cut off frequency

Shallow Vs Structure of the Mauleon Basin (Western Pyrenees) by Joint Inversion of Horizontal-to-Vertical Spectral Ratios and RayleighWave Group Velocities from the large-N Maupasacq Experiment

EGU General Assembly 2019, in Viena, Austria, 7–12 April 2019Horizontal-to-Vertical Spectral Ratios (H/V) and Rayleigh group velocity dispersion curves can be used to estimate the shallow S-wave velocity (Vs) structure. Knowing the Vs structure is important for geophysical data interpretation either in order to better constrain data inversions for P-wave velocity (Vp) structures such as travel time tomography or full waveform inversions, or to directly study the Vs structure for geo-engineering purposes (e.g. ground motion prediction). The main purpose of this study is to investigate the potential and performance of the combination of H/V and surface wave dispersion data for a dense passive seismic array. The joint inversion of H/V and dispersion data for 1D Vs structure allows to characterize the uppermost crust and near surface, where the H/V data (0.03 to 10 s) is most sensitive while the dispersion data (1 to 30 s) constrains the deeper model which would, otherwise, add complexity to the H/V data inversion and impede its convergence. During this large-scale experiment, 197 three-component short-period stations were continuously operated for 6 months (April to October 2017) covering an area of approximately 1500 km2 with a site spacing of approximately 3 km. The recovered 1D models reach to a depth of 500 to 1000 m. Due to the wide site spacing compared to the model depth, combining these 1D models to a 3D model by interpolation is computationally more economic than attempting a real 3D inversion with this data. The illustrated 3D model can be used to constrain the fine structure of the upper crust for subsequent inversions that attempt to recover deeper models with inherently less resolution such as travel time tomography, or full waveform inversion that requires a very good starting model. Due to the sensitivity of H/V data to density, we also show a preliminary 3D density model of the area that could (and, in the future, will) be used in combination with available gravity measurements