Solarthermische Kraftwerke

Der Schutz des Klimas und die dafür erforderliche Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energien ist eine globale Herausforderung, welche nach maßgeschneiderten Lösungen für die unterschiedlichen Klimazonen und Märkte der Erde verlangt. Die verstärkte Solarenergienutzung spielt dabei eine maßgebliche Rolle. Die Rolle Deutschlands als Exportnation beschränkt sich hierbei nicht auf die Klimawende im eigenen Land, sondern beinhaltet auch den weltweiten Export erneuerbarer Energietechnologien. Die Kosten der photovoltaischen Stromerzeugung (PV) und der Windkraft sind in den vergangenen Jahren erfreulicherweise deutlich gesunken, entsprechend wurden in vielen Ländern große Kapazitäten zugebaut. Die resultierende stark gestiegene Einspeisung fluktuierender Erzeuger stellt Netzbetreiber vor neue Herausforderungen, insbesondere durch die extremen Lastschwankungen für plan- und steuerbare, heute größtenteils fossil befeuerte konventionelle Kraftwerke. Hier bieten solarthermische Kraftwerke Lösungen

Attenuated Fatigue in Slow Twitch Skeletal Muscle during Isotonic Exercise in Rats with Chronic Heart Failure

During isometric contractions, slow twitch soleus muscles (SOL) from rats with chronic heart failure (chf) are more fatigable than those of sham animals. However, a muscle normally shortens during activity and fatigue development is highly task dependent. Therefore, we examined the development of skeletal muscle fatigue during shortening (isotonic) contractions in chf and sham-operated rats. Six weeks following coronary artery ligation, infarcted animals were classified as failing (chf) if left ventricle end diastolic pressure was >15mmHg. During isoflurane anaesthesia, SOL with intact blood supply was stimulated (1s on 1s off) at 30Hz for 15 min and allowed to shorten isotonically against a constant afterload. Muscle temperature was maintained at 37°C. In resting muscle, maximum isometric force (Fmax) and the concentrations of ATP and CrP were not different in the two groups. During stimulation, Fmax and the concentrations declined in parallel sham and chf. Fatigue, which was evident as reduced shortening during stimulation, was also not different in the two groups. The isometric force decline was fitted to a bi-exponential decay equation. Both time constants increased transiently and returned to initial values after approximately 200 s of the fatigue protocol. This resulted in a transient rise in baseline tension between stimulations, although this effect which was less prominent in chf than sham. Myosin light chain 2s phosphorylation declined in both groups after 100 s of isotonic contractions, and remained at this level throughout 15 min of stimulation. In spite of higher energy demand during isotonic than isometric contractions, both shortening capacity and rate of isometric force decline were as well or better preserved in fatigued SOL from chf rats than in sham. This observation is in striking contrast to previous reports which have employed isometric contractions to induce fatigue

Wärmedämmungs-Strategien im Haushaltssektor und ihr Beitrag zu Materialeffizienz und Emissionsminderung : eine Langfristanalyse bis zum Jahr 2050

Eine oft kontrovers diskutierte Frage ist, ob eine massive Dämmung von Häusern in der Gesamtbilanz nicht mehr Ressourcenverbrauch und Emissionen verursacht, als sie im Endeffekt einspart. Zur Untersuchung dieser Frage wurde nun erstmals eine trade-off Analyse durchgeführt. Hierzu wurde ein bottom-up Wirkungsanalyse-Modell entwickelt, dessen Kern ein Emissions- und Energiemodell für den Haushaltssektor bildet, gekoppelt mit einem Ökobilanzierungs-Tool. Den Rahmen für beide Modelle bilden Energieszenarien bis 2050, die für jede Dekade Sanierungsraten und Energiemixe vorgeben. Damit können "reine" Energieszenarien um ressourcenpolitische Analysen erweitert und die Auswirkungen verschiedener Dämmstrategien ermittelt werden. Das zentrale Ergebnis der Modellierung ist, dass zusätzliche Aufwendungen für Dämmstoffe (untersucht wurden extrudierter Polystyrolhartschaum XPS und Zellulose) sowohl ressourcen- als auch emissionsseitig in fast allen Umweltwirkungskategorien durch erhebliche Einsparungen bei der Gebäudebeheizung überkompensiert werden. Im Wesentlichen sind keine Trade-offs erkennbar und der prozentuale Beitrag der Dämmstoffe an den Umweltwirkungsindikatoren ist gering. Relevant ist dagegen die Wahl des Treibmittels bei den aufgeschäumten XPS-Dämmstoffen: Gegenüber dem in Deutschland verwendeten XPS, das weitgehend mit CO2 aufgeschäumt wird, führt ein Dämmstoff, der hohe Anteile an Fluorkohlenwasserstoffen aufweist, zu einem hohen Trade-off bezüglich der Wirkungskategorie "stratosphärischer Ozonabbau" und zu einer erkennbaren, jedoch nicht so deutlichen Wirkung auf das Treibhaus-Potenzial. Eine Sensitivitätsanalyse mit dem alternativen Dämmmaterial Zellulose zeigt, dass sich die an sich schon geringen Anteile der Dämmstoffe an den Umweltwirkungsindikatoren weiter verringern. Hinsichtlich der Materialintensität sind XPS- und Zellulose-Dämmung jedoch mit vergleichbaren Auswirkungen verbunden. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass für beide Materialien ambitionierte Dämmstoffstrategien im Hinblick auf alle in dieser Studie analysierten Faktoren einen wesentlichen Beitrag sowohl zu Materialeffizienz- als auch zu Emissionsminderungszielen leisten können

Aufbau einer internationalen Kooperation mit der TU Delft (NL) zum Thema Erweiterung eines agentenbasierten Strommarktmodells zur Modellierung der Anforderungen des steigenden Anteils erneuerbarer Energien in Deutschland (Agent-based modelling of electricity market infrastructures with growing share of renewables by extending an existing model to Germany) : Ergebnisbericht

Der Ergebnisbericht dokumentiert in Kapitel 2 die in diesem Forschungsvorhaben durchgeführten Arbeiten an dem von der TU Delft entwickelten agentenbasierten Strommarktmodell EMLab-Generation, das als Open-Source Modell konzipiert ist. Einen zentralen Aspekt bildet die Übertragung des Modells, das ursprünglich die beiden Regionen CWE (Central-Western- Europe) und UK umfasste, auf ein Modell mit den beiden Regionen Deutschland und Europa (ohne Deutschland), im Wesentlichen in den Grenzen der EU28. Diese Übertragung ist die Grundlage für die Untersuchung unterschiedlicher Fragestellungen hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung des Strommarkts in Deutschland innerhalb des europäischen Verbundnetzes bei hohen Anteilen fluktuierender erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung. Nach der Darstellung der konkreten Zielsetzung und der Grundlagen des vorhandenen Modells werden im Hauptteil (Kapitel 2.3) die eigenen Modellierungsarbeiten (Datenaufbereitung, Modellierung und "lessons learned") beschrieben. Im Anschluss erfolgt eine kurze Darstellung einer noch in Erarbeitung befindlichen Masterarbeit zur Berücksichtigung von Risikoaspekten innerhalb des Investitionsalgorithmus' von EMLab-Generation, die sich aus dem internationalen ABM-Workshop als offene methodische Fragestellung von Strommarktmodellen ergeben hat (Kapitel 2.4). Kapitel 2.5 gibt eine kritische Einschätzung der erreichten Modellierungsergebnisse sowie weitere mögliche Anwendungen der neu konzipierten Modellregionen. Kapitel 3 gibt anschließend einen Überblick über die in diesem Vorhaben durchgeführten gemeinsamen Workshops zwischen TU Delft und Wuppertal Institut sowie den internationalen Workshop, an dem fünf Forschungseinrichtungen aus Deutschland sowie die TU Delft erstmals ihre Erfahrungen mit ABM-Strommarktmodellierung austauschten und methodischen Forschungsbedarf aufarbeiteten. Der Bericht schließt mit einer kurzen Zusammenfassung sowie einem Ausblick auf weitere Forschungsarbeiten, mit denen die im Rahmen dieser Anbahnungsmaßnahme begonnene Kooperation zwischen Wuppertal Institut und TU Delft fortgesetzt werden soll

Assessing the need for critical minerals to shift the German energy system towards a high proportion of renewables

The German government has set itself the target of reducing the country's GHG emissions by between 80 and 95% by 2050 compared to 1990 levels. Alongside energy efficiency, renewable energy sources are set to play the main role in this transition. However, the large-scale deployment of renewable energies is expected to cause increased demand for critical mineral resources. The aim of this article is therefore to determine whether the transformation of the German energy system by 2050 ("Energiewende") may possibly be restricted by a lack of critical minerals, focusing primarily on the power sector (generating, transporting and storing electricity from renewable sources). For the relevant technologies, we create roadmaps describing a number of conceivable quantitative market developments in Germany. Estimating the current and future specific material demand of the options selected and projecting them along a range of long-term energy scenarios allows us to assess potential medium- or long-term mineral resource restrictions. The main conclusion we draw is that the shift towards an energy system based on renewable sources that is currently being pursued is principally compatible with the geological availability and supply of mineral resources. In fact, we identified certain sub-technologies as being critical with regard to potential supply risks, owing to dependencies on a small number of supplier countries and competing uses. These sub-technologies are certain wind power plants requiring neodymium and dysprosium, thin-film CIGS photovoltaic cells using indium and selenium, and large-scale redox flow batteries using vanadium. However, non-critical alternatives to these technologies do indeed exist. The likelihood of supplies being restricted can be decreased further by cooperating even more closely with companies in the supplier countries and their governments, and by establishing greater resource efficiency and recyclability as key elements of technology development