Trinkwasser und Abwasser in Zeiten des Wandels : Eine Szenarienbetrachtung für die dynaklim-Region

Die Wasserwirtschaft wird sich in Zukunft verstärkt mit dem Klimawandel auseinander setzen müssen. Veränderungen in den Niederschlägen und der Temperatur wirken sich auf die Nutzung von Trinkwasser in Haushalten und in der Wirtschaft sowie auf das Abwasseraufkommen aus. Simultan hierzu unterliegen auch Gesellschaft und Wirtschaft einem immerwährenden Veränderungsprozess. Dazu zählen der demografische Wandel, die wirtschaftliche Entwicklung und die Änderung der Siedlungsstruktur einer Region. Um diese verschiedenen Entwicklungen in ihrer Wirkung auf die Trinkwasser- und Abwassermengen der dynaklim-Region abschätzen zu können und vorausschauendes Handeln betroffener Akteure zu ermöglichen, sind in dieser Studie quantitative Szenarien für die kreisfreien Städte und Kreise entwickelt worden, um die Bandbreite der zukünftigen Herausforderungen der Wasserwirtschaft abzubilden. In allen Szenarien ist mit einem Rückgang der jährlichen Wassermengen (Trink-, Brauch-, Kühl- und Schmutzwasser) zu rechnen. Die in der öffentlichen Abwasserentsorgung abzuleitenden Regenwassermengen können sich je nach Entwicklung der Siedlungsstruktur und des Klimawandels unterschiedlich entwickeln. In der öffentlichen Trinkwasserversorgung ist durch den Klimawandel aber mit einer deutlichen Zunahme der täglichen Spitzenwasserbedarfe im Verhältnis zur durchschnittlich nachgefragten Menge zu rechnen. Diese kann je nach Szenario dazu führen, dass trotz des Rückgangs der jährlichen Wasserbedarfe die Versorgungskapazitäten nur geringfügig reduziert werden können oder (je nach Konstellation einzelner Einflüsse in den Szenarien) noch leicht ausgebaut werden müssen. Um diese Ergebnisse herleiten zu können, werden nach einem kurzen Überblick über die Szenariotechnik in Kapitel 2 die einzelnen Szenarien zunächst näher beschrieben (Kapitel 3). Im folgenden Hauptkapitel 4 werden sie dann quantitativ mit Leben gefüllt, bevor in Kapitel 5 die Ergebnisse (vergleichend) näher betrachtet werden

Zahlungsbereitschaft für grünen Strom: Die Kluft zwischen Wunsch und Wirklichkeit

Die Überschätzung der Zahlungsbereitschaft in rein hypothetischen Entscheidungssituationen ist ein in der Literatur wohlbekanntes Phänomen. Zur Eliminierung dieser Verzerrung wurden verschiedene Methoden vorgeschlagen, unter anderen der sogenannte Cheap-Talk-Ansatz und das Consequential-Skript. Auf Basis einer Erhebung unter mehr als 6.500 deutschen Haushalten untersucht dieser Beitrag die Effektivität dieser Korrektive. Nach unseren ökonometrischen Ergebnissen erweist sich allein Cheap Talk als effektiv, senkt jedoch die Zahlungsbereitschaft für grünen Strom nur bei jenen Befragten, die sich nicht ganz sicher hinsichtlich ihrer Angaben zur Zahlungsbereitschaft sind. Darüber hinaus zeigen unsere Befragungsergebnisse einen starken Kontrast zwischen der Unterstützung für erneuerbare Energien und der Zahlungsbereitschaft für grünen Strom. So sprechen sich 85,1% der Antwortenden für die Förderung erneuerbarer Energietechnologien aus, aber nur knapp die Hälfte der Antwortenden ist bereit, für grünen Strom zusätzliche Kosten in Kauf zu nehmen

Ein methodischer Ansatz zur Bereitstellung energetischer Flexibilität durch einen anpassungsfähigen Kläranlagenbetrieb

Im Rahmen der Energiewende werden eine Neustrukturierung des Energiesektors und eine grundlegende Transformation der elektrischen Energieversorgung erforderlich. Die volatile Erzeugung von Strom aus Wind und Sonne erfordert mit stetig steigendem Anteil an der Gesamtenergieproduktion einen immer höheren Bedarf an Flexibilität zur Stabilisierung der Stromnetze. Aus energetischer Sicht zeichnen sich Kläranlagen durch eine Vielfalt an Prozessen aus, bei denen Energie umgewandelt, gespeichert, bezogen und produziert wird. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zu einem besseren Verständnis und vertieften Erkenntnissen an der Schnittstelle zwischen der Abwasser- und der Energiewirtschaft liefern, indem die Vereinbarkeit zwischen den Belangen der Abwasserreinigung und einem flexiblen Anlagenbetrieb sowie die Stromerzeugungs- und Flexibilitätspotenziale kommunaler Kläranlagen in Deutschland umfassend untersucht wurden. Vor diesem Hintergrund wurden Erkenntnisse gewonnen, die zur Auswahl, Bewertung und möglichst sicheren Implementierung von typischen Aggregaten auf Kläranlagen herangezogen werden können, um durch einen anpassungsfähigen Anlagenbetrieb Flexibilität bereit zu stellen. Die zugrundeliegende Methodik wurde im Wesentlichen am Beispiel der Kläranlage Radevormwald entwickelt. Dabei wurden relevante Kennzahlen erarbeitet, die die klärtechnischen Anforderungen sowohl mit den technisch-physikalischen als auch energiemarktbedingten Anforderungen an die Aggregate in Einklang bringen. Ein wesentlicher Fokus liegt auf den abgeleiteten Restriktionen und Kontrollparametern, um einen sicheren Reinigungsbetrieb zu gewährleisten. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit konnte eine Vielzahl von Erkenntnissen an der Schnittstelle von Energie- und Abwasserwirtschaft gewonnen, bestätigt und zur Ableitung von Anwendungsempfehlungen genutzt werden. Die vorhandene Flexibilität auf Kläranlagen kommt für eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten in Betracht. Damit können sie bereits heute und zukünftig verstärkt an Produkten der Energieversorgung und neuen Geschäftsmodellen teilhaben. Die untersuchten Aggregate weisen dabei je nach Verwendungszweck unterschiedliche Eignungen auf und nicht jedes Aggregat ist für jede Nutzungsoption einsetzbar. Die Ergebnisse belegen, dass Kläranlagen mit ihren Leistungsgrößen und verschiebbaren Energiemengen relevante Beiträge zur Energiewende leisten können und zu mehr in der Lage sind als, weitgehend losgelöst vom Energiemarkt und den sich dort abzeichnenden Änderungen, elektrische Energie nur zur eigenen Nutzung zu verwenden.In the context of the German energy transition, a reorganization of the energy sector and a fundamental transformation of the electrical energy supply system are required. This is caused by abandoning of nuclear power, the reduction of fossil-based energy production and the increasing share of renewable energy production. Under these circumstances the operation of energy grids driven by a highly volatile solar and wind-based energy production will not be sustainable and arising energy surpluses and deficits have to be balanced by flexible energy generators and consumers. This will face providers with new challenges in system operation and will lead to a growing demand for energetic flexibility to stabilize electricity grids. The objective of this thesis is to contribute to a better general understanding and to an in-depth knowledge at the interface between the wastewater and the energy sector. This work intends to show the compatibility of a flexible plant operation without endangering the system’s functionality and the potentials to provide flexibility for municipal wastewater treatment plants (WWTPs) in Germany. Within this thesis, a methodical approach has been developed that can be used to select, evaluate and safely implement typical aggregates on WWTPs for flexible plant operation and the provision of energetic flexibility. Relevant key figures have been developed that reconcile requirements of the purification processes with technical-physical necessities as well as demands of the energy market. Furthermore, restrictions and control parameters have been established which complement the developed key figures to ensure effluent quality. It was demonstrated, that WWTPs are able to adapt their operation mode to external and internal requirements under controlled conditions. The existing flexibility is suitable for a variety of uses and WWTPs in general are able to participate in todays and in future energy supply products and new business models. Even for vulnerable components load shifting is possible with appropriate control parameters and reasonable time slots without endangering system functionality. The aggregates investigated have different suitabilities depending on their intended use. Therefore, not every aggregate can be optimally used for every utilization path. The results show that WWTPs have a significant potential to provide energetic flexibility and are able to make relevant contributions to the German energy transition in terms of power generation, shiftable loads and gas production

Analyse von Grenzkostenpreisen im Europaeischen Gasmarkt

Der An- und Verkauf von Erdgas an Grosshandelsmaerkten wird in einem zunehmend liberalisierten Gasmarkt auch in Kontinentaleuropa weiter an Bedeutung gewinnen. Die Preise an diesen Maerkten bilden sich aus Angebot und Nachfrage; wie in jeder netzgebundenen Industrie kommt der Infrastruktur und ihrer Verfuegbarkeit dabei jedoch eine wichtige Rolle zu. Mit Hilfe des Ergasinfrastruktur- und Dispatchmodells Tiger werden in dieser Arbeit Grenzkostenpreise fuer ausgewaehlte europaeische Handelspunkte geschaetzt. Die Grundlage dafuer bildet ein most-likely Szenario fuer die Entwicklung des europaeischen Gasmarktes bis zum Jahr 2018. Die aktuell in der Realitaet zu beobachtende hohe Korrelation der europaeischen Boersenpreise fuer Erdgas untereinander kann dabei mit dem Modell nachvollzogen werden. Getrieben durch die Entwicklung von Angebot und Nachfrage zeigt sich jedoch, dass signifikant unterschiedliche Grenzkostenpreise in Nordwest- und Zentraleuropa in der naechsten Dekade temporaer auftreten koennen. Grund dafuer sind Infrastrukturengpaesse in Zeiten hoher Nachfrage.Erdgas; Europaeischer Gasmarkt; Erdgaspreise; Modellierung

Aufkommen und Aufkommensverwendung der Abwasserabgabe

Neben der Lenkungsfunktion zugunsten des Gewässerschutzes kommt der Abwasserabgabe auch eine wichtige Finanzierungsfunktion zu. Die Abgabe erzielt ein Aufkommen, das gegenwärtig zweckgebunden den Länderhaushalten zufließt. Der Beitrag zeigt auf, wie sich das Aufkommen entwickelt hat und welche Reformüberlegungen zur künftigen Mittelverwendung angestellt werden

Unter neuen Vorzeichen: Transformationsprozesse und Kooperationsmodelle in den deutsch-französischen Energiebeziehungen

Die Zusammenarbeit in Energiefragen gehört seit mehreren Jahren zu den Prioritäten der deutsch-französischen Konsultationen. Nicht nur die räumliche Nähe der beiden größten nationalen Strommärkte Europas legt eine engere politische Abstimmung nahe, sondern auch deren zunehmende (energie-)wirtschaftliche Verflechtung und Integration. Hinzu kommt die industriepolitische Bedeutung der Energiepolitik für die Regierungen auf beiden Seiten des Rheins. Zwar unterschied sich die politische Herangehensweise an den Energiesektor in der Vergangenheit und tut dies bisweilen auch heute noch. Doch haben die Relevanz des Themas und die Bedeutung der grenzüberschreitenden Kooperation darunter nicht gelitten. Neu ist, dass beide Staaten seit geraumer Zeit energiepolitische Transformationspfade eingeschlagen haben, die unter den Schlagwörtern "Energiewende" und "transition énergétique" vergleichbare Zielsetzungen beinhalten. Gründe ließen sich demnach ausreichend finden, um trotz aller Unterschiede eine engere energiepolitische Kooperation des zunehmend ins Stottern geratenen deutsch-französischen Integrationsmotors in Europa anzustreben

Importabhängigkeit und Energiewende - ein neues Risikofeld der Versorgungssicherheit?

Die fundamentale Transformation der Energieversorgung im Zuge der Energiewende berührt auch die Importabhängigkeit Deutschlands. Einerseits sind durch Reduzierung des Energieverbrauchs und Umstellung auf "heimische" Erneuerbare Synergieeffekte zu erwarten. Andererseits stellen fluktuierende Erneuerbare und der Kohleausstieg mittelfristig einen höheren Verbrauch von Gas als sauberer Backup-Technologie in Aussicht, was wiederum die Importabhängigkeit der deutschen Energieversorgung erhöhen dürfte. Allerdings besteht kein grundsätzlicher Zielkonflikt zwischen Energiewende und Versorgungssicherheit, da spezifische Risiken mit adäquaten Maßnahmen adressiert werden können, etwa einer Diversifizierung der Anbieterstruktur beim Gasimport