Greenhouse Gas - Bury it into Oblivion: Options and Risks of CO2_{2} Capture and Storage

About one third of global CO2 emissions are due to fossil-fuelled power plants. Recently, the option of capturing the carbon dioxide produced there and storing it underground has been discussed very controversially. Suitable processes could be ready for large-scale use in about 15 to 20 years. However, there are still considerable gaps in our knowledge before we can answer the question of whether carbon capture and storage can actually be a viable climate protection option. Which are the technologically most efficient processes, how high are the CO2 savings potentials, how great are the safety risks and environmental impacts emanating from CO2 storage facilities, how high are the costs of these technologies? The overarching question is whether the concept of CO2 capture and storage can be integrated into the structure of the energy system and whether it can compete with other CO2 mitigation options (energy efficiency, renewables). In this volume, the current state of knowledge and discussion is reviewed and options for a societal debate - keyword acceptance - and adequate legal framework conditions are developed

Modern power grids as key element in a sustainable supply of energy. TAB-Fokus

Currently, the German energy system is going through a transition process of historic dimensions. This means that the requirements that have to be laid down for power grids are changing dramatically. This results in a substantial pressure to take action with regard to grid expansion or conversion as well as to the development of new concepts of operation in order to continue ensuring a reliable and safe electricity supply. For the future development of power grids, there is a considerable scope for action and design both from a conceptual perspective (e. g. centralized vs. decentralized) and with regard to the technology chosen (e. g. overhead lines vs. underground cables). In an open social debate, preferences shall be discussed and subsequently implemented in a political approach

Climate neutral truck traffic due to algae-based fuels? TAB-Fokus

Biofuels produced from algae represent an innovative approach with regard to the renewable and climatefriendly energy supply of the truck fleet which currently is predominantly powered by diesel fuel. Algae have a significantly higher productivity than conventional energy crops and can help prevent land use conflicts with food production or nature conservation. Research on the production of algae-based fuels is being conducted worldwide. So far, however, it has not been possible to produce algae-based fuel in an energy-efficient and economically viable way on a scale that is relevant for road haulage. Options for improving competitiveness can be found in optimising the selection and cultivation of algae and the utilisation of algae in so-called biorefineries, where various algae-based resources and products are produced simultaneously

Treibhausgas - ab in die Versenkung? Möglichkeiten und Risiken der Abscheidung und Lagerung von CO2

Etwa ein Drittel der globalen CO2-Emissionen geht auf das Konto von fossil befeuerten Kraftwerken. In jüngster Zeit wird sehr kontrovers die Option diskutiert, das dort entstehende Kohlendioxid aufzufangen und im Untergrund abzulagern. Geeignete Verfahren könnten in etwa 15 bis 20 Jahren großtechnisch einsatzreif sein. Es bestehen aber noch erhebliche Wissenslücken, bevor man die Frage beantworten kann, ob die Abscheidung und Lagerung von Kohlendioxid tatsächlich eine tragfähige Klimaschutzoption sein kann. Welches sind die technologisch effizientesten Verfahren, wie hoch sind die CO2-Einsparpotenziale, wie groß sind die Sicherheitsrisiken und Umweltauswirkungen, die von den CO2-Lagern ausgehen, wie hoch sind die Kosten dieser Technologien? Übergreifend ist zu fragen, ob das Konzept der CO2-Abscheidung und -Lagerung in die Struktur des Energiesystems integriert werden und es mit anderen CO2-Minderungsoptionen (Energieeffizienz, erneuerbare Energien) konkurrenzfähig sein kann. In diesem Band werden der aktuelle Wissens- und Diskussionsstand aufgearbeitet sowie Optionen für eine gesellschaftliche Debatte – Stichwort Akzeptanz – und adäquate rechtliche Rahmenbedingungen entwickelt

Laplace's rule of succession in information geometry

Laplace's "add-one" rule of succession modifies the observed frequencies in a sequence of heads and tails by adding one to the observed counts. This improves prediction by avoiding zero probabilities and corresponds to a uniform Bayesian prior on the parameter. The canonical Jeffreys prior corresponds to the "add-one-half" rule. We prove that, for exponential families of distributions, such Bayesian predictors can be approximated by taking the average of the maximum likelihood predictor and the \emph{sequential normalized maximum likelihood} predictor from information theory. Thus in this case it is possible to approximate Bayesian predictors without the cost of integrating or sampling in parameter space

Moderne Stromnetze als Schlüsselelement einer nachhaltigen Energieversorgung. Endbericht zum TA-Projekt

Gegenwärtig befindet sich das deutsche Energiesystem in einem Umbruchprozess historischen Ausmaßes. Bis 2030 sollen erneuerbare Energien etwa die Hälfte und bis 2050 mindestens 80 % des Strombedarfs decken. Dies stellt teilweise völlig neue Anforderungen an die Stromnetze, sodass aktuell ein erheblicher Handlungsdruck erwachsen ist, die Netze aus- bzw. umzubauen sowie neue Betriebskonzepte zu entwickeln, damit eine zuverlässige und sichere Stromversorgung auch weiterhin gewährleistet werden kann. Der TAB-Bericht gibt einen breiten Überblick über den Stand des Wissens und der Diskussion zu vielen der mit dem Aus- und Umbau der Stromnetze verbundenen Fragestellungen. Dazu gehören neben dem Umfang des Aus- und Umbaubedarfs die Identifikation von modernen Technologien und Betriebsweisen für Stromnetze sowie die Beschreibung ihres Entwicklungsstands bzw. Forschungs- und Entwicklungsbedarfs. Da eine Fokussierung allein auf technologische Aspekte zu kurz greifen würde, wurde eine Reihe weiterer relevanter Einflussfaktoren und Themenbereiche in den Blick genommen. Dies betrifft zum einen ökonomische Aspekte, u. a. die Kosten und Nutzen des Einsatzes bestimmter Technologien, beispielsweise von sogenannten Smart Metern. Zum anderen werden aber auch Dimensionen der Folgewirkungen in den Blick genommen, insbesondere Datenschutzfragen in modernen Stromnetzen, die mehr und mehr mit Informationsnetzen verschmelzen (Smart Grid), sowie mögliche Auswirkungen auf die Umwelt bzw. die Gesundheit. Last but not least werden Fragen der öffentlichen Beteiligung und der Akzeptanz des Baus von Stromtrassen thematisiert, die in letzter Zeit enorm an Bedeutung gewonnen haben. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 9 I. EINLEITUNG 25 II. STROMNETZE UND STROMVERSORGUNG IN DEUTSCHLAND 33 1. Systemdienstleistungen 36 2. Trends und Treiber für die zukünftige Entwicklung der Netze 39 3. Smart Grid 41 4. Stromnetz im Verhältnis zu anderen Flexibilisierungsoptionen 47 III. AUS- UND UMBAUBEDARF DER STROMNETZE 49 1. Übertragungnetze 49 1.1 Kritik am Verfahren 52 1.2 Kritik an Annahmen und Ergebnissen 57 1.3 Schlussfolgerungen, diskutierte Lösungsvorschläge 59 2. Verteilnetze 61 3. Auswirkungen eines verzögerten Netzausbaus 68 IV. MODERNE TECHNOLOGIEN UND BETRIEBSWEISEN FÜR STROMNETZE 71 1. Übertragungsnetze 71 1.1 Freileitungsmonitoring 71 1.2 Hochtemperaturleiterseile 72 1.3 Erhöhung der Übertragungsspannung 73 1.4 Leistungselektronik zur Steuerung von Lastflüssen 73 1.5 Wide Area Monitoring Systems 74 1.6 Erdkabel 76 1.7 Phasenschiebertransformatoren 78 1.8 Hochspannungsgleichstromübertragung 79 1.9 Supraleitende Komponenten 81 1.10 Gesamtübersicht der Technologien und Verfahren 82 2. Verteilnetze 84 2.1 Regelbare Ortsnetztransformatoren 84 2.2 Einspeisenetze 86 2.3 Hochtemperatursupraleiterkabel 87 2.4 Technologien zur dezentralen Bereitstellung von Systemdienstleistungen 88 2.5 Sensorik im Netz/Automatisierung 90 3. Smart Meter 91 3.1 Warum Smart Meter? 92 3.2 Ordnungsrahmen 95 3.3 Kosten-Nutzen-Analyse 96 3.4 Ländervergleich 101 3.5 Datenschutz und Datensicherheit bei Smart Meter 102 V. ZUKUNFTSSZENARIEN FÜR DAS STROMNETZ 109 1. Europäisches Supergrid 109 2. Die Szenarien des Umweltbundesamtes 112 2.1 Szenario »International Grosstechnik« 113 2.2 Szenario »Regionenverbund« 113 2.3 Szenario »Lokal autark« 115 3. Betrieb des Stromnetzes in regionalen Zellen 117 3.1 Definition und Abgrenzung 118 3.2 Funktionalität und technische Umsetzung 119 3.3 Mögliche technische Varianten 121 3.4 Bewertung 123 3.5 Möglicher Regelungsbedarf 131 3.6 Fazit 134 4. Digital Grid 135 VI. ZUVERLÄSSIGKEIT UND SICHERHEIT 137 1. Kosten von Stromausfällen 138 2. Versorgungsqualität 141 2.1 Smart Grid: »safety« und »security« 144 2.2 Qualität der Stromversorgung als Produktmerkmal 151 VII. UMWELT- UND GESUNDHEITSAUSWIRKUNGEN 153 1. Auswirkungen auf die Umwelt 153 1.1 Freileitungen 154 1.2 Erdleitungen 161 1.3 Elektromagnetische Felder durch Freileitungen, Erdkabel und gasisolierte Leitungen 166 1.4 Fazit 171 2. Mögliche Risiken für die Gesundheit 171 2.1 Allgemeines zu Feldwirkungen und Grenzwerten 172 2.2 Wirkmodelle und Bewertung von Evidenz 173 2.3 Wissenschaftliche Bestandsaufnahme und Bewertung biologischer Wirkungen 180 2.4 Grenzwertdiskussion 186 2.5 Forschungsbedarf 192 2.6 Strategien der Risikobewertung und des Risikomanagements 192 2.7 Fazit 193 VIII. AKZEPTANZ DES STROMNETZAUSBAUS 195 1. Konfliktfelder beim Netzausbau 196 2. Öffentliche Wahrnehmung und das Beteiligungsparadoxon 197 3. Bürgerbeteiligung bei der Planung des Netzausbaus 198 4. Erfolgsfaktoren für Bürgerbeteiligungsverfahren 201 5. Fazit 203 LITERATUR 205 1. In Auftrag gegebene Gutachten 205 2. Weitere Literatur 205 ANHANG 229 1. Tabellenverzeichnis 229 2. Abbildungsverzeichnis 23

Moderne Stromnetze als Schlüsselelement einer nachhaltigen Energieversorgung. TAB-Fokus

Das deutsche Energiesystem befindet sich gegenwärtig mitten in einem Umbruchprozess historischen Ausmaßes. Dies bedeutet, dass sich die Anforderungen drastisch ändern, die an die Stromnetze gestellt werden müssen. Daraus erwächst ein erheblicher Handlungsdruck, die Netze aus- bzw. umzubauen sowie neue Betriebskonzepte zu entwickeln, damit eine zuverlässige und sichere Stromversorgung auch weiterhin gewährleistet werden kann. Für die zukünftige Entwicklung der Stromnetze existiert ein beträchtlicher Gestaltungsspielraum sowohl konzeptionell (z. B. zentral vs. dezentral) als auch bei der Technologieauswahl (z. B. Freileitungen vs. Erdkabel). In einem offenen gesellschaftlichen Diskurs sollten Präferenzen definiert und anschließend in politische Gestaltung umgesetzt werden