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Umweltbundesamt: Der Himmel über der Ruhr ist wieder blau!

Nicht aus der Luft gegriffen: Willy Brandt fordert 1961 blauen Himmel über dem Ruhrgebiet „Der Himmel über dem Ruhrgebiet muss wieder blau werden.“ Willy Brandts Forderung während seiner Rede am 28. April 1961 in der Bonner Beethovenhalle kann zu Recht als der Beginn umweltpolitischen Denkens in Deutschland gelten. Damit rückte Brandt - lange bevor es die Begriffe Umweltschutz oder Umweltpolitik gab - ein regionales und bis dahin vernachlässigtes Problem ins Blickfeld gesellschaftspolitischer Debatten. Er machte aufmerksam auf die Schattenseiten des deutschen Wirtschaftswunders: Zwar waren die rauchenden Schornsteine ein Garant für Wohlstand, die ungefilterten Industrieabgase belasteten jedoch zunehmend die Gesundheit und das Wohlbefinden vieler Menschen im Ruhrgebiet. „Mit seiner Forderung nach klarer Luft, sauberem Wasser und weniger Lärm für die Bürgerinnen und Bürger des Ruhrgebiets machte Willy Brandt deutlich, dass Umweltschutz eine nicht zu vernachlässigende Gemeinschaftsaufgabe ist. Und diese Aufgabe wurde von den 1970er Jahren an erfolgreich angegangen“, sagte der Präsident des Umweltbundesamtes (⁠ UBA ⁠), Jochen Flasbarth. „Heute kennen wir Phänomene wie den Smog im Winter nicht mehr“, so Flasbarth. Anfang der 1960er Jahre war die Luftverschmutzung im Revier förmlich sichtbar: Millionen Tonnen von Staub, Asche und Ruß aus Hochöfen, Stahlkonvertern und Kokereien sanken alljährlich auf Stadtteile hernieder. Die Folgen waren eine Zunahme der Atemwegserkrankungen, vor allem von Lungenkrebs, bei Kindern wurden auch häufiger Symptome von Rachitis und Bindehautentzündungen festgestellt. Hohe Schwefeldioxid-Konzentrationen (SO 2 ) führten zu einem Absterben von Bäumen und mittelfristig zur ⁠ Versauerung ⁠ von Böden und Gewässern. Seit den 1970er Jahren sorgen eine Reihe von Gesetzen wie das Benzin-Blei-Gesetz, das Bundes-Immissionsschutzgesetz oder Verwaltungsvorschriften wie die Technische Anleitung Luft und die Großfeuerungsanlagen-Verordnung dafür, die Umweltbelastungen durch technische Lösungen zu verringern oder zu beseitigen. So führten die Rauchgasentschwefelung in Kraftwerken, die Reduktion des Schwefelgehalts in Kraftstoffen wie auch der Rückgang der Kohleheizungen in Privathaushalten dazu, dass sich die Luftqualität in Deutschland deutlich verbesserte. Nach Angaben des Umweltministeriums von Nordrhein-Westfalen konnte die Belastung an Rhein und Ruhr durch SO 2 um 97 Prozent gemindert werden: von 206 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft (µg/m 3 ) im Jahr 1964 auf 8 µg/m 3 in 2007. Für die Schwebstaubbelastung (Partikel mit einer maximalen Größe von 30 bis 50 µm) zeigt sich im Zeitraum von 1968 bis 2002 eine ähnliche Entwicklung. Heute stehen wir in der Luftreinhaltung vor neuen Aufgaben: In deutschen Ballungsräumen werden die seit 2005 geltenden Grenzwerte für Feinstaub (PM 10 ) und für Stickstoffdioxid (NO 2 , diese gelten von 2010 an) an zahlreichen Hauptverkehrsstraßen überschritten. Als Hauptverursacher ist das wachsende ⁠ Verkehrsaufkommen ⁠ anzusehen. Epidemiologischen Studien zufolge bedeutet eine ⁠ Exposition ⁠ gegenüber NO 2 eine erhöhte Infektionsanfälligkeit und Beeinträchtigung der Lungenfunktion, während ein Zusammenhang zwischen einer Feinstaub-Exposition und Atemwegs- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen nachgewiesen wurde. Mit der vermehrten Verbrennung von ⁠ Biomasse ⁠ vor allem in kleinen Feuerungsanlangen bleibt jedoch eine Quelle für Feinstaubbelastungen, die es aufmerksam zu verfolgen gilt. Jochen Flasbarth: „Mit der Einrichtung von Umweltzonen ist ein wichtiger Schritt in Richtung bessere Luftqualität in Ballungsräumen getan. Wir müssen aber dafür sorgen, dass eine dezentrale Energieversorgung unter Einsatz von Biomasse diese Bemühungen nicht konterkariert.“ „Das Anliegen Willy Brandts nach mehr Umweltschutz hat auch bewirkt, dass Deutschland, 50 Jahre nach seiner Rede in vielen ‚grünen‘ Zukunftsmärkten Marktführer geworden ist. Schon heute arbeiten rund 1,8 Millionen Menschen in der Umweltwirtschaft“, sagte Jochen Flasbarth. 27.04.2011

Klimapolitischer Beitrag kohlenstoffarmer Energieträger in der dezentralen Stromerzeugung sowie ihre Integration als Beitrag zur Stabilisierung der elektrischen Versorgungssysteme

Das Ziel dieser Untersuchung war, das technische Regelleistungspotenzial von BHKW in Deutschland für die Jahre 2010, 2020 und 2030 zu bestimmen. Der Fokus lag auf den kleineren Leistungsbereichen für die objektscharfe Versorgung von Wohngebäuden sowie von gewerblichen Objekten (Nichtwohngebäuden). Ergänzend wurde exemplarisch eine größere BHKW-Anlage mit Wärmenetz und ein industrieller Anwendungsfall untersucht. Veröffentlicht in Climate Change | 08/2014.

Dezentrale erneuerbare Energieversorgung ja, autarke Insellösungen nein

UBA-Studie: Autarke Energieversorgung nur selten sinnvoll Die lokale Eigenversorgung mit Strom als Insel ohne Anschluss an das Stromnetz, ist für Städte und Gemeinden nur in Einzelfällen möglich. Insbesondere der Strombedarf für Industrie und Gewerbe lässt sich mit diesem Konzept nicht decken. Zu diesem Ergebnis kommt das Umweltbundesamt (UBA) in seiner Studie „Modellierung einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Stromerzeugung im Jahr 2050 in autarken, dezentralen Strukturen“. Dabei wurde in einem externen Gutachten für das Jahr 2050 die technisch-ökologische Machbarkeit einer Energieversorgung untersucht, in welcher der Strom innerhalb von kleinräumigen, dezentralen Strukturen wie Städten, Stadtteilen oder Gemeinden jeweils autark produziert wird. Diese Gebiete sind dabei weder untereinander noch nach außen hin über Stromleitungen vernetzt. Zur Deckung des jeweiligen Strombedarfs werden also ausschließlich die vor Ort vorhandenen Potentiale der erneuerbaren Energien genutzt, was mit der Notwendigkeit von Elektrizitätsspeichern einhergeht. UBA-Präsident Jochen Flasbarth: „Die Studie zeigt, dass sich diese Form der lokalen Autarkie in Einzelfällen unter günstigen Bedingungen zwar umsetzen lässt und dabei die lokale Erzeugung einen beachtlichen Anteil zu einer auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung beitragen kann. Für eine tragfähige regenerative Energieversorgung ganz Deutschlands eignet sich dieses Konzept aber nicht. Städte und Gemeinden können mit dezentraler Energieerzeugung zu maßgeblichen Akteuren der Energiewende werden. Die Einbindung lokaler Erzeugungsstrukturen in ein übergeordnetes Netz ist aber für ein effizientes, vollständig auf erneuerbaren Energien basierendes Energiesystem in Deutschland unerlässlich.“ In der Studie wurden für das Jahr 2050 zwei exemplarische Siedlungsstrukturen modelliert: ein „Dorf“ in ländlicher Umgebung mit niedriger Einwohnerdichte sowie ein „Stadtteil“ mit hoher Bebauungs- und Einwohnerdichte. Diese Strukturen wurden jeweils an einem Standort in Nord- und Süddeutschland untersucht, um die unterschiedlichen klimatischen Bedingungen abzubilden, die sich auch auf die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen auswirken, insbesondere auf Solar- und Windkraft. In den Simulationen wurde unter anderem der Anteil der Elektromobilität am Individualverkehr oder die installierte Erzeugungsleistung der einzelnen Technologien variiert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass sich der Strombedarf von Haushalten und für private Elektroautos in ländlichen Siedlungsstrukturen im Rahmen einer autarken Versorgung decken lässt und zwar aus den vor Ort angenommenen Potenzialen für Photovoltaik und Windenergie. Um die dann vor Ort produzierte Energie auch komplett nutzen zu können und etwa längere Windflauten zu überbrücken, bedarf es allerdings sehr großer Energiespeicher. In Süddeutschland muss dafür sowohl bezüglich der installierten Erzeugungs- als auch der Speicherleistung ein höherer Aufwand betrieben werden als in Norddeutschland. In der urbanen Siedlungsstruktur kann eine autarke Versorgung unter den getroffenen Annahmen in keinem Fall dargestellt werden. In weiteren Simulationsrechnungen wurde, zusätzlich zu den privaten Verbrauchern, auch der Strombedarf von Industrie, Handel und Gewerbe modelliert und in die Betrachtungen mit einbezogen. Wenn der Strombedarf all dieser Verbraucher gedeckt werden soll, dann lässt sich eine autarke Stromversorgung auch in ländlichen Siedlungen nicht mehr umsetzen. Somit zeigt sich, dass das Konzept der lokalen Autarkie langfristig betrachtet in Einzelfällen, unter günstigen Bedingungen – zum Beispiel wenn vor Ort  Strom aus geothermischen Quellen oder Wasserkraft gewonnen werden kann – umgesetzt werden könnte. Dies kann etwa an netzfernen Standorten wie entlegenen Ortschaften oder Inseln sinnvoll sein. Es kann aber kein Ansatz für eine tragfähige regenerative Energieversorgung für ganz Deutschland sein, da häufig die lokalen Energiepotentiale nicht ausreichen. Reichen sie doch aus, lassen sich die nötigen Stromspeicherkapazitäten wiederum nicht mit vertretbarem Aufwand realisieren. Gleichwohl kann die lokale Erzeugung einen beachtlichen Anteil zu einer auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung beitragen, wie das Umweltbundesamt bereits 2010 mit der Studie „Energieziel 2050 – 100% Strom aus erneuerbaren Energiequellen“ anhand des Szenarios „Regionenverbund“ gezeigt hat. Die Potentiale erneuerbarer Energiequellen müssen demnach dort erschlossen werden, wo sie vorhanden sind, und dann zu den Verbrauchszentren geleitet werden. Jochen Flasbarth: „Die Erkenntnisse der Studie unterstreichen die Notwendigkeit eines gut ausgebauten Transportnetzes sowie eines Verteilnetzes, das  an eine dezentrale Einspeisung angepasst ist. Diese brauchen wir, um eine regenerativen Stromversorgung für ganz Deutschland zu erreichen“. Einerseits lassen sich damit großräumige Ausgleichseffekte bei der zeitlich und räumlich fluktuierenden Einspeisung aus erneuerbaren Quellen vorteilhaft nutzen. Andererseits lassen sich so Unterschiede in der räumlichen Verteilung der Potentiale erneuerbarer Energiequellen überwinden, wie etwa die Verfügbarkeit von hohen Windpotentialen in Norddeutschland bei gleichzeitiger Konzentration der Verbrauchszentren in Süd- und Westdeutschland.

Auswirkungen dezentraler Energieversorgung durch Blockheizkraftwerke auf die Luftqualität in Ballungsräumen

Das Vorhaben untersuchte Auswirkungen auf die Luftqualität durch eine verstärkte Nutzung von Blockheizkraftwerken (hier Mini-BHKW) und fokussierte dabei auf Ballungsräume. Dazu wurden aus Emissionsfaktoren und Aktivitätsdaten die Emissionsänderungen für verschiedene Luftschadstoffe für das Jahr 2020 errechnet. Dies geschah auf nationaler und lokaler Ebene für drei urbane Gebiete. Das Vorhaben arbeitete mit verschiedenen Szenarien: So wurden unterschiedliche Substitutionsgrade (Einsatzrate von BHKW) mit unterschiedlichen Emissionsfaktoren (Wirkungsgrad der Anlagen/Qualität des Verbrennungsprozesses) angenommen. Aus diesen Emissionsszenarien, deren Eintrittswahrscheinlichkeiten bewertet wurden, modellierte man die nationale und lokale Immissionsänderung. Veröffentlicht in Texte | 38/2019.

Bundesregierung nimmt Änderungen des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes an

Der Bundestag hat am 24. Mai 2012 einen Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) beschlossen. Bis 2020 soll die Technik bei der Stromerzeugung einen Anteil von 25 Prozent erreichen. Union und FDP stimmten dafür, die Grünen dagegen. SPD und Linke enthielten sich. Das Gesetz sieht eine bessere Förderung von Neuanlagen vor, die ab 2013 den Betrieb aufnehmen. Ebenso sollen bestehende Kraftwerke leichter nachgerüstet und modernisiert werden können. Zudem werden Wärmespeicher gefördert. Diese ermöglichen es, Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zeitweise stärker stromgeführt zu betreiben. Das wiederum gleicht die unregelmäßig anfallende Einspeisung von Strom aus den erneuerbaren Energien aus.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MVV Energie AG durchgeführt. Das Vorhaben STROMBANK untersucht ein innovatives Betreibermodell, bei dem ein kosteneffizienter Quartierspeicher anstatt einer Vielzahl von Hausbatterien zur Speicherung von dezentral erzeugtem Strom den lokalen Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch ermöglicht. Ähnlich wie in einer Bank werden in der STROMBANK den Kunden verschiedene Konten und Dienstleistungen angeboten, die zur Speicherung bzw. Vermarktung ihres selbst erzeugten Stroms dienen.

Teil 7

Das Projekt "Teil 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Würtemberg - Fachgebiet Photovoltaik: Module Systeme Anwendungen (MSA) durchgeführt. Flexibility potentials on the demand side can support a cost-effective and reliable integration of volatile renewable energy sources if power consumers shift their electric loads according to external signals. This steering of consumers is also referred to as Demand Side Management (DSM). Although DSM is not new to the energy research community, only few mainly large industrial customers are aware of their DSM potential and the market value associated with it, leaving a vast potential of flexibility untouched. In general, flexibility is mainly discussed as a way to trade on the frequency balancing market, leaving out many other applications, e.g. the use of flexibility for congestion management. This lack is besides the absence of knowledge about available DSM potential mainly due to missing possibilities for system operators to get an overview of the regionally available flexibility potentials. To fill this gap, this paper demonstrates a software solution called the DSM-Platform Baden-Württemberg. The platform is designed to give a transparent overview of the potential flexibility, which could be provided by companies and then bought by e.g. a system operator. It is easy to use as companies can enter the identified potentials manually via either a web service interface or using client software in real time. The entered potentials can then be found and visualized by anyone interested. The platform thus enables the identification, implementation and marketing of flexibility potentials in the German state Baden-Württemberg. Thus, with the help of the platform, companies can easier exploit new income sources, energy service providers can lower electricity prices and grid operators can utilize existing grid infrastructure more efficient and therefore leading potentially to lower investments in grid expansion. The project partners are Flughafen Stuttgart Energie GmbH, the Fraunhofer Institute for Industrial Engineering and Organization (IAO), Institute of Energy Economics and Rational Energy Use (IER) at University of Stuttgart, FZI Forschungszentrum Informatik, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg and Altran GmbH & Co. KG and IDS GmbH. The ads-tec GmbH, Schmalz AG, Porsche AG, Energiedienst Holding AG and NetzeBW GmbH participated as associated partners.

Teilvorhaben: PEN.Flex, B.A.U.M. Consult GmbH

Das Projekt "Teilvorhaben: PEN.Flex, B.A.U.M. Consult GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.A.U.M. Consult GmbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Identifizierung, Bewertung und Nutzung von flexiblen Kapazitäten in der Erzeugung und dem Verbrauch, sowie der Infrastruktur des Energiesystems. Hierbei legt BAUM einen besonderen Fokus auf die Stromnutzung in kleinen Betrieben. Es soll ein Modell entwickelt werden, welches neben den Flexibilitäten und deren Anwendung in Notsituationen auch betriebswirtschaftliche, regionalwirtschaftliche und volkswirtschaftliche Optimierungen enthält. Innerhalb der Anforderungsanalyse und Szenariendefinition (AP1) wird die Entwicklung eines Modells für resiliente holare Systeme (T1.1), Anforderungsanalyse für Funktionen im System (T1.2) und die Szenarienbeschreibung für den Umbau des Verteilnetzes (T1.3) betrachtet. Gefolgt von der Entwicklung von Simulationstools bringt BAUM bringt identifizierte Flexibilitäten ein (AP2). In AP3 soll ein Konzept für das Submetering in kleinen Betrieben entwickelt werden, in AP4 wird die Wiederherstellung des Normalbetriebs mit Hilfe von Flexibilitäten adressiert sowie die Nutzung der Sensorik zur Erkennung von Ausnahmesituationen. Proof-Of-Concept und Validierung (AP5) bezüglich des geplanten Feldversuchs. AP 6 Öffentlichkeitsarbeit.

Teil 3

Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Verkehrswesen durchgeführt. Für eine nachhaltige Zukunft ist der Energieanteil aus fossilen Energieträgern zu vermeiden. Die dadurch notwendige Transformation des Energiesystems in den nächsten Jahren hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung, entsprechend den Klimazielen des Landes Baden-Württemberg, erfordert den Umbau einer von zentraler Einspeisung geprägten Versorgungsstruktur hin zu einer dezentralen Energieversorgung aus erneuerbaren Energiequellen. Insbesondere der urbane Raum steht hierbei aufgrund der vorherrschenden Flächenkonflikte, vielfältigen Versorgungsaufgaben und hohen Lastdichten in einem besonderen Fokus, was exemplarisch am Bilanzraum der Stadt Stuttgart gezeigt wird. Dezentrale erneuerbare Energiequellen sind bekannt für ein sich zeitlich stark veränderndes Leistungsangebot. Zur Gewährleistung der Energieverfügbarkeit erwachsen neuartige Anforderungen an die Energienetze. Sektorenkopplungen in den Bereichen Mobilität und Wärme stellen Anforderungen an das urbane Stromverteilnetz. In etwa 10 % der Umspannstationen ist ein Handlungsbedarf zu erkennen. Es wird dabei ersichtlich, dass bereits die Mobilität eine Herausforderung an die zukünftige Versorgung mit elektrischer Leistung stellt. Gleichzeitig sind für grundlegende Anpassungen im Bereich der Infrastruktur zeitintensive Planungs- und Umsetzungsmaßnahmen notwendig, weshalb eine frühzeitige Identifikation von Handlungsfeldern unabdingbar ist. Neben der Elektromobilität gibt es weitere Energieverbraucher, weshalb ein ganzheitlicher Ansatz gewählt werden muss. Ziel dieses Projektes ist, über die Mobilität hinaus alle weiteren elektrischen Bedarfe für das Jahr 2030 zu ermitteln. Ein besonderes Augenmerk wird auf die elektrische Energieversorgung gelegt. Die Auswirkungen auf typische urbane Stromverteilnetze auf Quartiersebene werden herausgearbeitet. Hierbei wird neben der Sektorenkopplung auch die dezentrale Erzeugung und Einspeisung berücksichtigt. Anhand der Ergebnisse sollen Planungsgrundsätze für städtische Versorgungsaufgaben erarbeitet und konkreter Handlungsbedarf identifiziert werden. Des Weiteren werden Bereiche der Energieanwendungen, z.B. Heiz- bzw. Klimatisierungsbedarfe, in die Betrachtung mit einbezogen. Es wird somit ein ganzheitlicher Ansatz für das Jahr 2030 / 2050 erstellt. In der hier anvisierten Vorgehensweise werden Quartiere der Stadt Stuttgart kategorisiert und exemplarisch evaluiert. Diese Ergebnisse erlauben das Ermitteln von Handlungsdirektiven für Quartiere bzw. Cluster, aber auch die Betrachtung von Einzelszenarien. Abschließend erlaubt dieses Vorgehen, die Ergebnisse auch über die Stadt Stuttgart hinaus zu übertragen.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Esslingen, Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik, Labor Elektrische Antriebe und Anlagen durchgeführt. Für eine nachhaltige Zukunft ist der Energieanteil aus fossilen Energieträgern zu vermeiden. Die dadurch notwendige Transformation des Energiesystems in den nächsten Jahren hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung, entsprechend den Klimazielen des Landes Baden-Württemberg, erfordert den Umbau einer von zentraler Einspeisung geprägten Versorgungsstruktur hin zu einer dezentralen Energieversorgung aus erneuerbaren Energiequellen. Insbesondere der urbane Raum steht hierbei aufgrund der vorherrschenden Flächenkonflikte, vielfältigen Versorgungsaufgaben und hohen Lastdichten in einem besonderen Fokus, was exemplarisch am Bilanzraum der Stadt Stuttgart gezeigt wird. Dezentrale erneuerbare Energiequellen sind bekannt für ein sich zeitlich stark veränderndes Leistungsangebot. Zur Gewährleistung der Energieverfügbarkeit erwachsen neuartige Anforderungen an die Energienetze. Sektorenkopplungen in den Bereichen Mobilität und Wärme stellen Anforderungen an das urbane Stromverteilnetz. In etwa 10 % der Umspannstationen ist ein Handlungsbedarf zu erkennen. Es wird dabei ersichtlich, dass bereits die Mobilität eine Herausforderung an die zukünftige Versorgung mit elektrischer Leistung stellt. Gleichzeitig sind für grundlegende Anpassungen im Bereich der Infrastruktur zeitintensive Planungs- und Umsetzungsmaßnahmen notwendig, weshalb eine frühzeitige Identifikation von Handlungsfeldern unabdingbar ist. Neben der Elektromobilität gibt es weitere Energieverbraucher, weshalb ein ganzheitlicher Ansatz gewählt werden muss. Ziel dieses Projektes ist, über die Mobilität hinaus alle weiteren elektrischen Bedarfe für das Jahr 2030 zu ermitteln. Ein besonderes Augenmerk wird auf die elektrische Energieversorgung gelegt. Die Auswirkungen auf typische urbane Stromverteilnetze auf Quartiersebene werden herausgearbeitet. Hierbei wird neben der Sektorenkopplung auch die dezentrale Erzeugung und Einspeisung berücksichtigt. Anhand der Ergebnisse sollen Planungsgrundsätze für städtische Versorgungsaufgaben erarbeitet und konkreter Handlungsbedarf identifiziert werden. Des Weiteren werden Bereiche der Energieanwendungen, z.B. Heiz- bzw. Klimatisierungsbedarfe, in die Betrachtung mit einbezogen. Es wird somit ein ganzheitlicher Ansatz für das Jahr 2030 / 2050 erstellt. In der hier anvisierten Vorgehensweise werden Quartiere der Stadt Stuttgart kategorisiert und exemplarisch evaluiert. Diese Ergebnisse erlauben das Ermitteln von Handlungsdirektiven für Quartiere bzw. Cluster, aber auch die Betrachtung von Einzelszenarien. Abschließend erlaubt dieses Vorgehen, die Ergebnisse auch über die Stadt Stuttgart hinaus zu übertragen.

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