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Entwicklungspfade urbaner Energiesysteme hin zu Klimaneutralität: Open-Source-Tool für die Charakterisierung und Analyse lokaler Wärmeversorgungssysteme in Quartieren, Teilvorhaben: Geothermisches Potential und Modellierung

Graph Neuronale Netze für die Netzsteuerung, Teilvorhaben: Spezifikation und Erprobung eines Empfehlungssystems mit Graph Neuronalen Netzen für das Übertragungsnetz von 50Hertz

Felduntersuchung zum Einfluss von HoCHspAnnungsgleichstRomübertraGungs (HGÜ)-Erdkabel auf Böden und landwirtschaftlichen Kulturpflanzen (CHARGE)^Teil 2, Teil 1

Das Energiekonzept der Bundesregierung sieht seit Oktober 2010 einen Energiemix bei der Stromerzeugung für 2050 vor, bei dem der Anteil erneuerbarer Energien auf 80 % gesteigert wird. Bislang sind die deutschen Stromnetze nicht flächendeckend auf den Transport des Stroms aus erneuerbaren Energien ausgelegt. Demzufolge sind große Infrastrukturmaßnahmen geplant, die mit erheblichen Einwirkungen auf das Schutzgut Boden durch die Verlegung der Kabel verbunden sein werden. Neben Veränderungen in der Bodenstruktur führen Erdkabel auch zu einer erheblichen Wärmeabgabe an den umliegenden Boden. Die Zusammenhänge und Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum, die Ertragsfähigkeit des Standortes durch alternative bodenschonende Baumaßnahmen sowie mögliche thermische Verluste der Erdkabel sind nur unzulänglich erforscht. Ziel des Projektes ist, statistisch abgesicherte Daten zum Einfluss von Erdkabeltrassen auf landwirtschaftliche Böden und Nutzpflanzen zu erheben und zu evaluieren. Die übergeordneten Ziele fügen sich in die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und politischen Ziele zum Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland und leisten einen wesentlichen Erkenntnisgewinn, der durch die angewandten Methoden auf andere Standorte übertragbar ist.

Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger

<p>Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger</p><p>Die Energiewende ändert die Zusammensetzung des deutschen Kraftwerksparks. Die Anzahl an Kraftwerken zur Nutzung erneuerbarer Energien nimmt deutlich zu. Kraftwerke mit hohen Treibhausgas-Emissionen werden vom Netz genommen. Gleichzeitig muss eine sichere regionale und zeitliche Verfügbarkeit der Stromerzeugung zur Deckung der Stromnachfrage gewährleistet sein.</p><p>Kraftwerkstandorte in Deutschland</p><p>Die Bereitstellung von Strom aus konventionellen Energieträgern verteilt sich unterschiedlich über die gesamte Bundesrepublik. Das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ stellt verschiedene Karten mit Informationen zu Kraftwerken in Deutschland zur Verfügung.</p><p>Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland, Stand Januar 2025.<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland, Stand Januar 2025<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Dezember 2024<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Karte Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland, Stand Dezember 2024<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2024 (Stand: Januar 2025)<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Kraftwerke auf Basis konventioneller Energieträger</p><p>Der deutsche Kraftwerkspark beruhte vor der Energiewende vor allem auf konventionellen Erzeugungsanlagen auf Grundlage eines breiten, regional diversifizierten, überwiegend fossilen Energieträgermixes (Stein- und Braunkohlen, Kernenergie, Erdgas, Mineralölprodukte, Wasserkraft etc.). Die gesamte in Deutschland installierte Brutto-Leistung konventioneller Kraftwerke ist basierend auf Daten des Umweltbundesamtes in der Abbildung „Installierte elektrische Leistung von konventionellen Kraftwerken ab 10 Megawatt nach Energieträgern“ dargestellt. Die aktuelle regionale Verteilung der Kraftwerkskapazitäten ist in der Abbildung „Kraftwerksleistung aus konventionellen Energieträgern ab 10 Megawatt nach Bundesländern“ dargestellt.</p><p></p><p>In den letzten Jahrzehnten hat sich die Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien sehr dynamisch entwickelt. Gleichzeitig wurden mit dem im Jahr 2023 erfolgten gesetzlichen Ausstieg Deutschlands aus der Nutzung der Kernenergie und dem fortschreitenden Ausstieg aus der Braun- und Steinkohle konkrete Zeitpläne zur Reduktion konventioneller Kraftwerkskapazitäten festgelegt (siehe Tab. „Braunkohlen-Kraftwerke in Deutschland gemäß Kohleausstiegsgesetz“ im letzten Abschnitt). Unabhängig davon übt der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CO2#alphabar">CO2</a>⁠-Preis einen wesentlichen Einfluss auf die Rentabilität und insofern den Einsatz fossiler Kraftwerke aus.</p><p>Kraftwerke auf Basis erneuerbarer Energien</p><p>Im Jahr 2024 erreichte der Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland einen neuen Höchststand: In diesem Jahr wurden über 20 Gigawatt (GW) an erneuerbarer Kraftwerkskapazität zugebaut. Dieser Zubau liegt damit nochmals höher als die vorherige Ausbaurekord aus dem Jahr 2023. Insgesamt stieg damit die Erzeugungskapazität erneuerbarer Kraftwerke auf 188,8 GW. (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien“)</p><p>Getragen wurde der Erneuerbaren-Zubau in den vergangenen Jahren vor allem von einem starken Ausbau derPhotovoltaik(PV). Seit Anfang 2020 wurden mehr als 50 GW PV-Leistung zugebaut, damit hat sich die installierte Leistung in den letzten fünf Jahren verdoppelt. Mit einem Zubau von über 16,7 GW wurde im Jahr 2024 darüber hinaus ein neuer Zubaurekord erreicht. Nach den Ausbaustarken Jahren 2011 und 2012 war der Photovoltaikausbau zunächst stark eingebrochen, seit etwa 10 Jahren wächst der Zubau aber kontinuierlich mit einer deutlichen Beschleunigung innerhalb der letzten fünf Jahre. Um das im EEG 2023 formulierte PV-Ausbauziel von 215 GW im Jahr 2030 zu erreichen, wurde ein Ausbaupfad festgelegt. Das Zwischenziel von 89 GW zum Ende des Jahres 2024 wurde deutlich übertroffen. In den Folgejahren bis 2030 bleibt allerdings ein weiterer Zubau von jährlich fast 20 GW zur Zielerreichung notwendig.</p><p>Auch wenn das Ausbautempo beiWindenergiezuletzt wieder zulegt hat, sind die aktuelle zugebauten Anlagenleistungen weit von den hohen Zubauraten früherer Jahre entfernt. Im Jahr 2024 wurden 3,4 GW neue Windenergie-Leistung zugebaut (2023: 3,3 GW; 2021: 2,4 GW). In den Jahren 2014 bis 2017 waren es im Schnitt allerdings 5,5 GW. Insgesamt lag die am Ende des Jahres 2023 installierte Anlagenleistung von Windenergieanlagen an Land und auf See bei 72,8 GW. Um die im EEG 2023 festgelegte Ausbauziele von 115 GW (an Land) und 30 GW (auf See) im Jahr 2030 zu erreichen, ist jeweils eine deutliche Beschleunigung des Ausbautempos notwendig.</p><p>Durch die Abhängigkeit vom natürlichen Energiedargebot unterscheidet sich die Stromerzeugung der erneuerbaren Erzeugungsanlagen teilweise beträchtlich. So kann eine Windenergieanlage die vielfache Menge Strom erzeugen wie eine PV-Anlage gleicher Leistung. Ein einfacher Vergleich der installierten Leistungen lässt deshalb noch keinen Schluss über die jeweils erzeugten Strommengen zu. Neben Photovoltaik- und Windenergieanlagen mit stark witterungsabhängiger Stromerzeugung liefern Wasserkraftwerke langfristig konstant planbaren erneuerbaren Strom, sowie Biomassekraftwerke flexibel steuerbare Strommengen. Beide Energieträger haben in Deutschland aber nur ein begrenztes weiteres Ausbaupotential.</p><p>Weitere Informationen und Daten zu erneuerbaren Energien finden Sie auf der<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen">Themenseite „Erneuerbare Energien in Zahlen“</a>.</p><p>Wirkungsgrade fossiler Kraftwerke</p><p>Im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Brutto-Wirkungsgrad#alphabar">Brutto-Wirkungsgrad</a>⁠ ist im Vergleich zum Netto-Wirkungsgrad der Eigenverbrauch der Kraftwerke enthalten. Insgesamt verbesserte sich der durchschnittliche Brutto-Wirkungsgrad des eingesetzten deutschen Kraftwerksparks seit 1990 um einige Prozentpunkte (siehe Abb. „Durchschnittlicher Brutto-Wirkungsgrad des fossilen Kraftwerksparks“). Diese Entwicklung spiegelt nicht zuletzt die kontinuierliche Modernisierung des Kraftwerksparks und die damit verbundene Außerbetriebnahme alter Kraftwerke wider.</p><p>Der Brennstoffausnutzungsgrad von Kraftwerken kann durch eine gleichzeitige Nutzung von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK) gesteigert werden. Dies kann bei Großkraftwerken zur Wärmebereitstellung in Industrie und Fernwärme, aber auch bei dezentralen kleinen Kraftwerken wie Blockheizkraftwerken lokal erfolgen. Dabei müssen neue Kraftwerke allerdings auch den geänderten Flexibilitätsanforderungen an die Strombereitstellung genügen, dies kann beispielsweise über die Kombination mit einem thermischen Speicher erfolgen.</p><p>Obwohl bei konventionellen Kraftwerken in den letzten Jahren technisch eine Steigerung der Wirkungsgrade erreicht werden konnte, werden die dadurch erzielbaren Brennstoffeinsparungen nicht ausreichen, um die erforderliche Treibhausgasreduktion im Kraftwerkssektor für die Einhaltung der Klimaschutzziele zu erreichen. Dafür ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung notwendig.</p><p>Kohlendioxid-Emissionen</p><p>Folgende Aussagen können zum Kohlendioxid-Ausstoß von Großkraftwerken für die Stromerzeugung getroffen werden:</p><p>Weitere Entwicklung des deutschen Kraftwerksparks</p><p>Um die Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Kraftwerkskapazitäten notwendig.</p><p>Um den Herausforderungen der Energiewende begegnen zu können, wird es außerdem einen zunehmenden Fokus auf Flexibilisierungsmaßnahmen geben. Dabei handelt es sich um einen Ausbau von Speichern (etwa Wasserkraft, elektro-chemische Speicher, thermische Speicher) sowie um den Ausbau der Strominfrastruktur (Netzausbau, Außenhandelskapazitäten) und Anreize zur Flexibilisierung des Stromverbrauchs.</p>

Windkraftanlagen Saarland

Windkraftanlagen Saarland, Anlagen, die die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandelt und in das Stromnetz einspeist. Attribute: RW, HW: Koordinaten des Rechtswertes und Hochwertes; NAMEN: Namen des Windparks; SACHSTAND: UVP Vorprüfungsverfahren (UVP=Umweltverträglichkeitsprüfung), laufendes Genehmigungsverfahren, genehmigte Anlage; LEISTUNG: Angabe in Megawatt-MW; NABENHOEHE: Höhe der Gondel über dem Turmfuß; GESAMTHOEH: Rotorblattlänge plus Nabenhöhe ergibt die Gesamthöhe.

Wärmekataster Stromverbrauch Hamburg

Der Datensatz „Stromverbrauch“ des Wärmekatasters stellt den realen Stromverbrauch des Hamburger Gebäudebestands in aggregierter und damit anonymisierter Form dar. Die Daten werden von Stromnetz Hamburg aggregiert zur Verfügung gestellt. Detaillierte Informationen können Sie dem Wärmekataster Handbuch entnehmen.

Energie - Windkraftanlagen

Der Kartendienst (WMS-Gruppe) stellt die digitalen Geodaten aus dem Bereich Erneuerbare Energien des Saarlandes dar.:Windkraftanlagen des Saarlandes (Anlagen, die die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandelt und in das Stromnetz einspeist). Attribute: RW, HW: Koordinaten des Rechtswertes und Hochwertes; NAMEN: Namen des Windparks; SACHSTAND:UVP Vorprüfung (UVP=Umweltverträglichkeitsprüfung), Laufendes Verfahren, Genehmigte WEA; LEISTUNG: Angabe in Megawatt-MW; NABENHOEHE: Höhe der Gondel über dem Turmfuß; GESAMTHOEH:Rotorblattlänge plus Nabenhöhe ergibt die Gesamthöhe.

CBAI

Performante Open Source Software Suite für die Forschung zur Dynamik von Stromnetzen

Angesichts der Herausforderungen der Energiewende und insbesondere dem anstehenden Wechsel von Synchronmaschinen zu netzbildenden Wechselrichtern, ist methodische Forschung zur kollektiven Dynamik von Stromnetzen hochaktuell. Existierende Simulationsumgebungen entsprechen oft nicht dem Stand der Technik, was numerische Methoden sowie die Nutzung von High-Performance Computern (HPC) und GPUs angeht. Dies verhindert ihren Einsatz in großen Sampling Studien, die zum Beispiel für den Einsatz von Machine Learning (ML) notwendig sind. Des Weiteren lassen sich methodische und mathematische Fortschritte häufig nur schwer oder gar nicht in existierender Software implementieren, wodurch sie nicht an realistischen Modellen validiert werden können und letzten Endes nicht in der Praxis ankommen. Für die methodische Forschung ist die Flexibilität der Implementierung der Modelle, als auch die Performance von Simulationen von entscheidender Bedeutung. Für den Einsatz von KI und ML sind große Mengen an Simulationsdaten als Input erforderlich. Um überhaupt in die Forschung zu hybriden KI Methoden, die physikalischen Simulationen und ML direkt verbinden, einsteigen zu können, ist es notwendig, die Modelle in dafür konzeptionierten Programmiersprachen zu implementieren. Existierende Softwaretools stoßen auch in der Praxis an Performance-Grenzen. Durch die eingeschränkte Leistungsfähigkeit heutiger Simulationssoftware können so in zeitkritischen Situationen nicht alle potenziell relevanten Störfälle betrachtet werden. In diesem Projekt soll diese Lücke geschlossen werden, indem eine Software Suite entwickelt wird, die darauf ausgelegt ist, methodische Neuerungen schnell und effektiv zu integrieren und gleichzeitig realistische dynamische Modelle des Stromnetzes simulieren kann. Die Aufgaben des PIK umfassen Koordination des Projekts, Community-Building und Workshops, Trainingsmaterialien und Tutorials, Backend- und Frontend-Entwicklung sowie erste Forschungsvorhaben als Modellstudien.

Support for development of CDM projects in Thailand

The objective of the project is to support the client for successful development of CDM projects in the agro-industry sector in Thailand. Sector for CDM project development is agro-industry with focus on starch factories. Starch industry is highly energy intensive and produces significant amounts of wastewater. Furthermore, as part of the Cassava processing, pulp is separated as organic waste. The projects aim to introduce biogas generation from organic waste in starch production and decrease the factories dependence on fossil fuels. The supported CDM projects consist of two components: methane avoidance and fuel switch of electricity from the grid and fossil fuels to renewable energy. The technical solutions included the treatment of wastewater and pulp from starch industry for biogas production. The generated biogas will be used for electricity and heat generation. The development of the projects as CDM projects enables co-financing of the investment via the carbon sales. Services provided: The support consisted of 3 packages: Revision of the PDD for biogas from wastewater project: Technical revision of the Project Design Document as a '3rd party'; Assessment and revision of the 'additionality of the project and emission reduction calculations; Development of the PDD for the pulp to energy biogas projects: Development of a project design document (PDD) according to the regulations of the Kyoto protocol; Assessment and demonstration of the 'additionality of CDM projects which use pulp from starch factories for biogas generation; Preparation of the study about the pulp in the starch factories in Thailand: Development of the concept for the study; Determination of methodology, approach and stakeholders for the study development.

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