Um die Klimaziele des Übereinkommens von Paris einzuhalten, ist eine Transformation zur Dekarbonisierung der Energieversorgung notwendig. Für Europa bedeutet dies u. a. aufgrund landwirtschaftlicher Sockelemissionen eine weitestgehend CO2-freie Stromerzeugung bis spätestens 2050. Damit dieses Ziel im Rahmen einer nachhaltigen Entwicklung erreicht werden kann, ist eine weitestgehend auf erneuerbaren Energieträgern (EE) basierende Stromver-sorgung erforderlich. Die entsprechende Transformation birgt Herausforderungen für das Stromsystem, die durch eine Vielzahl technologischer Optionen gelöst werden können. Daher stellt sich die Frage, welche dieser sehr vielfältigen Optionen wann und in welchem Umfang genutzt werden sollten. Dabei sind die Substitutionsmöglichkeiten zwischen den Optionen und die komplexen Wechselwirkungen zwischen allen Systemelementen zu beachten. Das Umweltbundesamt (UBA) hat die Connect Energy Economics GmbH (Connect) daher damit beauftragt, effiziente Transformationspfade der Stromerzeugung bis 2050 modellgestützt zu identifizieren. Die analysierten Szenarien bilden dabei die Entwicklung des deutschen und europäischen Versorgungssystems bei ambitionierten CO2-Zielen unter verschiedenen Rahmenbedingungen ab. Die Ergebnisse der Szenarien zeigen, dass sich die analysierten Transformations-pfade des Stromsystems durch große technologische Vielfalt, hohe Flexibilität und eine umfassende Nutzung der Vorteile des europäischen Binnenmarktes für Strom auszeichnen. Auch für sehr ambitionierte Klimaziele bestehen Lösungen für eine weitestgehend CO2-freie und zugleich kostengünstige und sichere Versorgung. Quelle: Forschungsbericht
Eine CO2-arme Stromversorgung auf Basis erneuerbarer Energien ist ein integraler Bestandteil eines ambitionierten, langfristigen Klimaschutzvorhabens. Die Dekarbonisierung der Stromversorgung im Rahmen einer nachhaltigen Entwicklung erfordert eine vollständige Umstellung auf erneuerbare Energien (EE) und infolge dessen eine strukturelle Anpassung des residualen Kraftwerksparks, eine Flexibilisierung der Nachfrage, Netzausbau sowie eine verstärkte Nutzung der Schnittstellen des Stromsektors zum Wärme- und zum Verkehrssektor (Sektorkopplung). Um den Transformationsprozess sicher und kostengünstig zu gestalten, müssen Rahmenbedingungen im Markt- und Regulierungsdesign geschaffen werden, die den EE-Ausbau unterstützen und das Zusammenspiel der Systemelemente effizient organisieren. Um den Anforderungen der erneuerbaren Energien und der Transformation gerecht zu werden, entwickelte dieses Projekt einen konsistenten Synthesevorschlag für das Markt- und Regulierungsdesign für die Zeit bis 2050. Dieser sieht für den Strommarkt ein Energy-Only-Marktdesign vor, das die bestmöglichen Voraussetzungen für eine wettbewerblich organisierte Flexibilisierung des Stromsystems schafft. Flexibilitätsoptionen und die Integration des europäischen Binnenmarktes können einen wesentlichen Beitrag zur EE-Integration und zur Stabilisierung ihrer Marktwerte leisten. Letzteres unterstützt die Wirtschaftlichkeit der erneuerbaren Energien. Im EE-Fördersystem sollten die Marktwerte als zentrale Größe bei der Bestimmung der Förderhöhe und im Anreizsystem berücksichtigt werden, sodass effiziente Anreize für den Zubau und die Marktintegration gesetzt werden. Weiterentwickelte Ausschreibungssysteme auf Basis variabler bzw. gleitender Marktprämien können diese Anforderungen erfüllen. Langfristig können auch Power Purchase Agreements eine wichtige (ergänzende) Rolle für die Finanzierung der EE spielen. Ein Energy-Only-Marktdesign kann die Versorgungssicherheit effizient gewährleisten. Zur Absicherung gegen ungewisse Extremereignisse kann eine Kapazitätsreserve dienen, da sie das Anreizsystem nicht verzerrt. Quelle: Forschungsbericht
Strom aus erneuerbaren Energien ist nach heutigem Kenntnisstand der wichtigste und voraussichtlich am stärksten eingesetzte CO2-freie Energieträger in einem weitgehend dekarbonisierten Energiesystem. Sektorkopplung - die Nutzung von Strom in bislang hauptsächlich durch fossile Energieträger dominierten Bereichen - ist der Schlüssel, um Strom aus erneuerbaren Energien auch in die Sektoren Industrie, Wärme und Verkehr zu integrieren. Dieses Vorhaben untersucht, wie diese Integration erneuerbarer Energien durch Sektorkopplung im Hinblick auf den energiewirtschaftlichen Ordnungs- und Rechtsrahmen effizient ausgestaltet werden kann. Sektorkopplungstechniken sind gegenüber fossil-basierten Konkurrenztechniken heute benachteiligt, da auf Grund von staatlich induzierten Preisbestandteilen, wie Entgelte, Abgaben, Umlagen und Steuern der Wettbewerb zwischen erneuerbaren und fossilen Energieträgern verzerrt ist. Der ökologische und - auf Grund der Schadenskosten durch Klimaschäden - auch der ökonomische Nutzen von Sektorkopplungstechniken kommt nicht zur Geltung. Im Rahmen des Vorhabens werden verschiedene Reformmöglichkeiten für die Erhebung von staatlich veranlassten Preisbestandteile untersucht und in ihrer Wirkung auf die Wirtschaftlichkeit von Sektorkopplungstechniken bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Reform der heutigen Rahmenbedingungen und die Einführung einer CO2-Bepreisung bei einer Höhe von ca. 80 Euro/Tonne das Problem von Verzerrungen erheblich abbauen kann. Bei diesem Preis wird ein ausreichendes Finanzierungsvolumen in 2030 generiert, um die EEG-Umlage und die Stromsteuer zu ersetzen und Verzerrungen aus deren Fälligkeit deutlich zu reduzieren. Neben den wirtschaftlichen Effekten auf die Sektorkopplungstechniken werden auch die Verteilungswirkungen auf Sektorebene untersucht. Bei einer fehlenden oder nicht ausreichenden Internalisierung von Schadenskosten sind auch ordnungsrechtliche Instrumente geeignet, um Verzerrungen zu Ungunsten von Sektorkopplungstechniken zu beseitigen. Diese Verzerrungen verlieren ihre Wirkung, wenn ordnungsrechtliche Instrumente den Einsatz von fossil-basierten Konkurrenztechniken einschränken oder verbieten bzw. Sektorkopplungstechniken begünstigen. Zusätzlich können ordnungsrechtliche Instrumente auch weitere Hemmnisse adressieren (z.B. bei hohen Transaktionskosten oder institutionellen Aspekten wie Mieter-Vermieter-Verhältnis) und damit zu einem Abbau von Verzerrungen beitragen. Bei der Ausgestaltung von ordnungsrechtlichen Instrumenten besteht ein großer politischer Gestaltungsspielraum, der umfassendes regulatorisches Wissen erforderlich macht, um Emisssionsminderung dort anreizen bzw. vorgeben zu können, wo sie langfristig am kostengünstigsten sind. Das ist bei ihrer Einführung bzw. Fortführung zu berücksichtigen. Quelle: Forschungsbericht
Um den fossilen Energieverbrauch zu reduzieren, sind unterirdische thermische Energiespeicher (UTES), auch Geothermische Wärmespeicher (GTS) genannt, ein Baustein in der Transformation der Wärmeversorgung und Kühlung. Die Speisung solcher Speicher soll über erneuerbare Energieträger und anderweitige Abwärme erfolgen. Das Grundwasser wird dabei thermisch beeinflusst. Der thermische Auswirkungsraum von UTES wurde mit numerischen Simulationen zur saisonalen Pufferung und Wärmespeicherung, zur Gebäudeklimatisierung und zur Nutzung von Überschussstrom (Power-to-Heat) systematisch untersucht und veranschaulicht. Auswirkungen von Temperaturänderung auf hydro- und geochemische Prozesse und die Grundwasserökologie wurden unter Einbeziehung umfangreich recherchierter Fachliteratur untersucht. In sauerstoffreichen (oxischen) Süßwasser-Aquiferen im Lockergestein bedingt die hohe Temperaturempfindlichkeit der Grundwasserfauna zu ihrem vorsorglichen Schutz und zur Aufrechterhaltung ihrer Ökosystemleistungen engere Temperaturschwellen, um Auswirkungen geringfügig zu halten. Weniger restriktive Temperaturgrenzen sind für sauerstoffarme (anoxische) Aquifere ableitbar, in denen sich ein Mikrobiom flexibler an Veränderungen von Wassertemperatur und -beschaffenheit anpassen kann. Mit den abgeleiteten thermischen Geringfügigkeitsschwellen ist eine nachhaltige Bewirtschaftung des Grundwassers auch mit geothermischen Wärmespeichern möglich. Die aufgezeigten Beispiele erleichtern involvierten Planern und Fachleuten im Bereich Geologie, Hydrogeologie, Grundwasserökologie, Geothermie sowie in Behörden eine Abschätzung der thermischen Ge-ringfügigkeit. Thermische Geringfügigkeit bedeutet, dass durch die Nutzung geothermischer Speicher keine nachteiligen Umweltauswirkungen für das Grundwasser bestehen. Quelle: Forschungsbericht
Wir beschäftigen uns mit der Frage, wie viel konventionelle Kraftwerkskapazität durch dargebotsabhängige erneuerbare Energien bei gleichbleibender Lastdeckungswahrscheinlichkeit eingespart werden können. Der Kapazitätskredit ist ein Indikator für diese Substitutionsbeziehung. Unsere Analysen konzentrieren sich auf den Kapazitätskredit von Windenergie und Photovoltaik und damit auf die beiden bedeutendsten dargebotsabhängigen EE-Technologien. Wir entwickeln dafür bestehende Methoden weiter, um insbesondere räumliche Durchmischungseffekte im europäischen Binnenmarkt unter Berücksichtigung begrenzter Netzkapazitäten sowie dynamische Anpassungsprozesse konventioneller Kapazitäten erfassen zu können. Die durchgeführten Analysen zeigen, wie anhand der weiterentwickelten Methode und auf Basis einer umfangreichen Datengrundlage aus zehn historischen Wetterjahren der Kapazitätskredit der erneuerbaren Energien unter Berücksichtigung der wetterabhängigen, stochastischen Eigenschaften der Last und der Einspeisung erneuerbarer Energien und unter Unsicherheit über Kraftwerksausfälle berechnet werden kann, sowohl bei engpassfreien als auch bei begrenztem internationalen Austausch und bei einer dynamischen Anpassung der konventionellen Kraft-werksleistung an die EE-Durchdringung. Wir berechnen den Kapazitätskredit für insgesamt 15 Szenarien, in denen wir u. a. die EE-Technologien, ihre räumliche Verteilung und die europäischen Interkonnektorkapazitäten variieren. Quelle: Forschungsbericht
Dieses Dokument enthält Anhänge zum Hauptbericht des UBA-Vorhabens "Effiziente Ausgestaltung der Integration Erneuerbarer Energien durch Sektorkopplung" (FKZ 3714411071). Die Anhänge dokumentieren Teilergebnisse und Zwischenstände des Erkenntnisprozesses aus den verschiedenen Arbeitspaketen innerhalb des Projekts. Sie besitzen zum Teil "Werkstattcharakter". Die erzielten Ergebnisse waren eine wichtige Grundlage für die weiteren Arbeitspaketen, in denen aber auch weiterer Erkenntnisgewinn erzielt wurde. Erkenntnisse, die sich in den Anhängen niederschlagen, wurden durch neue Erkenntnisse in folgenden Arbeitspaketen nicht widerlegt, aber vor allem weiterentwickelt. Die einzelnen Anhänge sind als separate Kapitel in diesem Dokument zusammengefügt. Enthalten sind: - Ergebnisbericht zu Arbeitspaket 1: "Heutige regulatorische Rahmenbedingungen" - Konzeptstudie (Arbeitspaket 2): "Zielmodellen eines Ordnungsrahmens für Sektorkopplung" - Teilbericht zu Arbeitspaket 4: "Untersuchungen zu netzbezogenen Instrumenten" - Untersuchungsergebnis aus Arbeitspaket 3: "Überschlagsrechnungen zur Entwicklung des Fi-nanzierungsaufkommens aus einer CO2-Bepreisung" Quelle: Forschungsbericht
Die Stadtwerke Bad Reichenhall KU, Hallgrafenstraße 2, 83435 Bad Reichenhall (Antrag-stellerin), haben die immissionsschutzrechtliche Genehmigung nach § 4 BImSchG für die Errichtung und den Betrieb einer innovativen Energiezentrale (iEZ) auf den Grundstücken Fl. Nrn. 606/3, 632, 632/6, 632/8, 984/5, 984/6, 986 der Gemarkung Bad Reichenhall beantragt. Die Anlage wird weitgehend in einem bestehenden Gebäude untergebracht. Das geplante Vorhaben umfasst im Wesentlichen die Errichtung und den Betrieb folgender Anlagenteile, bzw. folgende Maßnahmen: Errichtung einer gasbefeuerten BHKW-Anlage, bestehend aus zwei Motoren (Feuerungswärmeleistung: 2 x 7.500 kW, thermische Leistung: 2 x 3.200 kW, elektrische Leistung: 2 x 3.400 kW), Errichtung einer Power-to-Heat Anlage (thermische Leistung: 2 x 1.200 kW), Errichtung von zwei elektrisch betriebenen Grundwasser-Wärmepumpen (Heizleistung: 2 x 1.500 kW), Errichtung einer Wärmespeicheranlage (3 x 250 m³), Errichtung eines erdgasbefeuerten Warmwasserkessels (Feuerungswärmeleistung 5.700 kW, thermische Leistung 5.250 kW), Neubau einer Schornsteinanlage (3 Kamine mit jeweils 25 m Höhe). Die Stadtwerke Bad Reichenhall KU hat ferner die beschränkte Erlaubnis nach Art. 15 BayWG zur thermischen Nutzung von Grundwasser mit einer Grundwasserwärmepumpe auf den Grundstücken FI.Nr. 632 und 986/6 der Gemarkung Bad Reichenhall beantragt. Nähere Einzelheiten können den Antragsunterlagen entnommen werden.
Die Peißenberger Wärmegesellschaft mbH (PWG) hat eine immissionsschutzrechtliche Genehmigung nach § 16 Abs. 2 BImSchG für die wesentliche Änderung des Heizkraftwer-kes (HKW) Peißenberg durch die abweichende Ausführung der ersten Modernisierungsstu-fe, sowie den Endausbau in einer geänderten zweiten Phase, insbes. durch Errichtung und den Betrieb eines neuen Gasmotorenaggregats (BHKW 4) mit einer Feuerungswärmeleis-tung von 7,8 MW beantragt. Dieses wird an die bestehende Anlage in Stadelbachstr. 4a, 82380 Peißenberg angebaut und eingebunden. Das Vorhaben umfasst im Wesentlichen folgende Anlagenteile, bzw. Maßnahmen: Änderungen der 1. Modernisierungsstufe: - Errichtung BHKW 2 anstatt BHKW 1 (FWL 3,6 MW), Gemischkühler um 90° ge-dreht, - Keine Realisierung der Rohrbrücke für die HEL-Versorgung, - Geänderte Ausführung des Warten-Containers und der 6 kV-Schaltanlagen-Kompaktstation. Änderungen der 2. Modernisierungsstufe: - Wegfall des BHKW 1 und 3 und des Eigenbedarfs-BHKWs, - Wegfall des Heißwasserkessels 3, - Dampfkessel 3 bleibt bestehen, - Wegfall des zweiten ursprünglich geplanten Kamins der nicht realisierten BHKWs und Heißwasserkessels 3, - Wegfall des Kamins des Eigenbedarfs-BHKWs, - Wegfall der Power-to-Heat-Anlage. Neuerrichtungen: - BHKW 4 mit 7,8 MW FWL im ehem. MHKW 2-Gebäude samt Oxidationskatalysator, - Kamin für BHKW 4. Das Änderungsvorhaben betrifft eine Anlage nach Nr. 1.2.3.2 des Anhangs 1 zur 4. BIm-SchV und bedarf eines vereinfachten Verfahrens nach § 16 Abs. 2 Satz 3 i.V.m. § 19 BIm-SchG. Die Regierung von Oberbayern führt antragsgemäß ein Genehmigungsverfahren nach § 16 Abs. 2 BImSchG durch, da erhebliche nachteilige Auswirkungen durch das Vorhaben nicht zu erwarten sind und eine Umweltverträglichkeitsprüfung nicht erforderlich ist.
Die Firma Wärme Hamburg GmbH, Andreas-Meyer-Straße 8, 22113 Hamburg, hat am 25. Juni 2020, vervollständigt am 09. Dezember 2020, bei der zuständigen Behörde für Umwelt, Klima, Energie und Agrarwirtschaft die Genehmigung für die Errichtung und den Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von Strom, Dampf, Warmwasser oder erhitztem Abgas durch den Einsatz von Brennstoffen in einer Verbrennungseinrichtung einschließlich zugehöriger Dampfkessel, mit einer Feuerungswärmeleistung von 50 Megawatt (MW) oder mehr, auf dem Grundstück Dradenaustraße ohne Nr., 21129 Hamburg, Gemarkung Finkenwerder Nord, Flurstücke 3337 und 5474, beantragt. Die beantragte Genehmigung umfasst die Errichtung und den Betrieb einer Verbrennungseinrichtung mit einer Feuerungswärmeleistung von 440 MW bestehend aus: zwei Gasturbinen mit Zusatzfeuerung: 2 x 175 MW, einem Gasdampferzeuger: 1 x 80 MW und einem Gasmotor: 1 x 10 MW. Darüber hinaus wird ein Elektro-Dampferzeuger (Power-to-Heat) mit einer elektrischen Leistung von 30 MW installiert. Des Weiteren ist ein heizölbetriebenes Notstromaggregat mit einer Feuerungswärmeleistung von 2,5 MW vorgesehen. Weiterhin ist ein Wärmespeicher mit einem Speichervolumen von 55.000 m³ Wasser und einer Höhe von ca. 50 m auf dem Anlagengelände geplant. Es ist vorgesehen, das Heizkraftwerk im Jahr 2024 in Betrieb zu nehmen. Das Vorhaben bedarf einer Genehmigung nach § 4 BImSchG in Verbindung mit Nr. 1.1 (Anlage zur Erzeugung von Strom, Dampf, Warmwasser oder erhitztem Abgas durch den Einsatz von Brennstoffen in einer Verbrennungseinrichtung einschließlich zugehöriger Dampfkessel, mit einer Feuerungswärmeleistung von 50 Megawatt oder mehr), Verfahrensart G, des Anhangs 1 zur vierten Verordnung zur Durchführung des BImSchG (4. BImSchV). Es handelt sich um eine Anlage gemäß Artikel 10 der RL 2010/75/EU. Zu dem hier bekannt gegebenen Genehmigungsverfahren nach BImSchG sind weitere Entscheidungen nach § 8 des Gesetzes zur Ordnung des Wasserhaushalts (WHG) erforderlich, welche gesondert beantragt werden. Diese sind: Erlaubnis für die unbefristete Einleitung von Niederschlagswasser und gewerblich-industriellem Abwasser nach § 8 WHG, Erlaubnis für die Versickerung von Niederschlagswasser nach § 8 WHG. Gemäß § 6 Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) i. V. m. Anlage 1 Nr. 1.1.1 ist für das Vorhaben eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchzuführen.
Bei dem Energiekonzept für den EUREF-Campus in Berlin-Schöneberg spielen zahlreiche Elemente zusammen. Die Komponenten sind in der EUREF Energiewerkstatt aufgebaut. Die Erzeugung von Strom und Wärme wird unter anderem durch ein Blockheizkraftwerk nach dem KWK Prinzip gewährleistet. Das Aggregat wird mit Biomethan angetrieben und der Strom wird in das Berliner Stromnetz eingespeist. Die gleichzeitig erzeugte Wärme fließt über ein eigenes 2,5 km langes Wärmenetz auf einem Temperaturniveau von bis zu 90 °C zu den Gebäuden und beheizt die Büros. Durch den zusätzlichen Einsatz von zwei Spitzenlastkesseln sowie einem kleinen Blockheizkraftwerk wird der gesamte Wärmebedarf gedeckt. Weiterhin wird auch Kälte zur Klimatisierung der Büros und Serverräume erzeugt Etwa 1.000 Sensoren geben Aufschluss über die Erzeugung und den Verbrauch von Energie. Auf Basis historischer Verbrauchs- und Wetterdaten und aktueller Wetterdaten wird dann eine Prognose für den Bedarf erstellt. Anhand dieser Prognose, in die auch Marktdaten einfließen, werden die Energieanlagen prädiktiv gesteuert. Daraus kann ein Vorrang für gewisse technische Komponenten resultieren. Ziel kann die energetische oder monetäre Effizienz sein. Hilfsmittel sind auch zwei 22 m³ große Speicher, die zwischen Wärme- und Kältespeicherung umschaltbar sind und als sogenannte Power-to-Heat-/Power-to-Cold-Systeme arbeiten. Gefördert wurde das Vorhaben vom Berliner Programm für nachhaltige Entwicklung (BENE) unter dem Titel: „Entwicklung und Test einer Leitstandtechnologie zum zentralen Monitoring und zur effizienten und vorausschauenden Lenkung hybrider Energieanlagen innerstädtischer Gebäude“ (Förderkennzeichen 1137-B5-O). Die Power-to-Heat-/Power-to-Cold-Anlage wurde im Rahmen des SINTEG-Programms des BMWi gefördert. In Abhängigkeit von Markt- und Wetterprognosen kann für die einzelnen Bausteine des Energiekonzepts die Einsatzreihenfolge festgelegt werden. Der Einsatz der Power-to-Heat-Anlage kommt z. B. dann in Frage, wenn der Strom am Intraday-Markt günstig ist und die Wärmegestehungskosten für die Erzeugung von Wärme mit einem anderen Aggregat höher liegen. Zusätzlich können auch einzelne Flexibilitäten aus dem thermohydraulischen Gesamtsystem vermarktet werden.
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