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CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde Strom 2024 gesunken

<p>Berechnungen des Umweltbundesamtes (UBA) zeigen, dass die spezifischen Treibhausgas-Emissionsfaktoren im deutschen Strommix im Jahr 2024 weiter gesunken sind. Hauptursachen sind der gestiegene Anteil erneuerbarer Energien, der gesunkene Stromverbrauch infolge der wirtschaftlichen Stagnation und dass mehr Strom importiert als exportiert wurde.</p><p>Pro Kilowattstunde des in Deutschland verbrauchten Stroms wurden im Jahr 2024 bei der Erzeugung durchschnittlich 363 Gramm CO2 ausgestoßen. 2023 lag dieser Wert bei 386 und 2022 bei 433 Gramm pro Kilowattstunde. Vor 2021 wirkte sich der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien positiv auf die Emissionsentwicklung der Stromerzeugung aus und trug wesentlich zur Senkung der spezifischen Emissionsfaktoren im Strommix bei. Die wirtschaftliche Erholung nach dem Pandemiejahr 2020 und die witterungsbedingte geringere Windenergieerzeugung führten zu einer vermehrten Nutzung emissionsintensiver Kohle zur Verstromung, wodurch sich die spezifischen Emissionsfaktoren im Jahr 2021 erhöhten. Dieser Effekt beschleunigte sich noch einmal im Jahr 2022 durch den verminderten Einsatz emissionsärmerer Brennstoffe für die Stromproduktion und den dadurch bedingten höheren Anteil von Kohle.</p><p>2023 und fortgesetzt 2024 führte der höhere Anteil erneuerbarer Energien, eine Verminderung des Stromverbrauchs infolge der wirtschaftlichen Stagnation sowie ein Stromimportüberschuss zur Senkung der spezifischen Emissionsfaktoren: Der Stromhandelssaldo wechselte 2023 erstmals seit 2002 vom Exportüberschuss zum Importüberschuss. Es wurden 9,2 Terawattstunden (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>⁠) mehr Strom importiert als exportiert. Dieser Trend setzt sich im Jahr 2024 fort. Der Stromimportüberschuss stieg auf 24,4 TWh. Die durch diesen Stromimportüberschuss erzeugten Emissionen werden nicht der deutschen Stromerzeugung zugerechnet, da sie in anderen berichtspflichtigen Ländern entstehen. Die starke Absenkung des spezifischen Emissionsfaktors im deutschen Strommix ab dem Jahr 2023 ist deshalb nur bedingt ein ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ für die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=Nachhaltigkeit#alphabar">Nachhaltigkeit</a>⁠ der Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen des Stromsektors.</p><p>Die Entwicklung des Stromverbrauchs in Deutschland</p><p>Der Stromverbrauch stieg seit dem Jahr 1990 von 479 Terawattstunden (TWh) auf 583 TWh im Jahr 2017. Seit 2018 ist erstmalig eine Verringerung des Stromverbrauchs auf 573 TWh zu verzeichnen. Mit 513 TWh wurde 2020 ein Tiefstand erreicht. Im Jahr 2021 ist ein Anstieg des Stromverbrauchs infolge der wirtschaftlichen Erholung nach dem ersten Pandemiejahr auf 529 TWh zu verzeichnen, um 2022 wiederum auf 516 TWh und 2023 auf 454 TWh zu sinken. Dieser Trend setzt sich 2024 mit einem Stromverbrauch von 439 TWh fort. Der Stromverbrauch bleibt trotz konjunktureller Schwankungen und Einsparungen infolge der Auswirkungen der Pandemie und des russischen Angriffskrieges in der Ukraine auf hohem Niveau.</p><p>Datenquellen</p><p>Die vorliegenden Ergebnisse der Emissionen in Deutschland leiten sich aus der Emissionsberichterstattung des Umweltbundesamtes für Deutschland, Daten der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik, Daten der Arbeitsgemeinschaft für Energiebilanzen e.V. auf der Grundlage amtlicher Statistiken und eigenen Berechnungen für die Jahre 1990 bis 2022 ab. Für das Jahr 2023 liegen vorläufige Daten vor. 2024 wurde geschätzt.</p><p>Hinweis: Die im Diagramm gezeigten Daten sind in der Publikation "Entwicklung der spezifischen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2024" zu finden.</p>

FP4-NNE-THERMIE C, Variable speed technology for low heat hydropower systems

Objective: Aim is to modify two small hydropower plants to variable speed operation in order to increase annual energy output by improved part load efficiency and design flow. A 100 kW vertical axis Francis turbine (Kaltenburg, DE) and a new 18 kW waterwheel (Bettborn, LU) will be modified to variable speed operation by use of a AC-AC converter. There will be installed a movable free-overfall weir at the waterwheel. By an expected increase of the electricity production in the range of 10 to 20 per cent , the aim is to proof viability of improving existing low head hydro sites with this technology. Especially low head sites have high variation of head and flow. Variable speed technology allows the system to operate at maximum efficiency for a wide range of hydraulic conditions. Modern power electronics replaces complex mechanical control systems with a high need for maintenance. In wind energy, variable speed technology has already proven its advantages compared to other mechanical technologies. General Information: Unlike earlier approaches with a combination of double regulated turbines and variable speed in a new installation, in this project the combination of a Francis turbine (respectively a water wheel) in existing plants together with a frequency converter will be used to increase part load efficiency and design flow of the system. Only the new IGBT controlled converters which are now used in wind energy as well as in motive power industry appliances can guarantee a reliable variable speed operation of a normal asynchronous generator. The combination of the movable weir and variable speed operation of the water wheel will allow to optimise the power output of the plant under all conditions. The use of an IGBT converter makes it possible to compensate reactive power to improve the mains performance. Due to detailed theoretical analysis and according to the positive experience with variable speed operation in wind energy and motive power technology, the expected increase of the annual power output of the two plants is in the range of 10 to 20 per cent of the actual value. This will reduce the specific cost of the electricity by the same range. For the actual payback tariffs of many European countries, this will increase the number of feasible low head sites. The top water level control by variation of turbine speed (and so flow) will be demonstrated to show a simple, reliable and energy saving alternative to the old hydraulic systems, which are still installed in many sites. The success of the variable speed system in this plants will open a big European SME market for cheap technological improvement of small hydropower plants and low head sites. The monitored performance of the plants data will be stored in a data logger with a modem, to allow automatic down-loading from a server-PC via modem. ... Prime Contractor: Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik/Informatik, Institut für Elektrische Energietechnik - IEE; Kassel; Germany.

Strom aus Biomasse - Installierte Leistung (Plan.-Reg.)

Die Karte zeigt die Summe der installierten Leistungen der Biomasseanlagen für die Planungsregionen (Plan.-Reg.) in Bayern.

Solarthermiedemonstrationsanlage Evangelische Kirchengemeinde Gangelt

Gebäudecharakteristik und Konzeption der Anlagentechnik: Pfarrhaus der Ev. Kirchengemeinde Gangelt, errichtet 1978, bestehend aus Pfarrwohnung (150 m2), Einliegerwohnung (55 m2), Pfarrbüro mit Gemeinderaum (75 m2). Art der Heizungsanlage: Ölheizung; Warmwasserbereitung zentral durch Ölheizung; Konzeption der Anlage ist auf 8 Personen ausgelegt (z.Zt. 5 Pers. + Gemeindebüro); Installation von 6 Kollektoren (delta-tec, Typ: heliotrop), Bruttofläche 12 m2, auf der südlichen Dachfläche-Bindl-Warmwasserspeicher (400 l)Temperaturdifferenzregler mit Bypass-Funktion und Kühlfunktion; Plattenwärmemengentauscher zur Rücklauf-Beheizung der Zentralheizung; Energetische Bewertung der Solaranlage: 70 Prozent der Warmwasserbereitung; 30 Prozent des Gesamtwärmeverbrauchs. Geplante Maßnahmen zur Verbreitung: 1. Rückgriff auf das Angebot der DBU zur zentralen Beschaffung geeigneter Visualisierungseinrichtungen; 2. Im Verbund mit Kirchengemeinden der Region Veröffentlichung in kirchlicher und kommunaler Presse; 3. In Zusammenarbeit mit dem Erwachsenenbildungsreferats unseres Kirchenkreises Einbindung in Modelle der Öffentlichkeitsarbeit (z.B. Seminare); die Unterstützung des Landespfarrers für Ökologie, Herrn Wennmacher/Moers, wird angefragt; 4. Thematisierung und Demonstration der Anlage in Gruppen der Gemeinde als Beispiel einer umweltschonenden Alternative (vor dem Hintergrund der Braunkohleproblematik im Osten unseres Kirchenkreises); 5. Angebote an ortsansässige Schulen, sich mit Fragen von Energieverbrauch etc. zu befassen. Dazu wird die Einspeisung der Verbrauchsdaten/Wärmemengenzähler in den Computer vorgesehen; 6. Im hiesigen ländlichen Raum, der zur Zeit einen enormen Bauboom erfährt, wird die Anlage als Muster zur Besichtigung für interessierte Bauherrn zur Verfügung stehen. Die Vermittlung durch die lokale Entwicklungsgesellschaft wird dabei angefragt. Die Durchführung von Seminaren ist durch die ausführende Firma zugesagt. Fazit: Für eine Berechnung der Wirtschaftlichkeit ist es noch zu früh. Dennoch sind wir über die Entscheidung zur Errichtung unserer Solaranlage froh. Die Fördermöglichkeiten haben diese erleichtert. Andererseits war der Verwaltungsaufwand z.T. zu hoch. Wir sind nun gespannt, wie sich die Anlage über einen längeren Zeitraum bewährt und verfolgen darüber hinaus die Möglichkeit, auch über Stromerzeugung aus Solarenergie nachzudenken.

Errichtung einer hocheffizienten Holzvergasungsanlage (Heatpipe-Reformer) und dessen Einbindung am Standort der Biomassehof Achental GmbH & Co. KG

Die agnion Operating GmbH & Co. KG wurde im Juni 2010 als Projektgesellschaft gegründet, um die mit dem Vorhaben geplante Holzvergasungsanlage zu betreiben. Am Standort des Biomassehofes Achental in Grassau (Bayern) wird eine hocheffiziente Holzvergasungsanlage mit der neuartigen Heatpipe-Reformer Technologie errichtet. Heatpipes sind hocheffiziente Wärmeübertrager mit großer Leistungsdichte. Der Heatpipe-Reformer ermöglicht es, holzartige Biomasse in ein heizwertreiches Synthesegas umzuwandeln. Dazu wird die Wärme aus der Wirbelschichtbrennkammer durch Heatpipes in den Wirbelschichtreformer gleitet. Dort erfolgt die Reaktion der Biomasse mit Wasserdampf zu Synthesegas. Das Synthesegas wird als Brennstoff in einem eigens für dieses Vorhaben entwickelten Gasmotor in Strom und Wärme umgewandelt. Die erzeugte Wärme wird in das Wärmeversorgungsnetz vor Ort, der erzeugte Strom in das nationale Netz eingespeist. Im Vergleich zu einer konventionellen Wärme- und Stromerzeugung können mit dem Vorhaben jährlich 1.500 t CO2-Emissonen und 600.000 t Heizöl eingespart werden. Die geplante Anlage zeichnet sich durch eine wesentlich höhere Effizienz der Brennstoffausnutzung im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen zur Verbrennung holzartiger Produkte aus. Einsatzmöglichkeiten eröffnen sich nicht nur bei der Errichtung neuer, vor allem dezentraler Anlagen in Städten und Gemeinden, sondern auch beim Ersatz bestehender Anlagen.

Inselnetzbetrieb in einem stromrichterdominierten Mittelspannungsnetz, Teilvorhaben: Erweiterung und Betrieb des stromrichterdominierten Inselnetzes mit Versorgung der Gemeinde

Die Energiewende hat grundlegende Veränderung der Energieversorgung zur Folge. Die Stromerzeugung basiert zunehmend auf Millionen kleinen, stromrichterbasierten Erzeugern. Entsprechend fallen wesentliche Systemdienstleistungen der Großkraftwerke mit Synchrongeneratoren weg. Im Reallabor Fuchstal wird mittels Praxisversuchen die Frage geklärt, wie in der Praxis ein stabiler Netzbetrieb in einem Netz ohne zentrale Regelungsstruktur, das ausschließlich von Stromrichtern gespeist und belastet wird, möglich ist. Im Teilprojekt 'Erweiterung und Betrieb des stromrichter-dominierten Inselnetzes mit Versorgung der Gemeinde' steht die Inselnetzversorgung der Gemeinde Fuchstal im Fokus. Für die geplanten Feldversuche sind einige Vorarbeiten zu planen und zu vergeben. Zusätzlich ist Presse- und Öffentlichkeitsarbeit zu leisten.

Spannungsqualitätssicherung im Rheinischen Revier, Teilvorhaben: Messung, Messdatenerfassung und -aufbereitung

QUIRINUS-Control ist ein umfangreiches Forschungsvorhaben zur objektiven Bewertung und somit der zukünftigen Sicherung der Spannungsqualität vor dem Hintergrund der Abkehr von Großkraftwerken sowie der weiteren Integration von umrichterbasierten Anlagen im Rheinischen Revier. QUIRINUS-Control bietet interdisziplinäre Ansätze durch ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Netzbetreibern, Beratern, Messgeräteherstellern, Softwareentwicklern und Anlagenherstellern zur Identifikation von möglichen Spannungsqualitätseinbußen. Insbesondere zielt QUIRINUS-Control mit dem Aufbau eines Wide-Area-Monitoring Systems als Werkzeug im Rahmen des Projektes auf die Erarbeitung von systemischen Lösungsmaßnahmen und Komponentenlösungen sowie der Ableitung von Best Practice Lösungen ab. Als Verteilnetzbetreiber ist Regionetz (i. F. 'RN' oder 'Antragsteller') gemäß EnWG u.a. für die Gewährleistung der Versorgungszuverlässigkeit und damit der Spannungsqualität im eigenen Netzgebiet verantwortlich. Bislang sind noch keine Instrumente und Methoden zur messtechnischen Erfassung und Bewertung der Spannungsqualität im Netzgebiet vorhanden, die den sich verändernden Rahmenbedingungen durch die Abkehr von der konventionellen Stromerzeugung über Großkraftwerke und die Hinwendung zu fluktuierend einspeisenden Stromerzeugungsanlagen auf Basis regenerativer Primärenergieträger sowie flexiblen Stromverbrauchsanlagen adäquat Rechnung trägt. Neben dem bislang fehlenden Mess-system fehlt es bislang auch noch an einem großflächigen Monitoringsystem, das neben der laufenden Beobachtung von Spannungsqualitätsbeeinträchtigungen auch deren Visualisierung, Analyse und Ableitung von Handlungsoptionen ermöglicht. Insofern setzt sich der Antragsteller das übergeordnete Ziel, zur Konzeption eines solchen technischen, 24/7-Mess- und Monitoringsystems mitzuwirken, um hierdurch auch weiterhin die Versorgungszuverlässigkeit im Netzgebiet gewährleisten zu können.

Monitoring 'Nachwachsende Rohstoffe'

In dem Monitoring-Vorhaben soll untersucht werden, wie sich seit der Vorlage des Berichts 'Nachwachsende Rohstoffe' der Enquete-Kommission 'Technikfolgenabschaetzung und -bewertung' der Kenntnisstand zu nachwachsenden Rohstoffen (NR) entwickelt hat und welche weiteren Fortschritte zu erwarten sind. Das bestehende Informationsangebot soll ergaenzt werden durch eine Abfolge von Berichten, die nicht auf spezialwissenschaftliche Interessen, sondern auf den politischen Entscheidungsbedarf ausgerichtet sind, und die nicht das sehr breite Gesamtspektrum der NR behandeln, sondern ausgewaehlte Bereiche (Produktlinien). Fuer die jeweils in den Mittelpunkt gerueckte Gruppe von Produktlinien wird dabei auf wichtige Entwicklungen in den letzten fuenf Jahren eingegangen, die den Stand von Wissenschaft und Technik, die agraroekonomischen Rahmenbedingungen, die Perspektiven der Verwendung und Vermarktung, die Bewertung und die Foerderung veraendert haben und den aktuellen Stand praegen. Dies entspricht der Frage: Welche wesentlichen Veraenderungen haben sich in den letzten fuenf Jahren ergeben, und wo stehen wir gegenwaertig? Die ueber diese Uebersichtsdarstellung hinaus zu behandelnden Fragen sind dann: Welche moeglichen Fortschritte erscheinen in den naechsten 5-10 Jahren sowie langfristig erreichbar? Welche wesentlichen Innovationshemmnisse bestehen? Welche Massnahmen und Rahmenbedingungen bei Forschung, Entwicklung, Demonstration, Foerderung, Markteinfuehrung waeren Voraussetzung zur Realisierung der moeglichen Fortschritte? Welche der moeglichen Fortschritte erscheinen angesichts des Spektrums an Vor- und Nachteilen als erstrebenswert? Als erstes Thema wurde aufgrund des grossen Einsatzpotentials, der klimapolitischen Bedeutung und des politischen Entscheidungsbedarfs 'Verbrennung von Biomasse zur Waerme- und Stromerzeugung' behandelt Der zweite Sachstandsbericht beschaeftigt sich mit der Vergasung und Pyrolyse von Biomasse. Der dritte Sachstandsbericht ueber 'Pflanzliche Oele und andere Wertstoffe aus Pflanzen' ist im November 1997 erschienen.

Inselnetzbetrieb in einem stromrichterdominierten Mittelspannungsnetz

Die Energiewende hat grundlegende Veränderung der Energieversorgung zur Folge. Die Stromerzeugung basiert zunehmend auf Millionen kleinen, stromrichterbasierten Erzeugern. Entsprechend fallen wesentliche Systemdienstleistungen der Großkraftwerke mit Synchrongeneratoren weg. Im Reallabor Fuchstal wird mittels Praxisversuchen die Frage geklärt, wie in der Praxis ein stabiler Netzbetrieb in einem Netz ohne zentrale Regelungsstruktur, das ausschließlich von Stromrichtern gespeist und belastet wird, möglich ist. Im Teilprojekt 'Untersuchung und Modellierung der Randbedingungen zum kontinuierlichen Betrieb eines stromrichterbasierten Inselnetzes auf Basis von erneuerbaren Energien mit Sektorkopplung' wird davon ausgegangen, dass das Notversorgungsinselnetz grundsätzlich stabil und sicher betrieben werden kann. Hier wird der Fokus auf die Betriebsführung im Mittel-bis langfristigen Zeitbereich und dem für den stabilen Inselnetzbetrieb notwendigen Energiemanagement gelegt. Auch die Bedienbarkeit, Schnittstelle zum Bedienpersonal zur Störungssuche bzw. Entscheidungsunterstützung (z.B. Abschaltreihenfolge) ist hier relevant, da für diesen Betriebsfall deutlich andere Anforderungen als im Normalbetrieb gelten. Ein weiter Aspekt sind die Erfassung und Modellierung der Oberschwingungsstörpegel, welche im Fall einer reinen stromrichterbasierten Technologie nicht mehr mit den Standard-Methoden beschrieben werden können. Wesentliche andere Aufgaben bestehen in der Planung der Feldversuche sowie der gesamt-Projektkoordination.

Inselnetzbetrieb in einem stromrichterdominierten Mittelspannungsnetz, Teilvorhaben: Untersuchung und Modellierung der Randbedingungen zum kontinuierlichen Betrieb eines stromrichterbasierten Inselnetzes

Die Energiewende hat grundlegende Veränderung der Energieversorgung zur Folge. Die Stromerzeugung basiert zunehmend auf Millionen kleinen, stromrichterbasierten Erzeugern. Entsprechend fallen wesentliche Systemdienstleistungen der Großkraftwerke mit Synchrongeneratoren weg. Im Reallabor Fuchstal wird mittels Praxisversuchen die Frage geklärt, wie in der Praxis ein stabiler Netzbetrieb in einem Netz ohne zentrale Regelungsstruktur, das ausschließlich von Stromrichtern gespeist und belastet wird, möglich ist. Im Teilprojekt 'Untersuchung und Modellierung der Randbedingungen zum kontinuierlichen Betrieb eines stromrichterbasierten Inselnetzes auf Basis von erneuerbaren Energien mit Sektorkopplung' wird davon ausgegangen, dass das Notversorgungsinselnetz grundsätzlich stabil und sicher betrieben werden kann. Hier wird der Fokus auf die Betriebsführung im Mittel-bis langfristigen Zeitbereich und dem für den stabilen Inselnetzbetrieb notwendigen Energiemanagement gelegt. Auch die Bedienbarkeit, Schnittstelle zum Bedienpersonal zur Störungssuche bzw. Entscheidungsunterstützung (z.B. Abschaltreihenfolge) ist hier relevant, da für diesen Betriebsfall deutlich andere Anforderungen als im Normalbetrieb gelten. Ein weiter Aspekt sind die Erfassung und Modellierung der Oberschwingungsstörpegel, welche im Fall einer reinen stromrichterbasierten Technologie nicht mehr mit den Standard-Methoden beschrieben werden können. Wesentliche andere Aufgaben bestehen in der Planung der Feldversuche sowie der gesamt-Projektkoordination.

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