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Das Biogas kann nicht nur zur Erzeugung von Strom und Wärme, sondern auch als Treibstoff für Fahrzeuge verwendet werden („Green CNG“). Nach der Aufbereitung besitzt das so genannte Biomethan die gleiche Qualität wie konventionelles Erdgas. Der Einsatz von Biomethan an Tankstelle ist nicht nur gut für die Umwelt, sondern auch wirtschaftlich interessant. Denn als nachhaltiger Kraftstoff wird Biomethan steuerlich begünstigt. Die Erzeugungsstruktur von Rohbiogas in Deutschland ist eng an die Struktur der Landwirtschaft gekoppelt. Sie ist deshalb geprägt von kleineren Biogasanlagen (BGA), die in einer Leistungsklasse >250m³ i.N. Methan/h liegen. Speziell in diesem Segment sind die Rohgasgestehungskosten sehr hoch, könnten aber durch hohe spezifische Minderung von Treibhausgas (THG)-Emissionen kompensiert werden. Ähnliche Skaleneffekte gibt es auch für die Kosten gängiger Aufbereitungstechnologien, die für größere Anlagen spezifisch niedriger sind. Würden sich die Aufbereitungskosten auf einem ähnlichen Niveau wie die von größeren Anlagen etablieren, erhöhen sich Konzeptvarianten und Konkurrenzfähigkeit kleinerer Biogasanlagen. Um eine kostengünstige Bereitstellung von Biomethan auch in kleineren Biogasanlagen in der Klasse >250m³i.N.CH4/h zu ermöglichen und so das wirtschaftliche Potential von Biomethan mit hoher Treibhausgas (THG-)minderung zu heben, wird im Zuge des Projektes Triple A eine neuartige und robuste Technologie zur Gasaufbereitung entwickelt, die dabei Aminosäuren (Amin) unter Umgebungsbedingungen (Ambient) für eine chemische Gaswäsche (Absorption) nutzt. Die Vorteile des Konzeptes sind: Das verwendete Waschmittel soll sich gängigen Substraten wie Silagen gewinnen lassen und kann nach Verbrauch im Fermenter wiederverwertet werden. Der Prozessablauf bei Umgebungsbedingungen ermöglicht geringen Energiebedarf. Durch den gut skalierbaren Ausbau ergeben sich ein hohes Kostensenkungs- und Umsetzungspotential. Im Poster soll die Problemstellung und das Konzept des Triple-A-Verfahrens sowie deren Bedeutung für den Mobilitätsmarkt vorgestellt werden. Darüber hinaus werden die Ergebnisse der ersten Versuche in der Inbetriebnahmephase einer kontinuierlich arbeitenden Anlage im Labormaßstab gezeigt und Grundlage für weitere Optimierungsmöglichkeiten geboten. In einem weiteren Schritt soll eine Pilotanlage anhand der Ergebnisse von Laborversuchen im Technikumsmaßstab ausgelegt und aufgebaut werden.

For the existing biogas plants (BGP) in Germany, the period of the public support scheme begins to end in 2021. From a technical point of view, essential components have an operational life span of more than 20 years and allow for an extended operation. However, a profitable extension would require suitable follow-up concepts and depends on the underlying plant-specific setup, the regional conditions, as well as the regulatory and economic framework. Based on an expert evaluation, four promising follow-up concepts were identified in a multistage process consisting of expert interviews, workshops, and an online survey. These follow-up concepts are “Basic flexibilization,” “Substrate change,” “Seasonal flexibilization,” and “Biomethane upgrading.” They were assessed with a plant-specific biogas repowering model for a heterogeneous data set of 2,508 BGPs and were compared in three scenario frameworks to derive robust development paths. To capture the heterogeneity of the existing BGPs in Germany, the model was developed further regarding regional parameters such as power output, substrate mix, and emission factors. Across all the scenarios, “Seasonal flexibilization” proves to be the most promising follow-up concept for more than 50% of the BGPs. This is followed by “Substrate change,” which is particularly suitable for larger BGPs with high shares of energy crops and no heat utilization. Biomethane upgrading is usually the second choice compared to participation in extended public support schemes for electricity production. However, it is the only concept that is profitable under current market conditions due to the high CO2-quota prices in the German fuel sector. The development pathways also show a significant potential to increase the net GHG reduction, which on BPG average can be nearly doubled. Our approach shows that the interplay of the heterogeneous BGP structure, the applied economic decision variable, and the nonuniform framework conditions in different energy markets is of crucial importance when assessing similar biogas markets, identifying robust follow-up pathways, or designing framework policies.

The Clean Energy for all Europeans Package by the EU aims, among other things, to enable collective self-consumption for various forms of energy. This step towards more prosumer-based and decentralized energy systems comes at a time when energy planning at a neighborhood scale is on the rise in many countries. It is widely assumed that—from a prosumer’s cost-perspective—shared conversion and storage technologies supplying more than a single building can be advantageous. However, it is not clear whether this is the case generally or only under certain conditions. By analyzing idealized building clusters at different degrees of urbanization (DOU), a linear-optimization approach is used to study the cost difference between shared energy infrastructure (smart energy neighborhoods, SENs) and individually planned buildings. This procedure is carried out for various emission reduction targets. The results show, that with higher emission reduction targets the advantage of SENs increases within rural environments and can reach up to 16%. Nevertheless, there are constellations in which the share of energetic infrastructure among buildings does not lead to any economic advantages. For example, in the case of building clusters with less than four buildings, almost no cost advantage is found. The result of this study underlines the importance of energy system planning within the process of urban planning.

Bioenergie – das Multitalent mit den vielen verschiedenen Konversionspfaden und Nutzungsmöglichkeiten aus den vielfältigen nachwachsenden Rohstoffen! Wird ihre Rolle im Energiesystem angemessen gewürdigt? Werden ihre Funktion und ihre besonderen Potenziale im Systemzusammenhang realistisch dargestellt und analysiert? Welche Kenngrößen sind zur Abbildung des hochgradig diversen Bioenergieanlagenparks von relevanter Bedeutung für die Systemanalyse? Dies ist ein Ausschnitt der zentralen Fragen, mit denen sich dieses Handbuch aus methodischer Sicht beschäftigt. Im Rahmen des vom BMWi im Programm „Energetische Biomassenutzung“ geförderten Projektes „OptiSys“ (FKZ 03KB129) haben sich die Projektpartner deshalb mit der Frage beschäftigt, wie die Bioenergie im großen Zusammenhang des Energiesystems adäquat beschrieben werden kann bzw. sollte. Im Projekt wurde dazu am Beispiel des Biogas-Sektors in Deutschland untersucht, wie sich die zentralen technischen, ökonomischen und ökologischen Eigenschaften von Biogasanlagen in Anlagenparks und im Energiesystem sinnvoll systematisieren und typisieren las-sen. Darüber hinaus wurde die Einflussstärke der so strukturierten Anlagenparameter auf die Ergebnisse der Modellierung des Energieversorgungssystem Deutschland erarbeitet, um die Relevanz einzelner Parameter herauszuarbeiten und darzustellen. Im Modell wurden sowohl der Strom- und Wärmemarkt als auch der Transportsektor berücksichtigt, wenngleich nicht im identischen Detailierungsgrad. Im Ergebnis halten Sie nun ein Methodenhandbuch in den Händen, aus dem sowohl erfahrene Energiesystemmodellierende als auch Neulinge fundiert und umfangreich in Erfahrung bringen können, wie die Bioenergie im Energiesystemzusammenhang modelliert und analysiert werden kann bzw. sollte. Vom Leser wird dabei kein Expertenwissen zur Bioenergie vorausgesetzt, vielmehr reduziert das Methodenhandbuch das Fachwissen der Biogastechnik auf wenige für die Systemmodellierung relevante Aspekte. Dieses Handbuch soll den Nutzer unterstützen eine bewusste Technologie- und Parameterauswahl für den verwendeten Systemkontext zu treffen und diese auch entsprechend zu kommunizieren. Im Methodenhandbuch werden zum einen allgemein übertragbare Erkenntnisse und Methoden für die Modellierung der Bioenergie formuliert (Teil I) und zum anderen die spezifischen Annahmen aus dem Projekt „OptiSys“ transparent dargestellt (Teil II). Die Verfassenden dieses Methodenhandbuches erheben damit keinen Anspruch auf eine voll-ständige Darstellung aller Facetten der Bioenergie oder auf eine Allgemeingültigkeit der Aussagen zur modelltechnischen Abbildung. Vielmehr geht es um Anregungen, Impulse und Reflexionen bezogen auf das komplexe Themenfeld Bioenergienutzung als Bestandteil der Energiewende. Durch die adäquate Berücksichtigung der Bioenergie sollen die Ergebnisse zukünftiger Systemanalysen belastbarer und die Qualität erhöht werden. Das vorliegende Methodenhandbuch will die im Projekt gewonnenen Erfahrungsschätzen teilen. Ein Beitrag dazu ist sicherlich auch der in Teil II bereitgestellte umfangreiche Datensatz zu den technischen und ökonomischen Parametern der untersuchten Biogaskonzepte.

Scenario analysis combined with system and market modelling is a well-established method to evaluate technological and societal developments and their impacts on future energy pathways. This paper presents a process-oriented method for developing consistent energy scenarios using multiple energy system models. Its added value is that the developed energy scenarios are consistent in a multi-model environment and practicable for a broader target group from scientists to practitioners. The scenarios consist of comprehensive storylines and systematically defined quantitative parameters. Following a step-by-step process, a condensed set of overlapping descriptors is generated and used to define the scenarios in a consistent parameter matrix. The set of descriptors allow consistent and comparable outputs independent of model-specific characteristics. The corresponding quantitative parameters can be used by diverse energy system tools. Using multiple models, a team of researchers can explore questions from differing points of view. In an example study, we apply the method to develop scenarios in the context of a cellular energy system. This approach enables the development of scenarios that provide a consistent basis for both stakeholder discourse and multi-model system analysis.

Basisdaten zur Stadtmorphologie sowie Daten über die spezifischen Bedarfe und Verbräuche der Sektoren wie Energie, Wasser und Abwasser, sind für die Stadtplanung und die Planung von Infrastruktur wichtig. Gerade in sich dynamisch entwickelnden urbanen Regionen des Globalen Südens liegen diese Daten zumeist nicht vor. Die vorliegende Studie zeigt, dass mittels Satelliten-Fernerkundung und Haushaltsbefragungen diese Informationslücken geschlossen werden können. Mittels Pléiades- und RapidEye-Aufnahmen konnten für die Stadt Kigali die Stadtmorphologie und die Anzahl von Gebäuden erhoben sowie eine Typisierung der Gebäude durchgeführt werden. Die Haushaltsbefragung zeigt einen direkten Zusammenhang zwischen Stadtstruktur/Gebäudetyp und nutzerspezifischen Verbrauchs- und Bedarfswerten.

Das Vorhaben BioEnergieDat zielt auf die Bereitstellung einer aktuellen und umfassenden Datenbasis für die energetische Nutzung von Biomasse. Diese soll Informationen über den Stand der Technik, die ökologischen Effekte sowie ökonomische Kenngrößen von Produktions-, Bereitstellungs- und Konversionsprozessen enthalten. Sie ist nutzbar für die modular aufgebaute Bilanzierung von Prozessketten in einer im Vorhaben entwickelten öffentlich zugänglichen Open Source Software. Laufzeit: September 2010 - August 2012. Das Vorhaben besteht aus folgenden Teilaufgaben: Bereitstellung einer validen, konsistenten Datenbasis auf Grundlage existierender Daten zu Technologien der energetischen Nutzung von Biomasse; Erweiterung der vorliegenden Datenbasis, insbesondere im Hinblick auf in Entwicklung befindliche Technologien; Erarbeitung von unter deutschen Rahmenbedingungen repräsentativen Datensätzen für Technologien und biomassebasierte Energieträger; Bereitstellung einer webbasierten IT-Infrastruktur für eine flexible, modulare Nutzung und Fortschreibung der Datenbasis. Die Ergebnisse des Vorhabens sollen insbesondere die Entwicklung einer nachhaltigen und tragfähigen Biomassestrategie der Bundesregierung unterstützen. Sie leisten insofern auch einen Beitrag, die energiewirtschaftliche, stoffwirtschaftliche und ernährungswirtschaftliche Nutzung von Biomasse als komplexes Gesamtproblem zu behandeln. Die Bearbeitung erfolgt in einem Konsortium aus

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Im Rahmen dieser Studie wird untersucht, inwiefern die verschiedenen denkbaren Antriebsvarianten aus dem Bereich der Elektromobilität einen ökonomisch und ökologisch sinnvollen Beitrag zur Senkung der Erdölabhängigkeit und zur Reduzierung der Emissionen des Verkehrssektors leisten können. Die Studie beginnt zunächst mit einer technischen Beschreibung der verschiedenen Varianten elektrischer und hybrid-elektrischer Fahrzeugantriebe im PKW-Bereich. Anschließend folgt eine Analyse der derzeitigen spezifischen Kosten einzelner Antriebskomponenten, sowie des jeweiligen mittel- bis langfristigen Potenzials zur Kostenreduktion. Auf Basis dieser Ergebnisse werden die Mobilitätskosten der einzelnen elektromobilen Antriebsalternativen für verschiedene Nutzerprofile und Fahrzeugklassen ermittelt und durch den Vergleich mit konventionellen Referenzfahrzeugen bewertet. Des Weiteren werden auch die heutigen und zukünftigen Emissionen der einzelnen Antriebsalternativen im Fahrbetrieb (Tank-to-Wheel) und bei der Kraftstoffherstellung (Well-to-Tank) sowie die resultierenden CO2-Vermeidungskosten in Relation zum Referenzfahrzeug für verschiedene Nutzerprofile verglichen. Weitere Aspekte der Elektromobilität, die im Rahmen dieser Studie diskutiert werden, sind Infrastrukturanforderungen, die sich bei der Nutzung von Strom und Wasserstoff als Kraftstoff im PKW-Verkehr ergeben, sowie die Potenziale der Nutzung Batterie betriebener Elektrofahrzeuge zu Lastmanagement und Primärregelung., In the scope of this study, the economic potential of different electric and hybrid-electric vehicle concepts is analysed with regard to the reduction of CO2 emissions and oil dependency in the transport sector. After a technical description of the considered types of alternative vehicle concepts, the study examines the current specific costs of single driving components as well as their mid and long term potential for cost reduction. Based on the outcome of this investigation, the mobility costs of the vehicle concepts are calculated for different vehicle classes and driving profiles and evaluated by comparing them to those of conventional reference vehicles. Moreover, the current and future emissions of electric and hybrid-electric engine concepts during driving (tank-to-wheel) and during fuel production (well-to-tank) as well as the resulting CO2 abatement costs relating to a reference car are analysed for different driving profiles. Further aspects of electric mobility considered in this study are the additional infrastructure requirements for the distribution of electricity and hydrogen as transport fuels as well as the potentials of battery electric vehicles for the implementation of demand side management and vehicle-to-grid concepts.

Ziel des Vorhabens ist die Erstellung eines Wärmeatlanten für Baden-Württemberg zur Darstellung der räumlichen und zeitlichen Verteilung des Wärmebedarfs auf lokaler Ebene. Zur Visualisierung des räumlichen Wärmebedarfs als auch der Bereitstellungspotenziale unterschiedlicher Energieträger, insbesondere der leitungsgebundenen Energieträger (Fernwärme, Gas), dient ein Geographisches Informationssystem (GIS). In einem ersten Schritt der Forschungsarbeit wird zunächst ein Leitfaden erarbeitet, der die notwendigen Datengrundlagen, die prinzipielle Vorgehensweise bei der Erstellung, die Aufbereitung der Daten in Geographischen Informationssystemen und die Nutzungsmöglichkeiten eines Wärmeatlas darstellt. Neben den Wärmepotenzialen im Siedlungsbereich werden auch die entsprechenden Bedarfswerte der industriellen und kommunalen Objektversorgung erfasst. Zudem werden auch Informationen zum Angebot an Energieträgern, z. B. Biomasse, Geothermie oder Solarthermie, bereitgestellt, so dass auch energieträgerbezogene Potenziale ermittelt werden können. Außerdem wird die Vorgehensweise zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit von konkurrierenden Wärmeerzeugungsanlagen erläutert. Damit wird den Entscheidungsträgern eine Basis für die Beurteilung lokaler Versorgungskonzepte zur Verfügung gestellt. Im zweiten Arbeitsschritt wird auf der Basis des erarbeiteten Leitfadens für Modellregionen in Baden-Württemberg ein Wärmeatlas erstellt. Basierend auf diesen Ergebnissen werden notwendige Parameter für einen Ausbau oder Neubau der Nah-/Fernwärmeversorgung festgelegt und in den GIS-Karten kenntlich gemacht. Dadurch sollen die Voraussetzungen geschaffen werden, Versorgungsgebiete zu identifizieren, für die eine leitungsgebundene Wärmeversorgung, möglichst auf KWK-Basis, sinnvoll erscheint. Die Ergebnisse für die Modellregionen dienen als Grundlage für die näherungsweise Hochskalierung des Wärmebedarfs und der Potenziale auf Baden-Württemberg insgesamt. Auch hier werden GIS-Darstellungen genutzt, um die räumliche Verteilung über die Landesfläche anschaulich präsentieren zu können., The objective of the project is to build up a heat map for Baden-Wuerttemberg to illustrate the spatial and temporal distribution of the heat demand on a local scale. A geographic information system (GIS) is used to visualize the spatial heat demand and also the potential to allocate any heat for different energy carriers, particular of those which are pipeline-bound, as district heat and gas. In the first work package a guidebook will be created, wherein the necessary data bases, the proceeding in principle with the generation, the presentation of the data in geographical information systems, and the possible usage of a heat map will be represented. Besides the heat potential within the settlement area, the appropriate demand values will be seized also for the industrial and the local object supply. Also information about the existing potentials of biomass, geothermal or solar energy will be made available, so that energy carrier related potentials can be determined. The second stage of the project comprises the construction of a heat map for selected exemplary regions of Baden-Württemberg, according to the guidelines set up in the first stage. Based upon these results the parameters necessary for an expansion or installation of district heat supply systems are fixed and marked within the GIS system. This shall enable the identification of areas that might be suitable for a pipeline-based heat supply, ideally with a CHP backbone. The results for the exemplary regions serve as basis for the high scaling of the potentials on Baden-Wuerttemberg altogether. GIS representations are used also here, in order to be able to present the spatial distribution over the landscape.

Im Gutachten „Energieprognose Bayern 2030“ wird untersucht, wie sich die erfolgten Veränderungen der energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen auf die Entwicklung von Energieversorgung und -anwendung in Bayern auswirken und welche Folgen dies wiederum auf die Entwicklung der energiebezogenen Emissionen haben wird. Damit sollen Daten und Analysen vorgelegt werden, die eine belastbare Basis für die Ausgestaltung der energiepolitischen Rahmenbedingungen in Bayern darstellen, die sich an den Zielen einer sicheren, wirtschaftlichen, umwelt- und nachweltverträglichen, d. h. dem Leitbild der „nachhaltigen Entwicklung“ entsprechenden Energieversorgung orientiert, so dass sowohl die ökonomischen als auch die ökologischen Anforderungen an die Energieversorgung bestmöglich erfüllt werden können.

Für Baden-Württemberg mit rund 14.000 km² Wald auf etwa 39 % der Landesfläche kann die energetische Nutzung von Holz aus ökologischen, ökonomischen und strukturellen Gründen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer nachhaltigen Forst- und Energiewirtschaft spielen. Die Analyse der Potentiale, die für die Holzenergienutzung in Baden-Württemberg zur Verfügung stehen, hat ergeben, dass ausreichende Mengen des Rohstoffes Holz zur Verfügung stehen. Die Gesamtmenge an Waldholz hat sich nach den Ergebnissen der Waldinventur 2002 trotz verstärkter Nutzung und Sturmkalamitäten sogar weiter vergrößert. Die Berechnungen der vorliegenden Untersuchung haben darüber hinaus deutlich gemacht, dass die Menge an frei verfügbarem Holz in Baden-Württemberg derzeit nicht limitierend ist, um z.B. den Anteil der Holzenergie am Ausbauziel der Verdoppelung des Anteils Erneuerbarer Energien am Primärenergiebedarf in Baden-Württemberg sicherzustellen.