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Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2020

Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2020

Gefördert im Rahmen des Projekts DEAL

Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2020

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Eignung der Kraft-Wärme-Kopplungs-Technologie für die Versorgung von Siedlungsanlagen. Hierbei werden zunächst die Rahmenbedingungen in Bezug auf die Energieversorgung untersucht. Zur Klärung der Eignung der dezentralen Energieversorgung für die Anwendung in Verbindung mit der Kraft-Wärme-Kopplungs-Technologie wird das Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz analysiert. Dieses Gesetz ermöglicht Bürgern die Gründung von Energiegemeinschaften (Bürger-Energiegemeinschaft/Erneuerbare-Energie-Gemeinschaft) und lässt diese somit an der Energiewende teilhaben. Von den beiden Arten von Energiegemeinschaften eignet sich einzig die Bürger-Energiegemeinschaft für den Handel mit elektrischer Energie, die mittels der erdgasbetriebenen Kraft-Wärme-Kopplungs-Technologie gewonnen wurde. Dies ist auf den Umstand zurückzuführen, dass diese Energiegemeinschaftsform technologieneutral ist, sodass sie nicht erneuerbare Energiequellen nicht ausschließt. Weiterhin werden die Grundlagen der Energietechnik dargelegt. Dabei wird ein Energieflussbild präsentiert, um auf diese Weise eine Übersicht über den Energiemarkt im Allgemeinen und die Energiesituation in Österreich im Besonderen zu bieten. Danach wird die Kraft-Wärme-Kopplungs-Technologie beschrieben, die durch eine gleichzeitige Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie gekennzeichnet ist. Es werden mögliche Blockheizkraftwerk-Anlagen wie der Verbrennungsmotor, der Stirlingmotor, die Gasturbine sowie die Brennstoffzelle vorgestellt. Neben der Technik wird auch das Marktpotential der Kraft-Wärme-Kopplung für die dezentrale Energieversorgung untersucht. Dabei werden Potentiale sowohl im Neubau als auch in der Sanierung festgestellt. Anhand eines entsprechenden Modells wird die Eignung der Kraft-Wärme-Kopplung zur Realisierung einer dezentralen Energieversorgung in Siedlungsanlagen untersucht. Für diese Untersuchung wurde eine Siedlung mit zehn Wohnhäusern modelliert, von denen jedes Wohneinheiten und Geschäftsflächen enthält. In diesem Zusammenhang werden drei Konzepte zur Beheizung, zur Warmwasserversorgung und zur Stromversorgung der Siedlung unter Berücksichtigung technischer, ökonomischer und ökologischer Kriterien untersucht. Für die ökonomische Betrachtung wird eine dynamische Wirtschaftlichkeitsanalyse nach der ÖNORM M 7140 gemäß der Barwertmethode vorgenommen. Die Wirtschaftlichkeitsberechnung kommt zu dem Ergebnis, dass das Blockheizkraftwerk über einen Betrachtungszeitraum von 20 Jahren das günstigste System darstellt. Bei einer Gegenüberstellung der Summe der Barwerte lässt sich erkennen, dass das Blockheizkraftwerk um 33 % günstiger als die Fernwärme und 29 % günstiger als der Gaskessel ist. In der ökologischen Betrachtung werden die Ergebnisse der CO2-Ausstöße für ein Jahr gegenübergestellt. Dabei wird festgestellt, dass das Blockheizkraftwerk um 20 % CO2-ärmer als die Fernwärme und um 48 % CO2-ärmer als der Gaskessel ist. Das neue Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz mit dem darin vorgesehenen Konzept der Bürger-Energiegemeinschaft und die Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsberechnung und der ökologischen Betrachtung bestätigen das Potential und die Daseinsberechtigung von Blockheizkraftwerken. Auch wenn diese überwiegend mit Erdgas betrieben werden und somit auf der Verwendung einer nicht erneuerbaren Energiequelle beruhen, stellen sie dennoch eine ökologische Verbesserung und eine Entlastung der elektrischen Stromversorgung über die Energieversorger dar. This master thesis deals with the suitability of combined heat and power technology for settlement supply. First, the framework conditions of energy supply are examined. The Renewable Expansion Act is analysed to clarify the suitability of decentralised energy supply in association with combined heat and power technology. This law enables citizens to set up energy communities – namely, citizen’s energy communities or renewable energy communities – and thus participate in the energy transition. Of the two types of energy communities, only the former is suitable for trading in electrical energy generated through natural gas-powered combined heat and power technology because this form of energy community is technology-neutral; hence, it does not exclude non-renewable energy sources. Furthermore, the main elements of energy technology are introduced. An energy flowchart is presented to provide an overview of the energy market in general and the energy situation in Austria in particular. Then, the combined heat and power technology, which is characterised by the simultaneous generation of electrical and thermal energy, is described. Viable plants working with combined heat and power, such as the internal combustion engine, the Stirling engine, the gas turbine and the fuel cell, are presented. In addition to this technology, the market potential of combined heat and power for decentralised energy supply is also examined by identifying possibilities in both new buildings and renovations. The suitability of combined heat and power generation to implement decentralised energy supply in residential areas is examined with the help of a corresponding model. For this investigation, a settlement with ten residential buildings, each of which contains residential units and commercial space, was modelled. Specifically, three concepts for heating, hot water supply and electricity supply of the settlement were examined based on technical, economic and ecological criteria. A dynamic profitability analysis was carried out for the economic analysis following ÖNORM M 7140. From the profitability calculation, it can be concluded that a combined heat and power unit is the cheapest system over a period of 20 years. When the present values are compared, it can be observed that a combined heat and power plant is 33% cheaper than district heating and 29% cheaper than gas boilers. From an ecological point of view, CO2 emissions were compared for one year. It was found that the combined heat and power plant was 20% lower in CO2 than district heating and 48% lower in CO2 than the gas boiler. The new Renewable Expansion Act with the concept of the citizen's energy community envisaged therein and the results of the profitability calculation and the ecological analysis confirm the potential and the reason for the existence of block-type thermal power plants, which, even if they are mainly operated with natural gas and therefore based on a non-renewable energy source, still represent an ecological improvement and a relief of the electrical power supply via the energy suppliers. Masterarbeit Wien, FH Campus Wien 2021

Washington and Berlin have settled their differences over the gas pipeline through the Baltic Sea. For the time being, this has halted the spiralling energy security dilemma. While Washington is sending a clear signal that constructive relations with Berlin are important, the German government is now called upon to implement a variety of measures. Still, the project remains a political issue. Kyiv and Warsaw have already signalled their opposition. A grand bargain that is not only bilaterally agreed upon but also involves Ukraine and commits Russia has not yet been achieved. (author's abstract)

Relations between Turkey and Russia are a puzzle to many in the West. How sustainable is the relationship? What is it grounded on? And what can the West learn from it? Central to the relationship is its bilateral nature. Relations between Ankara and Moscow are based on the mutual recognition of security interests. The resulting dynamics have shaped Turkish-Russian cooperation since the 1990s and can be observed in the current partnership in Syria. Mutual regard for the other’s security concerns is facilitated by the prospect of collaborative projects that promise greater advantages than continued conflict. Trust is of secondary importance, as is the quality of personal relations between the Turkish and Russian presidents. More important is the interdependence between Russia and Turkey. The potential for confrontation or cooperation between Ankara and Moscow in regional conflicts depends on current priorities rather than past rivalries. The form and extent of their collaboration are determined not by which side of the conflict they are on, but by their respective motives. (author's abstract)

In December 2020, the European Union (EU) presented its new strategy on cybersecurity with the aim of strengthening Europe’s technological and digital sovereignty. The document lists reform projects that will link cybersecurity more closely with the EU’s new rules on data, algorithms, markets, and Internet services. However, it clearly falls short of the development of a European cyber diplomacy that is committed to both “strategic openness” and the protection of the digital single market. In order to achieve this, EU cyber diplomacy should be made more coherent in its supranational, demo­cratic, and economic/technological dimensions. Germany can make an important con­tribution to that by providing the necessary legal, technical, and financial resources for the European External Action Service (EEAS). (Autorenreferat)

Illustrationen, Diagramme

Pastoral counties in northern Kenya are expected to undergo massive social-ecological change in the coming years as a result of the government's 'Vision 2030' with its large-scale investments and infrastructure projects. The Lamu Port-South Sudan-Ethiopia Transport (LAPSSET) corridor project is an ambitious infrastructure development project that links with other continental transport corridors traversing the country. The 500m-wide corridor is to consist of a railway, a highway, a fibre-optic cable and a crude oil pipeline, linking oil fields in Turkana county in the far north-west to a 32-berth port at Lamu on the Kenyan coast. A 50-km wide "special economic zone" straddling the corridor will attract investors, and the development will be accompanied by several associated projects, including three planned resort cities, oil processing facilities and airports. Proponents of the corridor point to its potential to "open up the north" and to reverse previous marginalisation. However, a growing body of work on frontiers and economies of anticipation surrounding development projects points to the potentials for dispossession of local populations and disregard of local dynamics. Further, such projects stimulate future-oriented activities and a variety of visions of the future among the different actors, which may converge or diverge, leading to contestations. This Working Paper is part of a larger project called "Future Rural Africa: Future-making and socialecological transformation" by the Universities of Bonn and Cologne and BICC in collaboration with USIU-Africa and other Kenyan universities, which is interested in the kinds of claims being made on land and its resources and how these may change existing dynamics of organised violence. In this Working Paper, the author seeks to understand the dynamics of participation and anticipation and how these relate to conflict and contestation along the LAPSSET Corridor area (in the following referred to as 'LAPSSET'). He takes a broad and in-depth look at local dynamics sur rounding the planned LAPSSET and some associated projects in Isiolo, Samburu and Turkana counties. In doing so, he has found that a variety of actors have different visions and capacities to learn about LAPSSET and position themselves favourably, making it likely that LAPSSET will exacerbate existing political and economic inequalities. Existing inequalities historically run along ethnic lines and are likely to feed into ethnopolitical conflicts. Other findings are that the LAPSSET developments also fuel conflict as they provide new potential targets for dissatisfied citizens to get the attention of the state and new, often inequitable security governance arrangements.

Angesichts des fortschreitenden Klimawandels ist eine Abkehr von der Nutzung fossiler Brennstoffe unausweichlich. Dies spiegelt sich nicht zuletzt auch in der politischen Entscheidung zum Ausstieg aus der Kohleverstromung in Deutschland wider, welche neben ökologischen Auswirkungen auch soziale und wirtschaftliche Effekte auf die Gesellschaft im Rahmen des Strukturwandels hat. Begleitet wird dieser Wandel von einer politischen und wirtschaftlichen Debatte, welche bisher in der Literatur noch nicht systematisch analysiert wurde. Folglich ist das erste Ziel der vorliegenden Masterarbeit die Analyse des politischen und wirtschaftlichen Diskurses relevanter Akteure zum deutschen Kohleausstieg. Die Analyse bezieht sich auf zwei ausgewählte Braunkohlereviere: das Rheinische und Lausitzer Revier. Das zweite Ziel der Masterthesis ist es zwei wirtschaftlich vermutlich stark vom Kohleausstieg betroffene Akteure der Region zu analysieren: Die Energieversorger RWE (Rheinisches Revier) sowie LEAG (Lausitzer Revier). Hierfür wurde untersucht, welche potenziellen Auswirkungen die Unternehmensstruktur und -strategie der Energieversorger der Reviere auf den Diskurs und folglich den Strukturwandel haben. Mittels einer Literaturrecherche wurde zunächst ein Überblick über die Entwicklung und Gründe des Kohleausstiegs in Deutschland sowie dessen Auswirkungen auf den Strukturwandel gegeben. Zudem wurden Unternehmensprofile zu RWE und LEAG mit einem Fokus auf Unternehmensstruktur sowie -strategie erstellt. Es folgte eine Analyse des politischen und wirtschaftlichen Diskurses mittels der Discourse Network Analysis, welcher als ein mixed-method Ansatz die Kombination einer qualitative Inhaltsanalyse mit einer quantitativen Netzwerkanalyse ermöglicht. Hiermit konnte zum einen analysiert werden, welche Themen Bestandteil der jeweiligen regionalen Diskurse sind und zum anderen welche inhaltlichen Positionen die Energieversorger im Diskurs einnehmen. Zudem konnte ausgewertet werden, mit welchen Akteuren die Energieversorger ähnliche sowie konkurrierende Haltungen gegenüber Diskursinhalten aufweisen. Anschließend wurden die Ergebnisse anhand der Erkenntnisse aus der Literaturrecherche zu regionalen soziökonomischen Gegebenheiten der Reviere sowie der jeweiligen Unternehmensstruktur und -strategie in Kontext gesetzt und bewertet. Ein zentrales Ergebnis dieser Arbeit ist, dass der Diskurs im Rheinisches Revier grundsätzlich optimistischer gegenüber dem Kohleausstieg sowie Strukturwandel geführt wird als im Lausitzer Revier. Ein weiteres zentrales Ergebnis ist, dass RWE im rheinischen Diskurs sehr aktiv ist, im Mittelpunkt der Diskurskoalitionen steht und eine positive Haltung gegenüber den für den Kohleausstieg relevanten Themen einnimmt. Auffällig ist hierbei die besonders hohe diskursive Schnittmenge zwischen RWE und den Grünen NRW. LEAG hingegen befindet sich im Lausitzer Diskurs in einer Braunkohle befürwortenden Koalition und verhält sich allgemein weniger proaktiv zu Themen, die den regionalen Strukturwandel fördern könnten; dem Kohleausstieg steht LEAG generell negativer gegenüber. Der kausale Zusammenhang zwischen der Unternehmensstruktur und -strategie sowie den Auswirkungen auf den jeweiligen regionalen Diskurs konnte mit der vorliegenden Methode nicht vollständig geklärt werden. Allerdings konnte mittels der Discourse Network Analysis die Rolle von RWE und LEAG im Kontext der jeweiligen Diskurse zum Kohleausstieg in Deutschland erstmals systematisch analysiert werden und schlussendlich zu einem besseren Verständnis der politischen Auseinandersetzung rund um den Kohleausstieg auf regionaler Ebene beitragen. In light of progressing climate change, phasing out the use of fossil fuels is inevitable. This is reflected not least in the political decision to phase out coal-fired power generation in Germany, which has not only ecological impacts but also social and economic effects at societal level in the context of structural change. This change is accompanied by a political and economic debate, which has not yet been systematically analyzed in the literature. Consequently, the first objective of this master thesis is to analyze the political and economic discourse of relevant actors on the German coal phase-out. The analysis focuses on two selected lignite mining areas: the Rhenish and Lusatian districts. The second objective of the master thesis is to analyze two actors in the region that are likely to experience significant economic consequences from the coal phase-out: The energy suppliers RWE (Rhenish district) and LEAG (Lusatian district). For this purpose, the potential effects of the corporate structure and strategy of the energy suppliers on the discourse and consequently on the structural change were investigated.

Der heutige elektrische Energiefluss im Unternehmen mit einer Wechselstromversorgung ist geprägt von einem im Wesentlichen unidirektionalen Energiefluss, beginnend beim Mittelspannungstransformator, über Stromschienen, Verteilschränke bis in die Maschine zum jeweiligen Antrieb. Dabei findet, sofern es sich um geregelte Lasten wie Antriebe handelt, bereits eine Wandlung von Wechselstrom (AC) auf Gleichstrom (DC) statt und anschließend wieder zurück auf einen in der Frequenz modellierten Wechselstrom. Diese Kette aus Wandlungsstellen in der Energieübertragung eines Fabriknetzes ist mit Verlusten behaftet.

Die Beziehungen zwischen der Türkei und Russland stellen viele im Wes­ten vor Rätsel. Wie tragfähig ist das Verhältnis, welche Rolle spielt der Westen darin, worauf stützt es sich, und was kann der Westen daraus lernen? Von zentraler Bedeutung ist der bilaterale Rahmen. Die Beziehungen zwischen Ankara und Moskau fußen auf der gegenseitigen Anerkennung der Sicherheitsinteressen des jeweils anderen. Die sich daraus ergebende Schlüsseldynamik ist nicht nur in der aktuellen türkisch-russischen Part­nerschaft in Syrien zu beobachten, sondern prägte bereits die Zusammenarbeit in den 1990er Jahren. Das gegenseitige Eingehen auf Sicherheitsbedenken des anderen Partners wird durch die Aussicht auf gemeinsame Projekte erleichtert, deren Um­setzung mehr Vorteile verspricht als ein Verharren im Konflikt. Vertrauen spielt dabei ebenso eine untergeordnete Rolle wie die Qualität der persönlichen Beziehungen zwischen dem türkischen und dem russischen Präsidenten. Vielmehr kommt es auf die Interdependenzen an, die Russland und die Türkei miteinander verbinden. Das Potenzial für Konfrontation oder Kooperation zwischen Ankara und Moskau in regionalen Konflikten bemisst sich nach den gegenwärtigen Prioritäten, nicht nach Rivalitäten der Vergangenheit. Ausschlaggebend für Form und Ausmaß der Zusammenarbeit ist nicht die Frage, auf welcher Seite des Konfliktes sie stehen, sondern die nach ihren jeweiligen Beweggründen. (Autorenreferat)

Washington und Berlin haben ihre Differenzen über Nord Stream 2 beigelegt. Damit ist zunächst einmal die Negativspirale eines Energie-Sicherheitsdilemmas angehalten, in die das Projekt geraten war. Während die Biden-Administration ein klares Signal setzt, dass ihr konstruktive Beziehungen zu Deutschland wichtig sind, ist die Bundes­regierung nun gefragt, die vereinbarten Punkte umzusetzen. Die Gaspipeline durch die Ostsee bleibt jedenfalls ein Politikum. Kiew und Warschau haben bereits deutlich gemacht, dass sie die deutsch-amerikanische Übereinkunft ablehnen. Ein "Grand Bargain" über Nord Stream 2, der nicht nur bilateral abgestimmt ist, sondern auch die Ukraine einbindet und Russland verpflichtet, ist noch nicht erreicht. (Autorenreferat)

Germany's energy sovereignty is undermined by US sanctions on the Nord Stream 2 gas pipeline. As a result, questions surrounding states’ strategic capability in energy affairs have recently become a matter of discussion, particularly in Germany, where little attention was previously paid to the notion of energy sovereignty. In view of today's fundamental upheavals in international politics, especially with regard to the geostrategic US-China rivalry, debates about a state's ability to formulate its strategic interests, prioritise its actions and shape its options for energy policy are becoming increasingly important. China's industrial and connectivity policies, the role of the US in energy markets and the energy transformation at large are rapidly changing the global energy landscape and tipping balances of power. The Covid-19 pandemic further accelerates and reinforces these trends. Therefore, it is necessary to integrate energy sovereignty into political debates on the future of sustainable and resilient energy supplies, particularly at the EU level. In order for this to occur, strengthening EU cohesion remains a prerequisite, if not a conditio sine qua non. (author's abstract)

In allen Ländern der Welt existieren sogenannte kritische Infrastrukturen, welche einen existenzsichernden Stellenwert für einen Staat und dessen Bevölkerung haben. Darunter fallen unter anderem Einrichtungen wie Wasserversorgung, Verkehrswesen, Ernährung, Gesundheit als auch die beständige Versorgung mit Energie. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Sektor der elektrischen Energie in Österreich und den Möglichkeiten der Bewertung von Schutzmaßnahmen für die Anlagen der nationalen Energieversorgung. In Österreich legt die Gesetzgebung für jede kritische Infrastruktur angemessene Schutzmaßnahmen fest, um diese Einrichtung vor intentionalen Angriffen zu schützen. Das Bundesamt für Verfassungsschutz und Terrorismusbekämpfung ist verantwortlich für die Sicherheit dieser Anlagen. Die Betreiber *innen dieser Infrastrukturen werden regelmäßig durch das BVT beraten und über aktuelle Entwicklungen am Bedrohungssektor informiert. Auch die wiederkehrende Bewertung der Angemessenheit dieser Schutzmaßnahmen fällt in das Aufgabengebiet der Behörde. Ziel dieser Arbeit ist es ein objektives Bewertungstool für die Einschätzung bestehender Sicherheitsmaßnahmen in diesem Sektor zu schaffen. Im Zuge eines Workshops mit dem BVT wurde festgestellt, dass der Einsatz von Metriken für diese Maßnahmenbewertung noch völlig unbekannt ist. Im Rahmen der Forschung zu dieser Arbeit wurde die Goal Question Metrik auf deren mögliche Anwendung für die Aufgabe der Evaluierung herangezogen und bearbeitet. Diese Art der Metrik setzt ein Ziel voraus, welches durch die Beantwortung von Fragen erreicht werden soll. Diese Fragen werden durch individuell gestaltete Metriken in Form von messbaren Ergebnissen beantwortet. Anhand eines Realobjektes einer kritischen Infrastruktur wurde die GQM angewandt und die Ergebnisse dargestellt. Im Zuge einer Rückkopplung in Form einer Diskussionsrunde konnten sich sieben Experten von der Funktion und der Anwendung der Metrik überzeugen. Sie bewerteten diese als Fortschritt und sehen eine künftige Weiterentwicklung sowie eine Anwendung in diesem Gebiet für durchaus sinnvoll an. Critical infrastructures exist in all countries of the world, which are of vital importance for a state and its population. These include facilities such as water supply, transport, food, health and the constant supply of energy. This paper deals with the electric energy sector in Austria and the possibilities of evaluating protective measures for the facilities of the national energy supply. In Austria, legislation establishes appropriate protective measures for each critical infrastructure in order to protect this facility from intentional attacks. The Federal Office for the Protection of the Constitution and Counterterrorism is responsible for the security of these facilities. The operators of these infrastructures are regularly advised by the BVT and informed about current developments in the threat sector. The recurring assessment of the adequacy of these protective measures also falls within the authority's remit. The aim of this work is to create an objective evaluation tool for assessing existing security measures in this sector. In the context of a workshop with the BVT, it was determined that the use of metrics for this measure assessment is still completely unknown. As part of the research for this thesis, the Goal Question metric was consulted and worked on for its potential application to the task of evaluation. This type of metric assumes a goal to be achieved by answering questions. These questions are answered by individually designed metrics in the form of measurable results. Using a real object of a critical infrastructure, GQM was applied and the results presented. After holding a feedback session in the form of a discussion round, seven experts were able to convince themselves of the function and application of the metrics. They evaluated it as a progress and consider a future development as well as an application in this field to be quite reasonable.

Die geopolitische Bedeutung von Strom wird unterschätzt, obwohl Stromnetze Räume konstituieren. Sie etablieren neue Einflusskanäle und Macht­sphären in politischen Gemeinwesen und über sie hinaus. Im Kontinentalraum Europa-Asien treffen Verbundnetze und Interkonnektoren, also grenzüberschreitende Übertragungsnetzverbindungen, aufeinander. Interkonnektoren markieren neue, teilweise konkurrierende Integrationsvektoren, die Verbundnetze transzendieren. Dabei ist die Zugehörigkeit zum europäischen Netzverbund attraktiv, denn synchrone Netze sind Schicksalsgemeinschaften, in denen Sicherheit und Wohlfahrt geteilt werden. Deutschland und die EU müssen eine Strom-Außenpolitik entwickeln, um das europäische Stromnetz zu optimieren und modernisieren, zu verstärken und zu erweitern. Vor allem aber sind Deutschland und die EU gefordert, Interkonnektivität über das eigene Verbundnetz hinaus mitzugestalten. Chinas Strategie, mit seiner Belt and Road Initiative Infrastrukturen auf das Reich der Mitte auszurichten, wird auch beim Strom immer offensichtlicher. Dabei setzt Peking Standards und Normen und baut seine strategische Reichweite auch zum Vorteil der eigenen Wirtschaft aus. In der östlichen EU-Nachbarschaft dominiert die Geopolitik seit dem Ende des Ost-West-Konflikts die Konfiguration der Stromnetze. Eine Integrationskonkurrenz zwischen der EU und Russland ist unübersehbar. Das östliche Mittelmeer, der Kaspische Raum und Zentralasien wandeln sich von Peripherien in neue Verbindungsräume. Dort konkurrieren die EU, China, Russland und jenseits des Schwarzen Meeres auch Iran und die Türkei um Einfluss bei der Neukonfiguration der Stromnetze. (Autorenreferat)

This present study focuses on analysing the most efficient utility energy supply structure in terms of primary energy efficiency, carbon emissions and energy costs. In the German dairy industry, separate conversion with gas fired steam boiler, and cooling with ammonia chillers are the-state-of-the-art technologies. It is attractive due to its robustness and low investment costs. But given the ongoing energy transition to renewable energy, opportunities to reduce emissions will become increasingly important. There are other energy supply options, such as Combined Heat and Power (CHP) and Heat Pumps (HP), that if implemented need to compete against the conventional energy supply systems. One option is CHP to provide cogenerated electricity and heat while cooling remains supplied by ammonia chillers. In countries with high electricity Grid Emissions Factors (GEF) such as Germany and the USA, the use of decentralised CHP results in savings of primary energy and emissions. However, this option is less attractive for countries with low GEF such as France and Norway, and for places like Germany where the energy transition lowering its GEF by 50 % in 2030. In these cases, HP solutions provide the lowest emissions and highest primary energy efficiency.

The current movement towards a smart grid serves as a solution to present power grid challenges by introducing numerous monitoring and communication technologies. A dependable, yet timely exchange of data is on the one hand an existential prerequisite to enable Advanced Metering Infrastructure (AMI) services, yet on the other a challenging endeavor, because the increasing complexity of the grid fostered by the combination of Information and Communications Technology (ICT) and utility networks inherently leads to dependability challenges. To be able to counter this dependability degradation, current approaches based on high-reliability hardware or physical redundancy are no longer feasible, as they lead to increased hardware costs or maintenance, if not both. The flexibility of these approaches regarding vendor and regulatory interoperability is also limited. However, a suitable solution to the AMI dependability challenges is also required to maintain certain regulatory-set performance and Quality of Service (QoS) levels. While a part of the challenge is the introduction of ICT into the power grid, it also serves as part of the solution. In this thesis a Network Functions Virtualization (NFV) based approach is proposed, which employs virtualized ICT components serving as a replacement for physical devices. By using virtualization techniques, it is possible to enhance the performability in contrast to hardware based solutions through the usage of virtual replacements of processes that would otherwise require dedicated hardware. This approach offers higher flexibility compared to hardware redundancy, as a broad variety of virtual components can be spawned, adapted and replaced in a short time. Also, as no additional hardware is necessary, the incurred costs decrease significantly. In addition to that, most of the virtualized components are deployed on Commercial-Off-The-Shelf (COTS) hardware solutions, further increasing the monetary benefit. The approach is developed by first reviewing currently suggested solutions for AMIs and related services. Using this information, virtualization technologies are investigated for their performance influences, before a virtualized service infrastructure is devised, which replaces selected components by virtualized counterparts. Next, a novel model, which allows the separation of services and hosting substrates is developed, allowing the introduction of virtualization technologies to abstract from the underlying architecture. Third, the performability as well as monetary savings are investigated by evaluating the developed approach in several scenarios using analytical and simulative model analysis as well as proof-of-concept approaches. Last, the practical applicability and possible regulatory challenges of the approach are identified and discussed. Results confirm that—under certain assumptions—the developed virtualized AMI is superior to the currently suggested architecture. The availability of services can be severely increased and network delays can be minimized through centralized hosting. The availability can be increased from 96.82% to 98.66% in the given scenarios, while decreasing the costs by over 60% in comparison to the currently suggested AMI architecture. Lastly, the performability analysis of a virtualized service prototype employing performance analysis and a Musa-Okumoto approach reveals that the AMI requirements are fulfilled.

Energieraumplanung beschäftigt sich als Teilgebiet der Raumplanung mit den räumlichen Dimensionen von Energieverbrauch und Energieversorgung. Mit energieraumplanerischen Ansätzen lassen sich die räumlichen Voraussetzungen für Energieeinsparungen sowie die Nutzung erneuerbarer Energieträger schaffen. Somit kann Energieraumplanung einen wesentlichen Beitrag für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende leisten.

Zum Archiv (et): https://emagazin.et-magazin.de/de/profiles/cb1a7fd451c4/editions

Das Projekt wird im Rahmen des Seminars „Projekt Energietechnik“ des sechsten Semesters Maschinenbau an der Technischen Hochschule Nürnberg durchgeführt. Die Projektarbeit untersucht die Möglichkeiten einer autarken regenerativen Energieversorgung in einer mittelfränkischen Region. Hierbei wird einerseits das Energieerzeugungspotential der Energieträger Wind, Sonne, Biomasse und Laufwasser und andererseits der Verbrauch des Untersuchungsgebiets analysiert. Bei der Gegenüberstellung der Jahreswerte für die Energieerzeugung und des Energieverbrauchs von 1980 bis 2019 fällt der volatile Verlauf der Zeitreihen auf. Um die Überschüsse in der Erzeugung besser ausnutzen zu können und gleichzeitig die Defizite decken zu können, werden mehrere Speichertechnologien verglichen. Mit Hilfe eines Excel-Tools von Herrn Prof. Dr. Popp werden Daten der letzten 40 Jahre analysiert und verrechnet. Dabei werden die Jahre mit extremen Energiedefiziten herausgefunden, in denen die größten Speicherleerungen stattfinden. Daraus kann man schließen, dass die Untersuchungsregion Speicher-technologien für die Deckung der Energiedefizite vorhalten muss, um die benötigte Energiemenge für den Verbrauch bereitzustellen. Des Weiteren wird mit Hilfe des Programms ein optimaler Mix der Erneuerbaren Energieträger berechnet. Zudem lassen sich für deren Ausbau kostenminimale Lösungen errechnen. Im Folgenden lassen sich konkrete Werte für den zahlenmäßigen Ausbau der Anlagen geben. Außerdem behandelt diese Projektarbeit die Speichertechnologie Power-to-Gas-toPower ausführlicher. Es sollen das Prinzip, die Funktions-weise, die Verfahren und die Kosten dargestellt werden. Die Behandlung der Vor- und Nachteile und die Entwicklung in der Zukunft werden abschließend betrachtet.

Untersuchung der Wetterdaten mit Hilfe der MERRA Datenbank der vergangenen 40 Jahre, sowie einer möglichen Verwendung von Windkraft-, Photovoltaik- und Speicheranlagen zur regenerativen Energieversorgung des Untersuchungsgebietes Oberfranken/Unterfranken

Integrating active power curtailment (APC) of renewable energy sources (RES) in power system planning reduces necessary investments in the power system infrastructure. In current target grid planning methods, APC is considered by fixed curtailment factors without considering the provided flexibility to its full extent. Time-series-based planning methods allow the integration of the time dependency of RES and loads in power system planning, leading to substantial cost savings compared to the worst-case method. In this paper, we present a multi-year planning strategy for high-voltage power system planning, considering APC as an alternative investment option to conventional planning measures. A decomposed approach is chosen to consider APC and conventional measures in a long-term planning horizon of several years. The optimal investment path is obtained with the discounted cash flow method. A case study is conducted for the SimBench high-voltage urban benchmark system. Results show that the time-series-based method allows for reducing investments by up to 84% in comparison to the worst-case method. Furthermore, a sensitivity analysis shows the variation in total expenditures with changing cost assumptions.