Energy Challenge FS 2015
Energy Challenge, GESS- Fach ETH Zürich, besucht im FS 2015
Energy Challenge, GESS- Fach ETH Zürich, besucht im FS 2015
Wieso emission trading in der shcweiz eher schlecht?
wir haben 4 trading systems das ist eeher schlecht!!
Was war ein grosser fehler im eu ets
entscheid dass einige firmen die zusätzlichen kosten für emissionsparen auf die kunden abwälzen konnten
Was ist CDM
clean development mechanism = Kyoto protokoll
Was sind die Probleme mit CDM?
- Asymetrische information
- geplante erweiterungen werden die gleichen fehler haben
Wie unterscheiden sich strompreis von privaten zu industrie?`
private zahlt für strom und energie viel mehr obwohl sie viel wengier brauchen und emitieren! sie können kein lobbing machen wärend grosse firmen lobbing machen um preise niedrig zu halten
Was ist das Problem mit steuern auf für die manufacturing industrie?
obwohl dieser industreizweig viel emissionen generiert werden die steuern für diesen klein gehalten, admit diese firemn nicht abwandern. würde baer die eu als ganzes die steuern erhöhen würde es funktionieren
Müssen firmen welche immer mehr energie brauchen auch immer mehr zahlen?
nein es gibt einen deckel. ab einem gewissen level muss nicht mehr mehrbezahlt werden
Was sind boarder tax adjustments?
an der grenze werden güter besteuert um die gewinne zu ealisieren welche durch produktion in bililgerem land mit wenig umweltschutz egalisiert wird.
Was ist die LSVA?
Schwerlastverkehrsabgabe: schwerlastverkehr soll zahlen für die generierten kosten, und gleichzeitig mehr verlagerung auf bahn.
die Rates verändern sich je nach kategorie und partikelfilter
es hat geklappt ausser die verlagerung auf die bahn
Wieso sind netzte monopole?
man will nur ein stromentz. braucht viel regulation
Wie funktioniert die regulation des netzpreises?
preis so gemacht dass netzbetreiber einen kleinen gewinn hat. dieser reicht aber nicht für grosse investitionen. daher netzbetreiber keine freude an erneuerbaren, da dies mit grossen neuinvestitionen verbunden ist
Wie wird diesem Investitionsloch geholfen?
Es werden additional investemnt budgets geschaffen. in deutschland beträgt diese s50%
Was kam beim IPCC bericht raus bezüglich häuser?
32% des globalen energeigebrauchs gehen bei häuser drauf, 19% greenhouse gas emissions
Wieso ist die wand eines hauses so wichtig?
geht alles darüber da energieaustausch. industrie will möglichst dicke wand, damit mehr isolation verkaufen
was ist exergy?
Gesamtenergier welche arbeit verrichten kann.
was ist der cop
coeffizient of performance. dieser ist besser wenn inlettemperatur für die heizung sehr ähnlich ist zur sourcetemperatur
Wie sehen zukünftige gebäude aus
sind exergy efficient systems. versuchn jede arbeit zu nutzen um wärme zu produzieren. nicht unbedingt nur dicke gebäude hülle
Sind alte häuser schlechter als nuee?
nein ganz alte häuser die es z.b. in zernez noch oft gibt sind relativ gut isoliert. so 70er jahre häuser eher schlecht.
Welches war die beste methode für zernez?
clustering. häuser wurden zu cluster zusammengefasst und in einem cluster wurden dann gebäude saniert. mit nur 80 sanierten gebäuden konnten 80% des co2 eingespart werden. ist auch am billigsten
Was ist die grösste barriere für renovationen in der schweiz?
nicht das geld. oft die langen payback times. alte leute welche oft häuser beitzen wollen keine investitionen tätigen die sich erst in 25 jahren lohnen da sie evt gar nicht mehr so lange leben.
oft auch schwierig die hausbesitzer zu erreichen
Wie sieht der Energieverbrauch nach Sektor aus?
1/3 Transport
1/4 Industrie
1/4 Haushalt
rest service & Landwirtschaft
Wie stehen GDP und Energieverbrauch zueinander? Was lässt sich daraus ableiten?
GDP und energieverbrauch korrelieren stark.
Woher kommt diese Korrelation: konsumieren wir mehr weil wir mehr verdienen, oder oder produzieren wir mehr und brauchen deshalb mehr strom.
In einigen ländern ist diese Koppelung wieder aufgehoben. Wie z.B Schweiz und Deutschland (sehr stark entwickelte Länder)
Wer ist hauptsächlich für den Ansteigenden Energieverbrauch verantwortlich?
nicht OECD länder wie China und Indien.
Wieviel des GdP der USA ist mit energie assoziiert?
'%
Wie änderte sich der GDP-Anteil in der letzten Jahren?
Der GDP Anteil nahm wieder zu da die Enegiepreise steigen.
(due to increasing commodity prices: evt auch Handel an der Börse dass Strom teurer wird.)
Nenne ein Beispiel wie Energie mit dem GDP zusammenhängt.
Der Energiepreis hat einen starken Einfluss auf das GDP eines Landes. Es gibt eine negative Korrelation.
Was ist der grösste Konflikt der Nachhaltigkeit?
DAs Zusammenbringen des Nachhaltigkeitsdreieck: Economy, Ecology and Society. alle drei Sphären müssen in der Nachhaltigkeit enthalten sine.
Wieviel des antrophogenen Treibhausgas ist mit energy related?
70-80%! 21.3% kommt allein von der Stromerzeugung.
Welche Lokalen Umweltverschmutzungen entstehen durch energy related activities?
Verschmutzung der Luft durch Stromerzeugung (Kohle) oder Endkonsumer (transport)
Verschmutzung von Wasser in der Fuel extraction und im transport. Ebenso werden Flüsse und Seen aufgewärmt beim Kühlen von Kraftwerken
Verschmutzung von Boden und Land: Extratkion (fracking), Transport und Lagerung des Brennstoffes, Land use (for biomass (biofuelproduction))
Wer hat keine Energie?
Es gibt eine starke Korrelation mit dem Fehlen von Energiezugang (STrom) und einem geringen einkommen.
Zusammenfassend: Wie sieht die Energy Challenge aus?
Siehe Bild:
Welche drei Kategorien von "clean energy option" gibt es?
-End-of pipe Solution, z.b. Carbon Capture and Storaage (CCS for power generation and industry), Particle filters
- Energy Efficiency: energy star lable, reduction of electriciti transmission losses
- Fuel Switch: renewable energy produktion, electric Vehicles
Wie funtioniert CCS und was sind die Vorteile/Nachteile?
Speicherung von CO2 meistens in geologischen Formationen (alte Gasfelder, saline Aquifere usw).
Pro: einziger Weg billige Energie (kohle) sauber zu machen, wenig Emissionen in stark verschmutzenden INdustrieen wie Zementproduktion möglich.
contra: sehr energieaufwändig, wenig Erfahrung --> zukünftige Risiken?
Heute: in der Test und Demonstrationsphase.
Was sind die negativen Effekte einer gesteigerten Energieeffizienz?
Sogenannte Rebound-Effekte: Das fahren eines sparsamen Autos verleitet dazu mehr Auto zu fahren, da man ein gutes Gewissen dabei hat. Macht den Effekt der Energieeinsparung durch höhere Effizienz zunichte.
welche bArrieren besethen für die verschiedenen Clean Energy Optionen?
ökonomisch barrieren: finanzierung, marktversagen,
politische barrieren: Lobbismus, Autarky/Nationalismus (z.b. Ölkraftwerke in Lybien!)
Social Barrieren: incomplete information, public opinion, behaviroal factors (man will z.b. nicht aufs auto versichten)
Welche generellen Hemmungen gibt es betreffend dem Energiesystem?
- grosse Unsicherheit für die Zukunft (wieviel wird gebraucht, wie entwickeln sich die Preise z.b. für Kohle?)
- sehr komplex
- Lange zeithorizonte
- sehr grosse Investitionen
- Sehr heterogenes Feld von Akteuren und Industrien
- Starke externatlitäten (faktoren die nicht beeinflusst werden können)
Gib ein Beispiel für ein Marktversagen, das dazu führt, dass erneuerbare Energien gehemmt werden.
Inkomplette Internalisierung von allen negativen externen kosten von z.b. Kohlekraftwerken. Dies führt dazu dass die Kohlestromproduktion viel zu billig ist.
Was bedeutet Externalitäten genau?
Externatlities mean activities of one group of actors that influence other actros possibilities to produce or to consume goods without having any influence on markte prices
Was sind pecuniary effects?
pecuniary effects (also: pecuniary externality) ist keine richtige externalität, da sich der effekt von gewinnen oder verlusten von anderen im Preis zeigt. Z.b. wenn leute in zürich eine zweitwohnung kaufen, steigt der preis (sichtbar) für wohnungen.
Was verursacht die Externalitäten für Umweltgüter?
Umweltgüter sind in der regel öffentliche Güter für deren nutzung es keine allgemein gültige Regelung gibt.
Es fehlen spezifische Eigentumsrechte, welche geschützt werden könnten
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Cartes-fiches
Welches Problem bezogen auf die Energiesicherheit gibt es mit den erneuerbaren Energien?
Die alten kraftwerke müssen doch noch am laufen bleiben, da falls die erneuerbaren energien wenig liefern (da gerade keine sonne und kein wind), diese einspringen können.
besser wären extrem flexible kraftwerke, wie zum beispiel gaskraftwerke
Wie können Stromversorgungsysteme mit der Flexibilität umgehen?
- Control REserve Activation: Activation of up/down power regulation
- conventional dispatchalbe Generator:
Was ist der Vorteil der schweiz bezogen auf die Flexibilität des strommarktes?
Wir haben viele Pumpspeicherkraftwerke, können also bei billigem strom hochpumpen. bei teurem strom produzeiren.
Was ist ein Problem mit dem Stromnetz?
man weiss noch nicht so genau wie die stromflüsse genau sind. man weiss was man rausgibt ins netz aber nicht wie es genau wohin fliesst. das wäre wichtig zu wissen für die genaue planung.
wichtig: man weiss auch nicht genau welche stromabnehmer nur speicher sind und welche den strom wirklich verbrauchen
Was ist power node modeling?
eine Art ein Stromnetz zu modellieren bei dem abschaltbare und nicht abschlatbare stromerzeuger, kontrollierbare und nicht kontrollierbare Abnehmer und verschiedene arten von speicher mit eingeschlossen sind. dazu gibt es eine formel:
Wie wird das europäische STromnetz modelliert?
siehe bild. wichtig, spanien schlecht angeshclossen, deshalb dort wenig pv obwohl viel möglich wäre!
In welchem Fall wird man die grenzen des Stromnetzes erreichen?
Wenn man keine:
- Hardwarebasierende Anpassungen mache: batterien anschliessen und transmission anpassen
- control-based adaption: DSM, DLR, smart grid messures
Was ist DSM?
Demanded-side-management:
Laststeuerung (nachfragesteuerung). Tarifliche Anreize geschaffen um dann sTrom zu verbrauchen wenn man zuviel hat.
Wieso ist es die Energiewende für die grossen Konzerne schwierig?
Leute haben ihre eignene PV-Anlagen, produzieren also ihren eigenen strom. dieser anteil nahm stark zu! Da PV zudem bei der Proudktion gratis ist, sank der strompreis enorm!
Bei welchen 5 Bereich kann man etwas machen um mit der Flexibilität umzugehen?
siehe grafik:
zeigt auch die unterschiede dieser ressourcen, die lösung ist eine kombination aller ressourcen
WAS ist CCS
Carbon capture and storage. gitl als potentieller weg das 2° ziel bi s2050 zu erreichen. bzw ohne ccs gehts gar nicht
Was muss mit dem CO2 gemacht werden nach der Produktion beim CCS?
1. capture and compression
2. transport
3. geostorage
Wie wird CO2 aus dem Abgas gewonnen?
1. Methode post combustion method, co2 wird nach der verbrennung ausgelöst, dies ist eine mature technology
Wie wird CO2 aus dem Abgas gewonnen? 2. methode
oxy combustion methode:
verbrennung nur mit O2, damit das N2 nicht rausgefiltert werden muss. abgas wird wieder verwendet.
ist in pilotphase
Wie wird CO2 aus dem Abgas gewonnen? 2. methode
oxy combustion methode:
verbrennung nur mit O2, damit das N2 nicht rausgefiltert werden muss. abgas wird wieder verwendet.
ist in pilotphase
3. Methode um CO2 zu vermeiden
precombustion method: Brennstoff wird decarbonisiert bevor er verbrennt wird.
WElche Co2 transportmethoden gibt es?
mit pipeline (bevorzugt und matrue technology)
per ship wenn die speicherort sehr weit weg
Wie wird das CO2 dann gespeichert?
in geologischen speicherreservoiren: eine durchlässige schicht welche das co2 aufnimmt ist eingeschlossen zwischen zwei undruchlässigen schichten.
grafik: shale= schiefer
Was ist die optimale Tiefe für die CO2 speicherung?
ab 800 meter tiefe da dort co2 flüssig ist
Welche 3 Speicherarten gibt es?
1. Residual trapping
co2 bubbles in tiny rock pores
2. solubility trapping
co2 geht in lösung im vorhanden salzwasser, das wird dadurch schwerer und sinkt ab
3. mineral trapping
co2-reiche salzlösung interagiert mit dem gestein und bildet mineralien
Was ist HVDC
High Voltage Gleichstorm, sehr gut geeignet für lange übertrangungswege von strom!
Welche 4 Strategien hat siemens um die unterschiedlichen Challenges in dern Energiesystem der versch. länder zu bedienen?
1. green pioneers (in deutschland)
2. Traditionals (USA) muss einfach billig sein
3. Energy hungry (china südostasien) wollen einfach amount of energy erhöhen
4. export maximes
Was ist ein grosser neuer markt für siemens?
viele firmen bauen heute ihre eigenen kleinen kraftwerke
Wo wird am meisten geforscht?
am meisten in der förderung von öl und gas, dies für siemens auch sehr interessant da dort viel grosstechnische sachen gebraucht werden
aus diesem grund wurde auch rolls royce gekauft! um die drehenden teile wie turbinen und generatoren welche auch dort gebraucht werden zu bauen
Welche änderungen gab es bei mechanischen teile von früher zu heute?
früher sehr lange mit der gleichen last eine möglichst grosse effizienz z.b. dampfturbinen in akws. heute auch viele trubinen mit schnellen lastschwankungen (gaskraftwerke) grosser forschungspunkt bei siemens diese turbinen auch für stark schwankende lasten auszulegen --> auch z.t. learning by doing!!
Beispiel für indien: was wäre der biligste elektrizitätslieferant?
mikrogrids mit pv und speicher wären am billigsten, allerdings sehr viele jobs im kohlebranche, daher wird trotzdem extrem viel kohle gefördert
Wieso ist china immer noch für siemens interessant auch wenn in zukunft viel pv?
china ist ein zentralisierter staat wird also auf grosse kraftwerke setzen und nicht auf dezentralisierte auf privatdächern. grosse lösungen sind business von siemens
Myhen und Realität zur Energieeffizienz
grafik
Was ist eine CO2 Cost kurve?
Zeigt für verschiedene methoden die kosten und das einsparpotential auf für co2
briete des balkens wie viel co2 gespart werden kann höhe wie teuer es ist
Wie ist das reduktionspotential in der schweiz?
in der schweiz bis 2030 45% co2 reduktion möglich.
es gibt savings welche weniger als 100 euro pro tonne kosten, diese müssen gemacht werden, sind bottom up, müssten also von privaten und firmen gemacht werden
dann gibts savings mit kosen >100 euro, diese müssen mit top down levers erreicht werden
Welchen vorteil hat energiesparen?
bei häusern: geld fliesst zurück in die schweiz. geld für sanierungen gehen zu schweizer handwerker, wärmepumpen ebenfalls von schweizern hergestellt geld fleisst nicht mehr nach arabien
Was ist energy poverty?
auf dem Level des Haushalts:
- Kein zugang zu elektrizität und
- Es wird traditionell immer noch biomasse fürs kochen verwendet
Wie kann die Energy poverty in developping countries gelöst werden?
- Bilden der Kapazität durch internationale entwicklungszusammenarbeit
- Unterstützen der lokalen Banken durch regionale entwicklungsbanken um das investment zu fördern
- Transferiern des Knowhows und der Technologie von industrienationen zu entwicklungsländern
Konkret:
- support für off-grid solutions
- einkommen direkt zu den haushalten transferiern statt tiefe enrgiepreise zu subventionieren
- risk reduction for investments
wo wird am meisten co2 emmitiert
Transport 31%
Households 26%
Industry 25%
Wo geht bei einem Haushalt die meiste energie hin?
in Raumwärme
Wie sind investitionen in Energie chrakterisiert?
Hohe kosten am Anfang und danach sehr kleine benefits über eine lange zeitperiode. ca diese kleinen benefits noch diskontiert werden verschwinden sie nahezu.
Was sind rebound effects und welche drei arten gibt es?
Verringerung des energiekonsums an eienm ort führt zu einem anstieg des energiekonsums an einem anderen ort.
- direct rebound effect: Die gesparten kosten von der Energiereduktion führen zu einem anstieg des gebrauchs des selben typs an energie (man kauft ein energiesparendes dieselauto und fährt dann mehr auto
- indirect rebound effect: man spart an einem ort, kauft sich dann aber an einem anderen ort etwas energiebrauchendes. spart bei der heizuzng kauft aber einen neuen fernseher
- macroeconomic effect: besteuerung einer emmissionsreichen energie führt zu einer grösseren energiekosum über alles. bsp. steuern für emissionsreiche energien führen zu einem decrease des fuelgebrauchs dadurch werden die fossielen energieträger günstiger und das führt zu mehr gebrauch
Was sind Escos
Energy Service Companies
haushalte zahlen damit sie ihre energieeffizienz steigern können (auch firmen)
vorteil: verringerte Information und transaktionskosten für haushalte
was ist smart metering
misst den stromverbrauch und gibt im dem haushalt bekannt. kann dies dann anschauen. spielerische art strom zu sparen.
ziel: visibilität schaffen!
Was sind nudges?
nudges sind triggers für wünschenswerte änderung des verhaltens
eine option ist installiert aber der nutzer hat verschiedene optionen zur auswahl.
z.b. Choosing light bulbs. sind vorinstalliert aber man kann sie wechseln
