Es kann davon ausgegangen werden, dass sich die Erdbevölkerung bis Ende dieses Jahrhunderts verdoppeln wird. Der Energiebedarf wird sehr wahrscheinlich um mehr als das Doppelte steigen, da der Bevölkerungszuwachs ausschließlich in Entwicklungsländern stattfindet, wo bekanntlich ein erheblicher Bedarf an Energie besteht. Die Prognosen gehen daher von einer Zunahme der Energie aus, die unseren heutigen Verbrauch um das 2- bis 3- Fache übersteigt. Vor dem Hintergrund, dass die Energieoptionen – Rohöl, Erdgas, Uran – in diesem Jahrhundert nahezu aufgebraucht sein werden, gewinnen zunehmend die erneuerbaren Energien an Bedeutung. Die Wasserkraft ist dabei weltweit die bedeutendste regenerative Energiequelle. Die Planungen sehen vor, dass sich die Wasserkraftnutzung bis zum Jahr 2050 verdoppeln wird. / It can be expected that the world population will double by the end of this century. The energy demand will very probably increase even more significantly, as the population is increasing exclusively in the developing countries, where an extreme energy demand is already known to exist. Three to four times the present energy demand is predicted. When it is considered that crude oil, natural gas and uranium resources will be practically exhausted during the coming century, renewable energies become more and more important. Hydropower is worldwide the leading renewable energy source. It is planned to double the use of hydropower by the year 2050.

Die ständige Verfügbarkeit der „Edelenergie“ Strom wird von Wirtschaft und Haushalt als selbstverständlich vorausgesetzt. Mit dem Einbinden von immer mehr dezentralen Stromerzeugern, die Strom vor allem aus regenerativen Energieträgern erzeugen, muss die Fahrweise des auf große zentrale Kraftwerke orientierten Elektroenergiesystems überdacht werden. Eine dabei mögliche Strategie können „virtuelle Kraftwerke“ (VKW) sein, die als ein intelligenter Verbund kleinerer Einheiten in zentrale Systeme eingefügt werden können. Dabei treten technische und organisatorische Probleme auf, die im vorliegenden Beitrag aus der Sicht der Forschungsergebnisse eines DFG-Graduiertenkollegs behandelt werden. / The uninterrupted availability of electric power is taken for granted by industrial and household users. The strategy for operation of a centralised power system based on high-capacity power stations, however, needs to be revised, as more and more decentralised units, above all installations using renewable resources, are integrated into the system. “Virtual power plants” (VPP), where several smaller power generators of different types are managed as a whole, are able to contribute to a new strategy. This paper reports on some of the technical and organisational problems which have been solved through the research work of a graduate college of the German Research Foundation (DFG).

Die Erhöhung der Prozessparameter Druck und Temperatur bietet das größte Potenzial für die Effizienzsteigerung von Kraftwerksanlagen. Sie ist jedoch eng an die Werkstoffentwicklung gebunden, da die thermischen und mechanischen Beanspruchungen für eine geforderte Bauteillebensdauer bis an die Grenzbeanspruchbarkeit des Werkstoffes gehen. Um eine sichere Auslegung zu gewährleisten und dennoch eine optimale Werkstoffauslastung zu erreichen, wird weltweit an der Weiterentwicklung der Berechnungsverfahren für komplexe Beanspruchungen gearbeitet, so auch im Institut für Energietechnik der TU Dresden. Ein Forschungsschwerpunkt liegt dabei auf dem Gebiet der thermisch-mechanischen Ermüdung. Aber auch der Betrieb von Anlagen der Hochtemperatur-Energietechnik beeinflusst deren Sicherheit und Verfügbarkeit. Diesbezüglich werden im Beitrag einige Aspekte angerissen. / Raising of the process parame- ters pressure and temperature offers the greatest potential for increased power station effi- ciency. However, this is closely dependent on materials devel- opment, as thermal and mechanical stresses over the required service life approach the stress limits of the materi- als. In order to ensure safe designs, but at the same time to optimise material utilisation, the permanent enhancement of design procedures for complex stresses is a subject for R&D worldwide, including the Institute of Power Engineering of the TU Dresden. Here, ther- mal-mechanical fatigue at high temperatures is the main focus of research. But power station operation similarly influences safety and availability. Corresponding aspects are also touched upon in the paper.

Das „CO2-freie“ Kraftwerk ist in den Medien ein viel strapaziertes Schlagwort. Dieser Beitrag zeigt, welche Anstrengungen derzeit unternommen werden, um das Hauptreaktionsprodukt der Braunkohlenverbrennung, das Kohlendioxid, nicht in die Atmosphäre abzugeben, sondern es für eine unterirdische Lagerung aufzubereiten, welche Strategien dabei verfolgt und Technologien bemüht werden müssen und dass „CO2-frei“ noch lange nicht CO2-frei ist. Erforschen, Beherrschen und Gestalten von Verbrennungsvorgängen mit reinem Sauerstoff, Nachempfinden mittels Simulation, Behandlung und Reinigung der dabei entstandenen Rauchgase und die Zusammenführung dieser Teilschritte zu einer stimmigen, effektiven Prozesskette sind Aufgaben, die es unter der Maßgabe der Sicherung eines bezahlbaren Strompreises zu lösen gilt. / The ‘CO2-free’ power station is a frequently encountered keyword in the media. This paper highlights the efforts which are being undertaken at TU Dresden to avoid carbon dioxide emissions into the atmosphere and, instead, to store it safely under ground. The handling of combustion with pure oxygen, simulation of the processes and cleaning of the exhaust gases are steps which need to be linked into a functional process chain for further evaluation. It is shown that this research is necessary in order to keep ‘CO2-free’ electricity affordable.

Die absorptive Gasreinigung ist eine gute Möglichkeit, um den CO2-Ausstoß von Kraftwerken zu senken. In diesem Beitrag werden das neue Waschmittel GenosorbN und die Ergebnisse erster damit durchgeführter Versuchsreihen vorgestellt. Es wird diskutiert, welche CO2- Abscheiderate zukünftig angestrebt werden sollte. / Absorptive gas purification is one good possibility to reduce the CO2 output of a power station. This contribution presents the new absorbent GenosorbN, with the results of initial experimental series. The degree of elimination to be targeted for the future is discussed.

In der intensiv geführten Diskussion um eine nachhaltige Energiestrategie spielt international die Kernenergie eine zentrale Rolle. Sie wird als ein substanzieller Bestandteil in einem ausgewogenen Energiemix gesehen. Kernenergie ist sicher, zuverlässig, ressourcenschonend und CO2-frei. Fast alle technisch hoch entwickelten Länder planen bzw. realisieren den Neubau von modernen Kernkraftwerken. Die technologisch auf diesem Gebiet führenden Nationen haben sich zu einer Interessengemeinschaft zusammengeschlossen, die es sich zum Ziel gestellt hat, die Kernkraftwerke der nächsten Generation zu entwickeln. Deutschland ist noch nicht dabei. / The intensive discussion regarding a sustainable energy strategy is focused centrally on the international role of nuclear energy. Nuclear energy is considered a substantial component in a balanced energy mix. It is safe and reliable, saves resources and produces no CO2. Almost all technologically highly developed countries are planning or building new modern nuclear power stations. The technology leaders in this field have formed a pool aimed at developing nuclear power stations of the next generation. Germany has not yet joined this pool.

Die Entflechtung der Netze von den liberalisierten Bereichen der Energieversorgungsunternehmen (EVU) spiegelt sich in der Staatsaufsicht wider: Die liberalisierten Tätigkeitsbereiche werden dem freien Spiel der Kräfte ausgesetzt und unterliegen im Falle von Marktmacht der kartellrechtlichen Missbrauchsaufsicht. Demgegenüber wird der Netzbetrieb vollumfänglich und ausschließlich durch die Regulierungsbehörden überwacht. Trotz wesentlicher Unterschiede haben beide Formen der Staatsaufsicht die Funktion, unternehmerisches Handeln derart zu lenken, dass ein effektiver Wettbewerb im Energiemarkt möglich ist. Mit dem Ziel der Wettbewerbsförderung wird das Energierecht ständig Reformplänen unterzogen, ohne dass der Verordnungsgeber bereits bestehenden Konkretisierungsaufträgen umfassend nachkommen konnte. Unter Berücksichtigung der ausstehenden Rechtsverordnungen müssen Reformen ein angemessenes Verhältnis von staatlicher Steuerung und unternehmerischer Freiheit beachten. / Government supervision reflects the ongoing segregation of the distribution networks from the liberalised sectors of the power supply industry: The latter are exposed to full competition and are subject to the control of abusive practices by competition authorities. The networks, however, are controlled fully and exclusively by regulatory authorities. Despite their substantial differences, both forms of supervision are aimed at directing business activities to ensure effective competition on the energy markets. To promote competition, energy law is undergoing constant reform, but the required ordinances are yet to be enacted. New reform ideas should consider the outstanding ordinances and maintain an appropriate balance between government supervision and corporate freedom.

Die vorliegende Arbeit analysiert Marktmachtaspekte und die Preisbildung auf dem deutschen Elektrizitätsgroßhandelsmarkt. Der deutsche Elektrizitätsmarkt wird laut Bundeskartellamt von vier Anbietern dominiert, welche nahezu 90 % der Erzeugungskapazitäten besitzen. Dabei bilden die zwei größten Anbieter allein ein Duopol mit knapp 60 % Marktanteil. Die bisher vorliegenden Studien legen nahe, dass diese Marktmacht zu überhöhten Verbraucherpreisen führt. Dieser Beitrag weist anhand mehrerer Modelle nach, dass die deutschen Elektrizitätsmärkte nicht ausreichend wettbewerblich strukturiert sind. Angesichts des unzureichenden Wettbewerbs auf den deutschen Elektrizitätsmärkten sind eine stärkere ordnungspolitische Ausrichtung der Energiepolitik sowie eine aktive Wettbewerbspolitik in diesem Bereich anzuraten. / This paper analyses price formation and market power on Germany’s wholesale electricity markets. Electricity generation in Germany is dominated by a duopoly with a market share of about 60 %, while the four largest suppliers own about 90 % of the generation capacity. The few existing studies of wholesale electricity prices suggest that such market dominance leads to prices out of line with competitive market outcomes. Several quantitative models are developed here and reveal an insufficient level of competition in generation and trading. It can be concluded that the German electricity sector requires a more robust competitive market structure, accompanied by corresponding improvements in regulatory policies.

Die energetische Nutzung von Biomasse ist ein wichtiger Beitrag zur Reduktion der CO2- Emissionen. Wärmeerzeugung und gekoppelte Wärme- und Stromerzeugung sind dafür die effektivsten Technologien. Dabei spielt die Erzeugung und Nutzung von Brenngasen aus Biomasse eine große Rolle. Die inzwischen weit verbreitete biologische Gaserzeugung produziert sogenanntes Biogas. Die Forschung konzentriert sich hierbei derzeit unter anderem auf Grundlagen für die Optimierung der Betriebsführung. Aber auch mit thermochemischen Verfahren („Vergasung“) wird Brenngas erzeugt. Einer der Forschungsschwerpunkte dabei ist die angemessene Reinigung des Gases von Teeren und Stäuben. Die Brenngase können dann in herkömmlichen, wenn auch angepassten Verbrennungsmotoren im Zusammenhang mit Generatoren zur Stromerzeugung genutzt werden oder nach einem weiteren Umwandlungsschritt als Erdgasersatz Verwendung finden. / The utilisation of biomass as an energy supply is an important contribution to the reduction of greenhouse emissions. Heat supplies and combined heat and power generation are the most effective technologies from an energetic point of view. In most cases, conversion of solid biomass to a gaseous fuel is an important technological step. Gas generation by biological processes (“biogas”) has been increasing rapidly in recent times. Research in this field is concentrated on improving and automating process operation. Gaseous fuel from biomass can also be generated by thermochemical processes (“gasification”). Research is here focussed on the cleaning of tars and dusts from the gas, for example. The gaseous fuels can then be used in adapted internal combustion engines in combination with electricity generators.

Energy awareness of database systems has emerged as a critical research topic, since energy consumption is becoming a major limiter for their scalability. Recent energy-related hardware developments trend towards offering more and more configuration opportunities for the software to control its own energy consumption. Existing research so far mainly focused on leveraging this configuration spectrum to find the most energy-efficient configuration for specific operators or entire queries. In this demo, we introduce the concept of energy elasticity and propose the energy-control loop as an implementation of this concept. Energy elasticity refers to the ability of software to behave energy-proportional and energy-efficient at the same time while maintaining a certain quality of service. Thus, our system does not draw the least energy possible but the least energy necessary to still perform reasonably. We demonstrate our overall approach using a rich interactive GUI to give attendees the opportunity to learn more about our concept.