Janet Nagel
Energie- und Ressourceninnovation
Wegweiser zur Gestaltung der Energiewende
Inhalt
6
Vorwort
10
1 Grundlagen der Energiewirtschaft
14
1.1 Begriffe der Energiewirtschaft
14
1.1.1 Energie
15
1.1.2 Energieinhalt
17
1.1.3 Stufen der Energiebereitstellung
17
1.1.4 Begriffe der Leistung
21
1.1.5 Wirkungsgrad
29
1.2 Energiewirtschaft früher und heute
30
1.3 Die neuen Herausforderungen
48
1.3.1 Technologische Herausforderungen
49
1.3.2 Politische/ökonomische Herausforderungen
53
1.3.3 Soziale und gesellschaftliche Herausforderungen
58
1.4 Der deutsche Energiemarkt
61
1.5 Energiewirtschaft in der EU
74
2 Flexibilisierung der Energieerzeugung und des Energieverbrauchs
88
2.1 Betrachtung der erneuerbaren Energien unter Nachhaltigkeitsaspekten
88
2.1.1 Ökologische Aspekte erneuerbarer Energien
88
2.1.2 Ökonomische Aspekte erneuerbarer Energien
106
2.1.3 Soziale und politische Aspekte erneuerbarer Energien
111
2.2 Die Rolle der erneuerbaren und konventionellen Energien im Energiemarkt
113
2.2.1 Power-to-Heat (PtH)
117
2.2.2 Lastenteilung
120
2.2.3 Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
125
2.3 Volatile Energien und deren Potenziale in Deutschland
132
2.3.1 Windenergie
132
2.3.2 Solarenergie
138
2.3.3 Betrachtung der Gesamterzeugung aus Windenergie und Photovoltaik
147
2.4 Konzepte zur Homogenisierung der Lastgänge und des Bedarfs
151
2.4.1 Smart Meter
153
2.4.2 Smart Grid
162
3 Möglichkeiten neuer Technologien in den Zeiten volatiler Energieerzeugung
168
3.1 Energiespeicher und deren Möglichkeiten
168
3.1.1 Kategorisierung und Klassifizierung von Speichern
171
3.1.2 Vergleich technischer Eigenschaften von Stromspeichern
173
3.1.3 Wirtschaftliche Aspekte von Stromspeichern
179
3.1.4 Speichertechnologien
181
3.2 Virtuelle Kraftwerke (VK)
199
3.3 Die Bedeutung biogener Energieerzeugung
211
3.3.1 Anlagentechnologie für flexible Stromerzeugung
217
3.3.2 Deckung der Residuallast
222
3.3.3 Herausforderungen für den flexiblen Einsatz von Bioenergieanlagen
224
3.3.4 Marktwirtschaftliche Aspekte
229
4 E-Energy und Entscheidungsmodelle
244
4.1 Vernetztes Energiesystem
244
4.2 Umgang mit großen Datenmengen
260
4.3 Computermodelle im E-Energy-System
265
4.3.1 Überblick Bionik
266
4.3.2 Schwarmintelligenz
272
4.3.3 Neuronale Netze
291
4.3.4 Die Evolutionstheorie als Optimierungsprozess
297
4.3.5 Quantifizierung von Stabilität in Stromnetzen
315
5 Innovationsmanagement im Energiebereich
326
5.1 Innovationsstrategie – die Einführung
333
5.1.1 Beispiel der innovativen Produktion von Biokraftstoffen, Firma VERBIO Vereinigte Bioenergie AG
336
5.1.2 Beispiel der Entwicklung eines innovativen Verfahrens für Biokraftstoff, Firma Clariant
345
5.2 Innovationsstrategie – die Theorie
348
5.2.1 Strategien der Zeitpunktwahl
349
5.2.2 Strategien der Technologiebeschaffung
352
5.2.3 Strategien der Technologieverwertung
355
5.2.4 Strategien des Innovationsimpulses
357
5.3 Innovationsstrategie am Beispiel von Biokraftstoffen aus Lignocellulose-Resstoffen
359
5.3.1 Innovationsstrategie Firma VERBIO
359
5.3.2 Innovationsstrategie Firma Clariant
362
5.3.3 Fazit der Innovationsstrategie
364
5.4 Innovationen voranbringen
370
5.4.1 Messung des Erfolgs im Innovationsprozess
371
5.4.2 Die Innovationsfähigkeit
374
5.4.3 Energiewende – Innovationsmotor für Deutschland
381
5.4.4 Komplexe Innovation im Rahmen der Energiewende
384
Literatur
388
Stichwortverzeichnis
416
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