Aktualisiert: 2020-08-05
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Hybridnetze für die Energiewende – Forschungsfragen aus Sicht der IKT
Verleger: Deutsche Akademie der Technikwissenschaften
- Verlagsname acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V.
- Straße Karolinenplatz 4
- PLZ 80333
- Ort München
- Orts Ergänzung -Maxvorstadt
- Telefonnummer +49 (030) 2063096-26 (Veronika Dilong)
- Email E-Mail anzeigen
- Web http://www.acatech.de
- Faxnummer +49 (030) 2063096-36 (Selina Byfield)
- ISBNPrefix 978-3-942044,978-3-9817048
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Verlagsdaten
Innovationspotenziale der Quantentechnologien der zweiten Generation
Machine Learning in der Medizintechnik
Die neue Medical Device Regulation
European Public Sphere
Innovationsindikator 2017
Deutschland gehört zu den innovationsstärksten Ländern der Welt, kann sich von Ländern wie den USA, Großbritannien und Südkorea aber nicht abheben.
Zu diesem Ergebnis kommt der Innovationsindikator 2017. Bei der Verbreitung der Digitalisierung liegt Deutschland sogar deutlich hinter anderen Industrienationen zurück, wie der Digitalisierungsindikator zeigt, der für diesen Bericht eigens erstellt wurde. Besonders groß ist der Abstand zu Großbritannien und den USA. Handlungsbedarf für Deutschland besteht dabei insbesondere für die Bereiche Forschung und Technologie, Bildung, Infrastruktur und Staat.
Die Studie vergleicht die Innovationsorientierung und -fähigkeit von 35 führenden Volkswirtschaften und formuliert Handlungsempfehlungen, wie die deutsche Wettbewerbsfähigkeit gestärkt werden kann.
Im Fokus des diesjährigen Innovationsindikators steht die digitale Transformation. Um die Chancen und Innovationsmöglichkeiten der Digitalisierung nutzen zu können, müssen diese von den Akteuren der deutschen Wirtschaft, Politik und Gesellschaft aktiv gestaltet werden. Aus- und Weiterbildung, IT-Sicherheit und neue Geschäftsmodelle sind hierbei zentrale Herausforderungen. Gerade kleine und mittlere Unternehmen haben in diesem Kontext noch Nachholbedarf.
Der Innovationsindikator ist eine regelmäßige vergleichende Studie zur Innovationsstärke und im Jahr 2000 zum ersten Mal erschienen. Er erfasst die Innovationsbedingungen am Wirtschaftsstandort Deutschland und vergleicht sie in einem Ranking in den Bereichen Wirtschaft, Wissenschaft, Bildung, Staat und Gesellschaft sowie in einem Gesamtindikator mit den weltweit führenden Industrieländern und aufstrebenden Staaten. Auf diese Weise entsteht eine Grundlage für innovationspolitische Entscheidungen. Der Innovationsindikator ist eine Kooperation von acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und dem BDI. Die Studie wird vom Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW) erstellt.
Aktualisiert: 2021-07-22
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Sektorkopplung – Untersuchungen und Überlegungen zur Entwicklung eines integrierten Energiesystems
Obwohl Windkraft und Photovoltaik in den vergangenen Jahren stark ausgebaut wurden, basiert die Energieversorgung in Deutschland noch zu etwa 80 Prozent auf fossilen Energieträgern. Wie das bisherige Energiesystem funktioniert, hat die Arbeitsgruppe „Sektorkopplung“ zunächst in dieser Analyse betrachtet. Darauf aufbauend zeigt sie auf, wie das Energiesystem der Zukunft gestaltet werden sollte, damit es die Klimaschutzziele erreicht und gleichzeitig versorgungssicher bleibt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bewerten die technischen Optionen und deren Entwicklungspotenziale in allen Anwendungsbereichen. Darüber hinaus haben sie ausgewählte Energieszenarien verglichen und untersucht, welche Bedeutung diese der Sektorkopplung beimessen.
Herzstück der ESYS-Analyse sind die Berechnungen, die mit dem Optimierungsmodell REMod-D des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE durchgeführt wurden. In diesen Modellrechnungen haben die ESYS-Fachleute Zusammenhänge und Abhängigkeiten analysiert, die sich aus der zeitgerechten Erreichung der Klimaschutzziele ergeben. Die Ergebnisse wurden dahingehend ausgewertet, welche Auswirkungen einzelne Parameter und unterschiedliche technologische Strategien auf die Entwicklung des gesamten Energiesystems haben. Außerdem haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ökonomische und gesellschaftliche Aspekte sowie rechtliche Rahmenbedingungen der Sektorkopplung in der Analyse ausgewertet und Vorschläge für politische Steuerungselemente entwickelt.
Aktualisiert: 2018-11-01
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Pfadabhängigkeiten in der Energiewende
Im Verkehrssektor sind die Emissionen in den letzten Jahren gestiegen statt gesunken. Um die Luft in den Städten kurzfristig zu verbessern, stellt die Bundesregierung Kommunen in einem Sofortprogramm derzeit eine Milliarde Euro für Mobilitätsprojekte bereit. Doch wie legt man sich langfristig auf neue Wege fest? Müssen jetzt schon Entscheidungen für Pfade getroffen werden, die möglicherweise später nur schwer verlassen werden können? In diesem Fall entstehen Pfadabhängigkeiten. Zwei wichtige Kriterien für eine Entscheidungsfindung sind grundsätzlich der Zeitpunkt und die Anpassungsfähigkeit. In der Analyse Pfadabhängigkeiten in der Energiewende. Das Beispiel Mobilität beschreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie man mit diesen Kriterien umgehen kann.
Dargestellt wird, wie Entscheidungsstrategien die Kommunal- und Bundesspolitiker bei der Gestaltung eines zukunftsfähigen Mobilitätssystems und beim Umbau der Energieversorgung unterstützen. Am Beispiel kommunaler Flottenumbau wird verdeutlicht, wie sie Lösungen bewusst auswählen und dabei trotzdem flexibel bleiben können. Dies hilft, Pfadabhängigkeiten frühzeitig zu erkennen und zu bewerten.
Aktualisiert: 2021-01-21
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Industrie 4.0
Das Energiesystem resilient gestalten
In der Analyse hat die ESYS-Arbeitsgruppe sechs denkbare Szenarien entwickelt. Sie veranschaulichen beispielhaft, wie Einzelereignisse Kettenreaktionen auslösen und den Erfolg der Energiewende gefährden können. Die Energieversorgung kann etwa durch Hackerangriffe, Anschläge oder Wetterextreme bedroht werden. Sollte es irgendwann nicht mehr genug Metalle am Weltmarkt geben, könnte die Energiewende ins Stocken geraten, weil Erneuerbare-Energieanlagen, Speicher und Netze dann nicht mehr ausgebaut werden können. Auch unklare politische Rahmenbedingungen, falsche Investitionsanreize und schwindende Akzeptanz bei der Bevölkerung könnten die Energiewende ausbremsen.
Die Analyse zeigt politische Gestaltungsspielräume auf, um das Energiesystem frühzeitig gegen derartige Risiken zu wappnen und es so resilient zu machen, dass es auch bei Störungen funktionsfähig bleibt und aus Krisen lernen kann.
Aktualisiert: 2018-02-19
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Zellproduktion in Deutschland
Rechtliche Rahmenbedingungen für die Reform der Förderung erneuerbarer Energien in Deutschland
"Rechtliche Rahmenbedingungen für die Reform der Förderung erneuerbarer Energien in Deutschland" ist eine Analyse aus der Schriftreihe Energiesysteme der Zukunft. Die Analyse erklärt die rechtlichen Rahmenbedingungen, die der Gesetzgeber bei einer Reform zu beachten hat. Diese lassen sich in Fragen des europäischen Wettbewerbsrechts, des Beihilferechts, des Vertrauensschutzes und des internationalen Investitionsrechts unterscheiden.
Energiesysteme der Zukunft ist ein Projekt von:
Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften
Union der deutschen Akademien der Wissenschaften
Aktualisiert: 2018-07-13
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Aspekte der Energiewende aus sozialwissenschaftlicher Perspektive
80 Prozent weniger Kohlendioxid-Ausstoß bis zum Jahr 2050; Stromtransport von den Windkraftanlagen an der Küste zu den Verbrauchszentren in Süddeutschland; Halbierung des Primärenergieverbrauchs: Diese energiepolitischen Ziele lassen sich nur erreichen, wenn die Bürger sie nicht nur mittragen, sondern als Verbraucher und Investoren auch unterstützen. Deren Zustimmung hängt auch davon ab, ob die Energiewende sozialverträglich, gerecht und akzeptabel gestaltet wird. Doch wie kann das gelingen?
Die Analyse des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ beleuchtet die Rolle der Bürger und Verbraucher bei der Umsetzung der Energiewende und fasst wichtige Erkenntnisse der sozialwissenschaftlichen Forschung zusammen. Aus Perspektive der Verhaltensökonomik werden Anreize vorgestellt, mit denen Verbraucher zum Energiesparen motiviert werden können. Am Beispiel der sogenannten „Energiearmut“ erörtern die Autoren mögliche Folgen energetischer Sanierungen für die Stadtentwicklung. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Einbindung von Anwohnern und Betroffenen in Planungs- und Entscheidungsprozesse der Energiewende durch eine offene Chancen-Risiko-Kommunikation sowie transparente Beteiligungsverfahren.
Aktualisiert: 2018-02-19
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Rohstoffe für die Energieversorgung der Zukunft
Für den Ausbau moderner Energietechnologien werden immer mehr Metalle benötigt, doch auch auf fossile Rohstoffe und Biomasse können wir in naher Zukunft nicht vollständig verzichten. Reichen die Vorkommen zur Umsetzung der Energiewende aus? Die Analyse des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) kommt zu dem Ergebnis, dass geologisch gesehen genügend Rohstoffe zur Verfügung stehen. Die Herausforderung besteht jedoch darin, die Versorgung sicher, bezahlbar sowie umwelt- und sozialverträglich zu gestalten.
Die Analyse erläutert die Wirkmechanismen auf den globalen Rohstoffmärkten und identifiziert Versorgungsrisiken. Dazu zählen zum Beispiel plötzliche Nachfrageschübe auf den internationalen Märkten sowie die ungleiche Verteilung der Rohstoffvorkommen auf der Welt.
Daran anschließend liefert die Analyse Ansätze, um Warnsignale für potenzielle Rohstoffengpässe rechtzeitig zu erkennen, Ausweichstrategien zu entwickeln und die Rohstoffversorgung für die Energiewende zu sichern. So kann zum Beispiel der Ausbau des Recyclings dazu beitragen, die Abhängigkeit von Metallimporten zu reduzieren. Im Bergbau wiederum gilt es, innovative Technologien zu entwickeln, um die Erkundung und Nutzung der Lagerstätten zu verbessern. Durch die Festlegung verbindlicher Umwelt- und Sozialstandards könnte die Rohstoffgewinnung darüber hinaus nachhaltiger erfolgen.
Die Analyse beleuchtet außerdem die Bedeutung der Bioenergie und fossiler Rohstoffe wie Erdöl und Erdgas für die Energiewende. Die Autoren beschreiben, welche Vor- und Nachteile diese Energieträger mit sich bringen und durch welche Maßnahmen Umweltbelastungen wie Treibhausgasemissionen reduziert werden können.
Angerer et al.: Rohstoffe für die Energieversorgung der Zukunft: Geologie – Märkte – Umwelteinflüsse (Analyse aus der Schriftenreihe Energiesysteme der Zukunft), München 2016. ISBN: 978-3-9817048-6-0
Aktualisiert: 2018-07-20
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Priorisierung der Ziele
Künftig soll die Energieversorgung in Deutschland ohne Kernenergie auskommen, nachhaltiger werden und dabei sicher und bezahlbar bleiben. Mit Blick auf diesen Transformationsprozess identifiziert die Publikation des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) Zielkonflikte, die aus Sicht der Autoren den Erfolg der Energiewende gefährden könnten.
Nach ihrer Einschätzung sind Zielarchitektur und Maßnahmenkatalog im gegenwärtigen Energiekonzept nicht hinreichend konsistent beziehungsweise kongruent. Daraus ergeben sich vier wesentliche Anforderungen für die weitere Gestaltung der Energiewende:
Bei mehreren und vor allem bei konkurrierenden Zielen ist eine klare Priorisierung erforderlich, bevor entsprechende Maßnahmen zur Erreichung der Ziele eingeleitet werden.
Dabei ist klar zwischen Zielen und Maßnahmen zu unterscheiden. Beispielsweise ist der Ausbau der erneuerbaren Energien kein Ziel an sich, sondern eine Maßnahme, um den Klimaschutz zu verbessern.
Zielpriorisierung und Maßnahmenportfolio sollten flexibel gehandhabt werden, um die Energiewende voranzubringen – trotz sich ändernder Randbedingungen.
Die Priorisierung der Ziele und ihr Zusammenhang mit dem Maßnahmenkatalog sollten in der Öffentlichkeit transparent dargestellt werden.
Die Autoren betrachten den Ausstieg aus der Kernenergie als gesetzt und konzentrieren sich in ihrer Analyse auf verschiedene Möglichkeiten, die drei Hauptziele der Energiewende – Klima- und Umweltverträglichkeit, Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit – zu priorisieren. Daneben diskutieren sie die Ziele Sozialverträglichkeit und Akzeptanz, Ressourcenschonung sowie globale Verantwortung.
Aktualisiert: 2018-07-20
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Flexibilitätskonzepte für die Stromversorgung 2050
Als Beitrag zum globalen Klimaschutz soll die Stromversorgung in Deutschland überwiegend auf erneuerbare Energien umgestellt werden. Die Analyse aus der Schriftenreihe „Energiesysteme der Zukunft“ zeigt Möglichkeiten auf, wie das System gestaltet werden kann. Mehr als 100 Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft haben ihre Expertise eingebracht.
Wind- und Photovoltaikstrom schwanken in Abhängigkeit vom Wetter. Sogenannte Flexibilitätstechnologien müssen solche Schwankungen ausgleichen. Pumpspeicherkraftwerke leisten heute schon einen Beitrag zur Systemstabilität. Künftig können aber auch Batterien von Elektroautos dann aufgeladen werden, wenn es einen Stromüberschuss gibt. Über längere Zeiträume ließe sich Strom durch die Umwandlung in Wasserstoff oder synthetisches Erdgas speichern. Flexible Kraftwerke können mit Biogas oder Erdwärme betrieben werden und auch die Solarthermie ist in Kombination mit Wärmespeichern eine Alternative.
Wovon also hängt es ab, welche Flexibilitätstechnologien in welchem Umfang zum Einsatz kommen? Welche politisch-gesellschaftlichen Rahmenbedingungen beeinflussen die Zusammensetzung des Stromversorgungssystems und welche Kosten sind damit jeweils verbunden? Die Analyse gibt Antworten auf diese Fragen und stellt verschiedene Optionen für eine emissionsarme Stromversorgung im Jahr 2050 vor. Die Methodik, die Technologien, Szenarienauswahl und Systemzusammenhänge sind ausführlich beschrieben.
Aktualisiert: 2018-02-19
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Wechselwirkungen im Energiesystem
Im Zuge der Energiewende soll in Deutschland eine nachhaltige Energieversorgung aufgebaut werden, die sowohl sicher als auch bezahlbar bleibt. Politische Maßnahmen zur Umsetzung dieses Transformationsprozesses haben jedoch häufig nicht beabsichtigte Effekte.
Die Analyse „Wechselwirkungen im Energiesystem“ zeigt Wirkmechanismen im Energiesystem anhand ausgewählter Beispiele auf. Die entstehenden Effekte werden erläutert und im Sinne der energiepolitischen Ziele Nachhaltigkeit, Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit analysiert.
Aktualisiert: 2018-07-20
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Zur Interpretation von Energieszenarien
Energieszenarien können in der Diskussion zur Energiewende Orientierung bieten und Entscheidungen unterstützen. Fehlende Transparenz sowie die Vielzahl und Heterogenität der verfügbaren Szenariostudien erschweren es jedoch, sie angemessen zu interpretieren und zu bewerten. Die Analyse „Zur Interpretation von Energieszenarien“ bietet hierfür eine Hilfestellung an.
Im ersten Teil nehmen die Autoren grundlegende begriffliche und methodische Klärungen vor: Es wird skizziert, wie Energieszenarien definiert werden, welche Chancen sie bieten und welche Grenzen ihrer Aussagekraft gesetzt sind.
Auf dieser Grundlage werden im zweiten Teil wichtige Funktionen und Anwendungen von Energieszenarien dargestellt. So kann etwa mit Hilfe von Szenarien versucht werden, die Effekte einer politischen Maßnahme zu analysieren oder sogenannte robuste Maßnahmen zu identifizieren, die unter jeder möglichen zukünftigen Entwicklung sinnvoll sind.
Aktualisiert: 2018-07-20
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Hybridnetze für die Energiewende – Forschungsfragen aus Sicht der IKT
Oben: Publikationen von Deutsche Akademie der Technikwissenschaften
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- Deutsche Arb.-Gemeinsch. f. Jugendzahnpflege
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Qualität bei Verlagen wie zum Beispiel bei Deutsche Akademie der Technikwissenschaften
Wie die oben genannten Verlage legt auch Deutsche Akademie der Technikwissenschaften besonderes Augenmerk auf die inhaltliche Qualität der Veröffentlichungen. Für die Nutzer von buch-findr.de: Sie sind Leseratte oder Erstleser? Benötigen ein Sprachbuch oder möchten die Gedanken bei einem Roman schweifen lassen? Sie sind musikinteressiert oder suchen ein Kinderbuch? Viele Verlage mit ihren breit aufgestellten Sortimenten bieten für alle Lese- und Hör-Gelegenheiten das richtige Werk. Sie finden neben