Smart electricity networks based on large integration of renewable sources and distributed generation

Das Grünbuch 2006 der Europäischen Kommission "Eine Europäische Strategie für nachhaltige, wettbewerbsfähige und sichere Energie" unterstreicht, dass Europa in ein neues Energie-Zeitalter eingetreten ist. Die vorrangigen Ziele europäischer Energiepolitik müssen Nachhaltigkeit, Wettbewerbsfähigkeit und Versorgungssicherheit sein, wobei sie eine zusammenhängende und logische Menge von Taktiken und Maßnahmen benötigt, um diese Ziele zu erreichen. Die Strommärkte und Verbundnetze Europas bilden das Kernstück unseres Energiesystems und müssen sich weiterentwickeln, um den neuen Anforderungen zu entsprechen. Die europäischen Stromnetze haben die lebenswichtigen Verbindungen zwischen Stromproduzenten und Verbrauchern mit großem Erfolg seit vielen Jahrzehnten gesichert. Die grundlegende Struktur dieser Netze ist entwickelt worden, um die Bedürfnisse großer, überwiegend auf Kohle aufgebauten Herstellungstechnologien zu befriedigen, die sich entfernt von den Verbraucherzentren befinden. Die Energieprobleme, denen Europa jetzt gegenübersteht, ändern die Stromerzeugungslandschaft in zwei Gesichtspunkten: die Notwendigkeit für saubere Kraftwerkstechnologien verbunden mit erheblich verbesserten Wirkungsgraden auf der Verbraucherseite wird es Kunden ermöglichen, mit den Netzen viel interaktiver zu arbeiten; andererseits müssen die zukünftigen europaweiten Stromnetze allen Verbrauchern eine höchst zuverlässige, preiswerte Energiezufuhr bereitstellen, wobei sowohl die Nutzung von großen zentralisierten Kraftwerken als auch kleineren lokalen Energiequellen überall in Europa ausgeschöpft werden müssen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Informationen, die in dieser Arbeit dargestellt werden, auf aktuellen Fragen mit großem Einfluss auf die gegenwärtigen technischen und wirtschaftspolitischen Diskussionen basieren. Der Autor hat während der letzten Jahre viele der hier vorgestellten Schlussfolgerungen und Empfehlungen mit Vertretern der Kraftwerksindustrie, Betreibern von Stromnetzen und Versorgungsbetrieben, Forschungsgremien und den Regulierungsstellen diskutiert. Die folgenden Absätze fassen die Hauptergebnisse zusammen: Diese Arbeit definiert das neue Konzept, das auf mehr verbraucherorientierten Netzen basiert, und untersucht die Notwendigkeiten sowie die Vorteile und die Hindernisse für den Übergang auf ein mögliches neues Modell für Europa: die intelligenten Stromnetze basierend auf starker Integration erneuerbarer Quellen und lokalen Kleinkraftwerken. Das neue Modell wird als eine grundlegende Änderung dargestellt, die sich deutlich auf Netzentwurf und -steuerung auswirken wird. Sie fordert ein europäisches Stromnetz mit den folgenden Merkmalen: – Flexibel: es erfüllt die Bedürfnisse der Kunden, indem es auf Änderungen und neue Forderungen eingehen kann – Zugänglich: es gestattet den Verbindungszugang aller Netzbenutzer besonders für erneuerbare Energiequellen und lokale Stromerzeugung mit hohem Wirkungsgrad sowie ohne oder mit niedrigen Kohlendioxidemissionen – Zuverlässig: es verbessert und garantiert die Sicherheit und Qualität der Versorgung mit den Forderungen des digitalen Zeitalters mit Reaktionsmöglichkeiten gegen Gefahren und Unsicherheiten – Wirtschaftlich: es garantiert höchste Wirtschaftlichkeit durch Innovation, effizientes Energiemanagement und liefert „gleiche Ausgangsbedingungen“ für Wettbewerb und Regulierung. Es beinhaltet die neuesten Technologien, um Erfolg zu gewährleisten, während es die Flexibilität behält, sich an weitere Entwicklungen anzupassen und fordert daher ein zuversichtliches Programm für Forschung, Entwicklung und Demonstration, das einen Kurs im Hinblick auf ein Stromversorgungsnetz entwirft, welches die Bedürfnisse der Zukunft Europas befriedigt: – Netztechnologien, die die Stromübertragung verbessern und Energieverluste verringern, werden die Effizienz der Versorgung erhöhen, während neue Leistungselektronik die Versorgungsqualität verbessern wird. Es wird ein Werkzeugkasten erprobter technischer Lösungen geschaffen werden, der schnell und wirtschaftlich eingesetzt werden kann, so dass bestehende Netze Stromeinleitungen von allen Energieressourcen aufnehmen können. – Fortschritte bei Simulationsprogrammen wird die Einführung innovativer Technologien in die praktische Anwendung zum Vorteil sowohl der Kunden als auch der Versorger stark unterstützen. Sie werden das erfolgreiche Anpassen neuer und alter Ausführungen der Netzkomponenten gewährleisten, um die Funktion von Automatisierungs- und Regelungsanordnungen zu garantieren. – Harmonisierung der ordnungspolitischen und kommerziellen Rahmen in Europa, um grenzüberschreitenden Handel von sowohl Energie als auch Netzdienstleistungen zu erleichtern; damit muss eine Vielzahl von Einsatzsituationen gewährleistet werden. Gemeinsame technische Normen und Protokolle müssen eingeführt werden, um offenen Zugang zu gewährleisten und den Einsatz der Ausrüstung eines jeden Herstellers zu ermöglichen. – Entwicklungen in Nachrichtentechnik, Mess- und Handelssystemen werden auf allen Ebenen neue Möglichkeiten eröffnen, auf Grund von Signalen des Marktes frühzeitig technische und kommerzielle Wirkungsgrade zu verbessern. Es wird Unternehmen ermöglichen, innovative Dienstvereinbarungen zu benutzen, um ihre Effizienz zu verbessern und ihre Angebote an Kunden zu vergrößern. Schließlich muss betont werden, dass für einen erfolgreichen Übergang zu einem zukünftigen nachhaltigen Energiesystem alle relevanten Beteiligten involviert werden müssen.

Effects of red brick production on land use, household income, and greenhouse gas emissions in Khartoum, Sudan

In Khartoum (Sudan) a particular factor shaping urban land use is the rapid expansion of red brick making (BM) for the construction of houses which occurs on the most fertile agricultural Gerif soils along the Nile banks. The objectives of this study were to assess the profitability of BM, to explore the income distribution among farmers and kiln owners, to measure the dry matter (DM), nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K) and organic carbon (C_org) in cow dung used for BM, and to estimate the greenhouse gas (GHG) emissions from burned biomass fuel (cow dung and fuel wood). About 49 kiln owners were interviewed in 2009 using a semi-structured questionnaire that allowed to record socio-economic and variable cost data for budget calculations, and determination of Gini coefficients. Samples of cow dung were collected directly from the kilns and analyzed for their nutrients concentrations. To estimate GHG emissions a modified approach of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) was used. The land rental value from red brick kilns was estimated at 5-fold the rental value from agriculture and the land rent to total cost ratio was 29% for urban farms compared to 6% for BM. The Gini coefficients indicated that income distribution among kiln owners was more equal than among urban farmers. Using IPCC default values the 475, 381, and 36 t DM of loose dung, compacted dung, and fuel wood used for BM emit annually 688, 548, and 60 t of GHGs, respectively.

Characteristics, socioeconomic benefits and household livelihoods of beef buffalo and beef cattle farming in Northeast Thailand

Since the Thai economy experiences rapid growth, agricultural systems, i.e. crop-livestock systems, are changing rapidly. On account of these changes, buffalo and cattle production has to be re-examined in terms of performance characteristics and roles of livestock for farm households in order to initiate suitable development programmes. Therefore, this study aimed to investigate the present characteristics of beef buffalo and beef cattle farms in Northeast Thailand. Using a semi-structured questionnaire, 121 randomly selected beef buffalo and beef cattle farms were interviewed in Nakhon Ratchasima province between October 2007 and May 2008. Both buffaloes and cattle were mostly integrated in mixed crop-livestock systems with medium to large farm sizes (7.9 ha), whereof less than half of the area was used for livestock. Family members were mainly responsible for the different activities of livestock farming and salaried labourers were only found on large-scale farms. The dominant roles of livestock were income generation to build up wealth or savings, the coverage of expected and unexpected expenses and earning of regular and additional income. Another important issue was the improvement of the social status, which increased with herd size. In order to improve farmers’ livelihoods and develop sustainable farming systems in Northeast Thailand the changing economic circumstances of cattle and especially buffalo production should receive more attention of researchers, governmental institutions and stakeholders.

An analysis of household farm investment decisions under varying land tenure arrangements in Ghana

Land tenure insecurity is widely perceived as a disincentive for long-term land improvement investment hence the objective of this paper is to evaluate how tenure (in)security associated with different land use arrangements in Ghana influenced households’ plot level investment decisions and choices. The paper uses data from the Farmer-Based Organisations (FBO) survey. The FBO survey collected information from 2,928 households across three ecological zones of Ghana using multistaged cluster sampling. Probit and Tobit models tested the effects of land tenancy and ownership arrangements on households’ investment behaviour while controlling other factors. It was found that marginal farm size was inversely related to tenure insecurity while tenure insecurity correlate positively with value of farm land and not farm size. Individual ownership and documentation of land significantly reduced the probability of households losing uncultivated lands. Individual land ownership increased both the probability of investing and level of investments made in land improvement and irrigation probably due to increasing importance households place on land ownership. Two possible explanations for this finding are: First, that land markets and land relations have changed significantly over the last two decades with increasing money transaction and fixed agreements propelled by population growth and increasing value of land. Secondly, inclusion of irrigation investment as a long term investment in land raises the value of household investment and the time period required to reap the returns on the investments. Households take land ownership and duration of tenancy into consideration if the resource implications of land investments are relatively huge and the time dimension for harvesting returns to investments is relatively long.

Optimising contributions of goat farming to household economic success and food security in three production systems in Ethiopia

The study aims to analyse factors affecting contributions of goat farming to household economic success and food security in three goat production systems of Ethiopia. A study was conducted in three districts of Ethiopia representing arid agro-pastoral (AAP), semi-arid agro-pastoral (SAAP) and highland mixed crop-livestock (HMCL) systems involving 180 goat keeping households. Gross margin (GM) and net benefit (NB1 and NB2) were used as indicators of economic success of goat keeping. NB1 includes in-kind benefits of goats (consumption and manure), while NB2 additionally constitutes intangible benefits (insurance and finance). Household dietary diversity score (HDDS) was used as a proxy indicator of food security. GM was significantly affected by an off-take rate and flock size interaction (P<0.001). The increment of GM due to increased off-take rate was more prominent for farmers with bigger flocks. Interaction between flock size and production system significantly (P<0.001) affected both NB1 and NB2. The increment of NB1 and NB2 by keeping larger flocks was higher in AAP system, due to higher in-kind and intangible benefits of goats in this system. Effect of goat flock size as a predictor of household dietary diversity was not significant (P>0.05). Nevertheless, a significant positive correlation (P<0.05) was observed between GM from goats and HDDS in AAP system, indicating the indirect role of goat production for food security. The study indicated that extent of utilising tangible and intangible benefits of goats varied among production systems and these differences should be given adequate attention in designing genetic improvement programs.