Concrete Pavement Mixture Design and Analysis (MDA): Application of a Portable X-Ray Fluorescence Technique to Assess Concrete Mix Proportions , TPF-5(205), 2012

Any transportation infrastructure system is inherently concerned with durability and performance issues. The proportioning and uniformity control of concrete mixtures are critical factors that directly affect the longevity and performance of the portland cement concrete pavement systems. At present, the only means available to monitor mix proportions of any given batch are to track batch tickets created at the batch plant. However, this does not take into account potential errors in loading materials into storage silos, calibration errors, and addition of water after dispatch. Therefore, there is a need for a rapid, cost-effective, and reliable field test that estimates the proportions of as-delivered concrete mixtures. In addition, performance based specifications will be more easily implemented if there is a way to readily demonstrate whether any given batch is similar to the proportions already accepted based on laboratory performance testing. The goal of the present research project is to investigate the potential use of a portable x-ray fluorescence (XRF) technique to assess the proportions of concrete mixtures as they are delivered. Tests were conducted on the raw materials, paste and mortar samples using a portable XRF device. There is a reasonable correlation between the actual and calculated mix proportions of the paste samples, but data on mortar samples was less reliable.

Proportion of out-of-hospital adult non-traumatic cardiac or respiratory arrest among calls for seizure.

OBJECTIVES: To measure the proportion of adult non-traumatic cardiac or respiratory arrest among calls for seizure to an emergency medical dispatch centre and to record whether known epileptic patients present cardiac or respiratory arrest together with seizure. METHODS: This 2-year prospective observational investigation involved the collection of tape recordings of all incoming calls to the emergency medical dispatch centre, in which an out-of-hospital non-traumatic seizure was the chief complaint in patients >18 years, in addition to the paramedics' records of all patients who presented with respiratory or cardiac arrest. The authors also recorded whether the bystander spontaneously mentioned to the dispatcher that the victim was known to have epilepsy. RESULTS: During the 24-month period, the call centre received 561 incoming calls for an out-of-hospital non-traumatic seizure in an adult. Twelve cases were classified as cardiac or respiratory arrest by paramedics. In one case, the caller spontaneously mentioned that the victim had a history of epilepsy. The proportion of cardiac or respiratory arrest among calls for seizure was 2.1%. CONCLUSION: Although these cases are rare, dispatchers should closely monitor seizure patients with the help of bystanders to exclude an out-of-hospital cardiac or respiratory arrest, in which case the dispatcher can offer telephone cardiopulmonary resuscitation advice until the paramedics arrive. Whenever the activity of the centre allows it and no new incoming call is on hold, this can be achieved by staying on the line with the caller or by calling back. A history of epilepsy should not modify the type of monitoring performed by the dispatcher as those patients may also have an arrest together with seizure.

Sähköisten kuljetustietojen vaikutukset päivittäistavarakaupan pitkässä arvoketjussa

Tutkielman tavoitteena on esittää kustannustehokkaita tapoja lähetystoimintojen ja kuljetustietojen käsittelyyn päivittäistavarakaupan logistiikkakeskuksessa. Tutkielmassa kuvataan case-yrityksen lähettämö- ja kuljetustoimintojen sekä lähtevän tavaravirran seurannan ja rahtilaskutuksen nykytilanne. Tutkimusmenetelmänä on käytetty case-yrityksen avainhenkilöiden teemahaastatteluja sekä erillistä haastattelututkimusta kahdeksalle suurimmalle case-yrityksen käyttämälle kuljetusliikkeelle. Työssä esitellään keskeisimpien kuljetustietojen ja lähettämötoimintojen sähköistämisen edellytyksiä sekä niiden toteutusmahdollisuuksia. Koska lähtevän tavaravirran käsittely manuaalisesti aiheuttaa ylimääräisiä virheitä ja tehottomuutta pitkän arvoketjun eri vaiheissa työllistäen lähettämön, kuljetusliikkeiden, terminaalien ja myymälöiden työntekijöitä, on tutkielmassa esitelty keskeisimmät keinot tehostaa ja automatisoida lähtevien kuljetusyksiköiden käsittelyä. Ratkaisut pohjautuvat lähtevien kuljetusyksiköiden yksilöintiin ja seurantaan. Yksiköiden käsittelyä tehostetaan automatisoimalla yksiköiden tunnistamista ja tiedonsiirtoa. Käytettäviksi työkaluiksi on valittu viivakoodit ja tarvittavat lukijat yksiköiden tunnistamiseen. Sähköisellä rahtikirjalla pyritään paperittomaan lähettämötoimintaan ja sitä kautta automatisoimaan rahtilaskutusta ottamalla käyttöön laskuton maksu. Kuljetustietojen sähköistämisellä voidaan saavuttaa mittavat kustannussäästöt pitkässä arvoketjussa.

Challenges in transferring the hydropower control centre

Euroopan sähkömarkkinat ovat viime vuosikymmeninä olleet suurien muutoksien kohteena näiden yhtenäistämisprojektin seurauksena. Fortum, yksi Euroopan johtavista energia-alan yrityksistä valmistautuu tähän muutokseen toteuttamalla omia yrityksen sisäisiä muutoksia, tavoitteenaan yksinkertaistaa organisaatiorakennettaan ja parantaa tehokkuuttaan. Yksi suuri muutos tähän liittyen on vesivoimavalvomojen lokalisaatioprojekti. Vesivoimavalvomojen uudelleenlokalisaation ja vesivoiman käytönvalvojien ikääntymisen myötä nähtiin tarpeelliseksi tehdä tutkimus käytönvalvojien hiljaisesta tiedosta. Näin ollen, tässä diplomityössä perehdyttiin Fortumin vesivoiman käytönvalvojien kompetensseihin ja näiden hiljaiseen tietoon. Tutkimusaiheena oli selvittää minkälaista hiljaista tietoa käytönvalvojat omaavat, ja mikä osa tästä tiedosta muodostaa sen kriittisen osaamisen, jota halutaan säilyttää ja kehittää. Tutkimustyypiksi muodostui kvalitatiivinen, jonka päämetodi oli puoli-avoin haastattelu. Tutkimus koostui seuraavista vaiheista: tarkkailu, tekstianalyysi, haastattelu, transkriptio ja data analyysi. Haastatteluja tehtiin kahdeksan, joista kerääntyi yli 24 tuntia haastattelumateriaalia. Tästä materiaalista muodostettiin analyysien avulla taulukko, jonka avulla tunnistettiin ne osa-alueet, joihin käytönvalvojan tärkeimmät kompetenssit liittyvät. Tuloksilla saatiin myös kerättyä lista korjaus- ja kehityskohteista, sekä tarkemmat määritykset jatkotutkimukselle.

A decision support system for cost determination in grain storage facility operations

Many research works have being carried out on analyzing grain storage facility costs; however a few of them had taken into account the analysis of factors associated to all pre-processing and storage steps. The objective of this work was to develop a decision support system for determining the grain storage facility costs and utilization fees in grain storage facilities. The data of a CONAB storage facility located in Ponta Grossa - PR, Brazil, was used as input of the system developed to analyze its specific characteristics, such as amount of product received and stored throughout the year, hourly capacity of drying, cleaning, and receiving, and dispatch. By applying the decision support system, it was observed that the reception and expedition costs were exponentially reduced as the turnover rate of the storage increased. The cleaning and drying costs increased linearly with grain initial moisture. The storage cost increased exponentially as the occupancy rate of the storage facility decreased.

Laajennetun lähettämön sisäisten materiaalivirtojen hallinta leipomoteollisuudessa

Työn tavoitteena on esitellä suunnitelma VAASAN Oy:n Vantaan leipomon laajennetun lähettämön materiaalivirtojen hallinasta. Suunnitelma pohjautuu laskelmiin, jotka sisältävät arviot lähettämön kasvavista materiaalivirroista sekä niiden vaikutuksista lähettämön toimintaan. Laskelmien pohjalta määritetään erikokoisten varastointialueiden sijoittelu, varastointikapasiteetit sekä kunkin alueen kuormittuneisuudet. Teoriaosuus käsittelee työn taustaksi keskeisimpiä teorioita materiaalivirtojen hallinnasta, layoutsuunnittelusta sekä lähettämön toiminnoista. Kunkin osa-alueen avulla voidaan vaikuttaa yrityksen materiaalivirtojen hallintaan. Teoriaosuutta koskevaa tietoa on hankittu logistiikan alan kirjallisuudesta, erilaisista tieteellisistä julkaisuista sekä verkkomateriaaleista. Empiirisessä osuudessa esitellään aluksi Vantaan leipomon lähettämön nykyinen toimintaperiaate. Tämän jälkeen arvioidaan laajennetun lähettämön kasvavia materiaalivirtoja. Työn tuloksena esitellään laskelmia apuna käyttäen suunnitelma laajennetun lähettämön materiaalivirtojen hallinnasta.

Suorituskyvyn mittaaminen valmistavan yrityksen logistiikkatoiminnoissa

Yrityksen hakiessa kasvua vientimarkkinoilta sen logistiikka nousee entistä tärkeämpään rooliin. Jotta tuotteet ovat kilpailukykyisiä kansainvälisillä markkinoilla, tulee tuotteen hinta – laatu – suhde olla kohdallaan, jolloin logistiikan kustannusten pienentäminen ja laadukas toimitusketju ovat varsin keskeisiä tavoitteita. Toimitusketjun eri vaiheiden laatu korostuu, kun kyseessä on räätälöity tuote, jota ei voida korvata varastossa olevalla tuotteella. Näiden tavoitteiden saavuttaminen edellyttää logistiikkaprosessien suorituskyvyn mittaamista ja kehittämistä. Suorituskyvyn mittaamisen avulla voidaan viestiä logistiikalle asetetut tavoitteet ja seurata tavoitteiden toteutumista Tämän työn tavoitteena oli selvittää, miten suorituskykyä voidaan mitata valmistavan yrityksen logistiikkatoiminnoissa. Tarkasteltavana olivat logistiikan prosessit tilauksen vahvistamisesta valmiin tuotteen toimittamiseen asiakkaalle. Työn alussa käytiin läpi suorituskyvyn mittaamista yleisellä tasolla sekä logistiikan mittaamista ja mittareita. Tämän jälkeen aloitettiin mittausjärjestelmän suunnittelu kohdeyrityksen logistiikkaosastolle, sen vision ja strategian pohjalta. Työn tuloksena kohdeyrityksen logistiikkaosastolle kehitettiin suorituskykymittaristo mittareineen. Mittareita eri logistiikkatoimintojen mittaamiseen on varsin runsaasti, ja kaikkia niitä ei ole järkevä liittää osaksi mittaristoa, mutta tilanteiden muuttuessa niitä voidaan vaihtaa tai lisätä tarpeen mukaan.

Letters to Secretary General Drummond from Thomas Scott, July 1814

Thomas Scott (1746-1824) was a politician and judge originally from Scotland. He came to Canada in 1800 after accepting the appointment of Attorney General of Upper Canada, and in 1806 was promoted to Chief Justice of Upper Canada. The declaration of war in 1812 brought into question the loyalty of the colony’s population, who were largely born in America. As concerns over allegiance intensified, the government sought out traitors in an attempt to make an example of them and deter others. The subsequent trials of citizens accused of treason resulted in 15 convictions, including Jacob Overholser. These trials were intended to assert the authority of the state, but also to demonstrate clemency. Only 8 of the convicts were executed, with the rest being banished from the colony. Scott supported these measures, although they were largely initiated by Attorney General John Beverly Robinson. Thomas Scott retired in 1816 and died in 1824.

The American Mercury, 5 October 1813 (vol. 30, no. 1527) - Newspaper

Volumes of interest were published between 1812 and 1815 with articles about the War of 1812. Issue for Oct. 5, 1813 includes: A report announces the arrival of Commodore Rodgers in the U.S. frigate President, in the harbor from his "brilliant cruise" of five months. There is also a list of the captures Rodgers made during his cruise. The feature item in this issue, however, is the famous dispatch sent by Oliver Hazard Perry at the Battle of Lake Erie to General William Henry Harrison. The dispatch, taken from the Chillicothe Supporter, of Sept. 15, is datelined "U.S. Brig Niagara, off the Western Sister, head of Lake Erie, September 10th, 1813, 4 P.M.", and reads: "Dear General, we have met the enemy; and they are ours! Two ships, two brigs, one schooner and one sloop. Yours with great respect and esteem." The dispatch is signed in type: O. H. Perry.

Letter from the Private Secretary of the Government House at York to William Woodruff

Letter (printed) from the private secretary of the Government House at York to William Woodruff, inviting him to attend a private meeting of the provincial legislature to dispatch public business, Dec. 10, 1828.

Guerre défensive provoquée ou duel pour la prépondérance ? : nouveau regard sur les origines de la guerre franco-prussienne de 1870-71

La guerre franco-prussienne (ou franco-allemande) de 1870-71 fut un conflit majeur dont l’issue changea considérablement l’équilibre des puissances en Europe avec notamment l’émergence de l’Empire allemand. Pourtant, elle a été oubliée. Bien que depuis la fin du XIXe siècle, elle fut largement traitée par l’historiographie, la question des responsabilités relativement à son déclenchement demeure un sujet de débat. Tandis que certains historiens estiment que cette guerre fut sciemment provoquée par Bismarck afin de parachever l’unification allemande, d’autres croient que la responsabilité est partagée et que ce conflit était tout simplement inévitable dans le contexte du refroidissement des rapports franco-allemands depuis la défaite autrichienne de Königgrätz (Sadowa). Le présent mémoire entend se dissocier de ces interprétations en jetant un nouveau regard sur le rôle joué par Bismarck lors des « préliminaires » (Vorgeschichte) de 1870. En s’appuyant sur des sources primaires ainsi que sur ce que les historiographies allemande, française et anglo-saxonne nous apprennent, il sera démontré premièrement que la candidature Hohenzollern pour le trône d’Espagne n’a pas été « fabriquée » volontairement par le chef de la diplomatie prussienne afin de compléter l’unification allemande, mais qu’elle fut promue d’abord et avant tout pour des considérations de prestige politique. Deuxièmement, la fameuse dépêche d’Ems modifiée par Bismarck ne peut être considérée comme l’élément déclencheur de ce conflit, car la décision d’aller en guerre fut prise à Paris avant que les effets de la dépêche ne se fassent sentir. Enfin, par son besoin d’un succès politico-diplomatique qui aurait consolidé le Second Empire en faisant oublier les reculades antérieures, par son refus de se satisfaire du retrait de la candidature Hohenzollern et par les erreurs de sa politique étrangère en général, la France a adopté une position belliqueuse et s’est retrouvée seule dans une guerre qu’elle n’avait su ni prévenir, ni préparer. L’enjeu à Paris n’était finalement pas le règlement pacifique des différends avec la Prusse, mais la pérennisation de la prépondérance française sur le continent européen.

Etudes structurales et fonctionnelles des interactions de SUMO avec des proteines d'echafaudage modeles: TIF1beta, PIAS1 et PML

L’adaptation des cellules à leur environnement externe repose sur la transduction adéquate de signaux régulés par une pléthore d'événements moléculaires. Parmi ces événements moléculaires, les modifications post-traductionnelles (MPT) de protéines aident à intégrer, à traduire et à organiser de façon spatiotemporelle ces signaux pour que les cellules puissent réagir aux stimuli externes. Parmi les modifications post-traductionnelles, les petites protéines de la famille de l’Ubiquitine (Ublps, Ubiquitin-like proteins) jouent un rôle majeur dans presque toutes les voies de signalisation. Cette thèse rapporte des études fonctionnelles et structurales des interactions covalentes et non covalentes entre SUMO (Small Ubiquitin related MOdifier), un membre de la famille des Ublps, et trois protéines d'échafaudage, TIF1beta, le corépresseur universel des protéines KRAB-multidoigt de zinc, PIAS1, une ligase E3 pour SUMO et PML, un suppresseur de tumeur. La première étude rapporte l'identification et la caractérisation biochimique des sites de SUMOylation de TIF1beta. Nous avons déterminé que la modification covalente de six résidus lysine par SUMO est essentielle à l’activité de répression de la transcription induit par TIF1beta. En outre, nous présentons des évidences indiquant que la SUMOylation de TIF1 exige non seulement sa capacité à homo-oligomériser, mais est aussi positivement régulée par son interaction avec le domaine KRAB des protéines à doigts de zinc. Partant de ce constat, nous postulons que les protéines KRAB-multidoigt de zinc recrutent leur corépresseur TIF1betaà des gènes cibles, mais aussi accentuent son activité répressive grâce à l'augmentation de sa SUMOylation. Notre seconde étude révèle qu’en plus de réprimer la transcription en tant que MPT covalente, SUMO joue aussi un rôle important dans la répression en tant que partenaire non covalent d’interactions protéine-protéine. Nous avons montré que SUMO interagit simultanément avec deux enzymes de la machinerie de SUMOylation, l’unique enzyme de conjugaison E2, UBC9, et la ligase E3 PIAS1 au sein d’un complexe ternaire répresseur. En outre, nous révélons que la formation du complexe ternaire PIAS1:SUMO:UBC9 est modulée par le niveau de phosphorylation de résidus sérine juxtaposés à un motif d’interaction avec SUMO (SIM) dans PIAS1. Ainsi, SUMO agit comme un adaptateur spécifique qui stabilise les interactions UBC9 E2: E3 PIAS1. Partant de ce constat, nous proposons que les enzymes E2 et E3 des autres systèmes Ublps exploitent des mécanismes similaires dans le cadre de leur fonction Enfin, notre troisième étude explore la régulation des interactions non covalentes de SUMO par la phosphorylation. En utilisant une combinaison d'études in vivo et in vitro, nous démontrons que l'interaction entre SUMO1 et PML est régi par la phosphorylation dépendant de CK2 sur quatre résidus sérine de PML. Les structures cristallographiques des complexes PML-SIM:SUMO1 révèlent que les phospho-sérines de PML contactent des résidus de la région basique de SUMO1. Sachant que la kinase CK2 peut être induite par des kinases activables par le stress, ces résultats suggèrent que les interactions non-covalentes avec SUMO sont modulées par le stress cellulaire. Sur la base de cette constatation, nous postulons que des événements analogues affectent des protéines contenant des séquences SIM ciblées par CK2. En résumé, cette étude révèle qu’en plus de son rôle de MPT, SUMO peut fonctionner comme un adaptateur permettant des interactions spécifiques entre protéines tel que pour les enzymes E3 et E2.

Reinforcement Learning Approaches to Power System Scheduling

One major component of power system operation is generation scheduling. The objective of the work is to develop efficient control strategies to the power scheduling problems through Reinforcement Learning approaches. The three important active power scheduling problems are Unit Commitment, Economic Dispatch and Automatic Generation Control. Numerical solution methods proposed for solution of power scheduling are insufficient in handling large and complex systems. Soft Computing methods like Simulated Annealing, Evolutionary Programming etc., are efficient in handling complex cost functions, but find limitation in handling stochastic data existing in a practical system. Also the learning steps are to be repeated for each load demand which increases the computation time.Reinforcement Learning (RL) is a method of learning through interactions with environment. The main advantage of this approach is it does not require a precise mathematical formulation. It can learn either by interacting with the environment or interacting with a simulation model. Several optimization and control problems have been solved through Reinforcement Learning approach. The application of Reinforcement Learning in the field of Power system has been a few. The objective is to introduce and extend Reinforcement Learning approaches for the active power scheduling problems in an implementable manner. The main objectives can be enumerated as:(i) Evolve Reinforcement Learning based solutions to the Unit Commitment Problem.(ii) Find suitable solution strategies through Reinforcement Learning approach for Economic Dispatch. (iii) Extend the Reinforcement Learning solution to Automatic Generation Control with a different perspective. (iv) Check the suitability of the scheduling solutions to one of the existing power systems.First part of the thesis is concerned with the Reinforcement Learning approach to Unit Commitment problem. Unit Commitment Problem is formulated as a multi stage decision process. Q learning solution is developed to obtain the optimwn commitment schedule. Method of state aggregation is used to formulate an efficient solution considering the minimwn up time I down time constraints. The performance of the algorithms are evaluated for different systems and compared with other stochastic methods like Genetic Algorithm.Second stage of the work is concerned with solving Economic Dispatch problem. A simple and straight forward decision making strategy is first proposed in the Learning Automata algorithm. Then to solve the scheduling task of systems with large number of generating units, the problem is formulated as a multi stage decision making task. The solution obtained is extended in order to incorporate the transmission losses in the system. To make the Reinforcement Learning solution more efficient and to handle continuous state space, a fimction approximation strategy is proposed. The performance of the developed algorithms are tested for several standard test cases. Proposed method is compared with other recent methods like Partition Approach Algorithm, Simulated Annealing etc.As the final step of implementing the active power control loops in power system, Automatic Generation Control is also taken into consideration.Reinforcement Learning has already been applied to solve Automatic Generation Control loop. The RL solution is extended to take up the approach of common frequency for all the interconnected areas, more similar to practical systems. Performance of the RL controller is also compared with that of the conventional integral controller.In order to prove the suitability of the proposed methods to practical systems, second plant ofNeyveli Thennal Power Station (NTPS IT) is taken for case study. The perfonnance of the Reinforcement Learning solution is found to be better than the other existing methods, which provide the promising step towards RL based control schemes for practical power industry.Reinforcement Learning is applied to solve the scheduling problems in the power industry and found to give satisfactory perfonnance. Proposed solution provides a scope for getting more profit as the economic schedule is obtained instantaneously. Since Reinforcement Learning method can take the stochastic cost data obtained time to time from a plant, it gives an implementable method. As a further step, with suitable methods to interface with on line data, economic scheduling can be achieved instantaneously in a generation control center. Also power scheduling of systems with different sources such as hydro, thermal etc. can be looked into and Reinforcement Learning solutions can be achieved.

Modelling and simulation of a photovoltaic fuel cell hybrid system

A stand-alone power system is an autonomous system that supplies electricity to the user load without being connected to the electric grid. This kind of decentralized system is frequently located in remote and inaccessible areas. It is essential for about one third of the world population which are living in developed or isolated regions and have no access to an electricity utility grid. The most people live in remote and rural areas, with low population density, lacking even the basic infrastructure. The utility grid extension to these locations is not a cost effective option and sometimes technically not feasible. The purpose of this thesis is the modelling and simulation of a stand-alone hybrid power system, referred to as “hydrogen Photovoltaic-Fuel Cell (PVFC) hybrid system”. It couples a photovoltaic generator (PV), an alkaline water electrolyser, a storage gas tank, a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), and power conditioning units (PCU) to give different system topologies. The system is intended to be an environmentally friendly solution since it tries maximising the use of a renewable energy source. Electricity is produced by a PV generator to meet the requirements of a user load. Whenever there is enough solar radiation, the user load can be powered totally by the PV electricity. During periods of low solar radiation, auxiliary electricity is required. An alkaline high pressure water electrolyser is powered by the excess energy from the PV generator to produce hydrogen and oxygen at a pressure of maximum 30bar. Gases are stored without compression for short- (hourly or daily) and long- (seasonal) term. A proton exchange membrane (PEM) fuel cell is used to keep the system’s reliability at the same level as for the conventional system while decreasing the environmental impact of the whole system. The PEM fuel cell consumes gases which are produced by an electrolyser to meet the user load demand when the PV generator energy is deficient, so that it works as an auxiliary generator. Power conditioning units are appropriate for the conversion and dispatch the energy between the components of the system. No batteries are used in this system since they represent the weakest when used in PV systems due to their need for sophisticated control and their short lifetime. The model library, ISET Alternative Power Library (ISET-APL), is designed by the Institute of Solar Energy supply Technology (ISET) and used for the simulation of the hybrid system. The physical, analytical and/or empirical equations of each component are programmed and implemented separately in this library for the simulation software program Simplorer by C++ language. The model parameters are derived from manufacturer’s performance data sheets or measurements obtained from literature. The identification and validation of the major hydrogen PVFC hybrid system component models are evaluated according to the measured data of the components, from the manufacturer’s data sheet or from actual system operation. Then, the overall system is simulated, at intervals of one hour each, by using solar radiation as the primary energy input and hydrogen as energy storage for one year operation. A comparison between different topologies, such as DC or AC coupled systems, is carried out on the basis of energy point of view at two locations with different geographical latitudes, in Kassel/Germany (Europe) and in Cairo/Egypt (North Africa). The main conclusion in this work is that the simulation method of the system study under different conditions could successfully be used to give good visualization and comparison between those topologies for the overall performance of the system. The operational performance of the system is not only depending on component efficiency but also on system design and consumption behaviour. The worst case of this system is the low efficiency of the storage subsystem made of the electrolyser, the gas storage tank, and the fuel cell as it is around 25-34% at Cairo and 29-37% at Kassel. Therefore, the research for this system should be concentrated in the subsystem components development especially the fuel cell.

Szenarien zur zukünftigen Stromversorgung, kostenoptimierte Variationen zur Versorgung Europas und seiner Nachbarn mit Strom aus erneuerbaren Energien

Sowohl die Ressourcenproblematik als auch die drohenden Ausmaße der Klimaänderung lassen einen Umstieg auf andere Energiequellen langfristig unausweichlich erscheinen und mittelfristig als dringend geboten. Unabhängig von der Frage, auf welchem Niveau sich der Energiebedarf stabilisieren lässt, bleibt dabei zu klären, welche Möglichkeiten sich aus technischer und wirtschaftlicher Sicht in Zukunft zur Deckung unseres Energiebedarfs anbieten. Eine aussichtsreiche Option besteht in der Nutzung regenerativer Energien in ihrer ganzen Vielfalt. Die Arbeit "Szenarien zur zukünftigen Stromversorgung, kostenoptimierte Variationen zur Versorgung Europas und seiner Nachbarn mit Strom aus erneuerbaren Energien" konzentriert sich mit der Stromversorgung auf einen Teilaspekt der Energieversorgung, der zunehmend an Wichtigkeit gewinnt und als ein Schlüssel zur nachhaltigen Energieversorgung interpretiert werden kann. Die Stromversorgung ist heute weltweit für etwa die Hälfte des anthropogenen CO2-Ausstoßes verantwortlich. In dieser Arbeit wurden anhand verschiedener Szenarien Möglichkeiten einer weitgehend CO2–neutralen Stromversorgung für Europa und seine nähere Umgebung untersucht, wobei das Szenariogebiet etwa 1,1 Mrd. Einwohner und einen Stromverbrauch von knapp 4000 TWh/a umfasst. Dabei wurde untersucht, wie die Stromversorgung aufgebaut sein sollte, damit sie möglichst kostengünstig verwirklicht werden kann. Diese Frage wurde beispielsweise für Szenarien untersucht, in denen ausschließlich heute marktverfügbare Techniken berücksichtigt wurden. Auch der Einfluss der Nutzung einiger neuer Technologien, die bisher noch in Entwicklung sind, auf die optimale Gestaltung der Stromversorgung, wurde anhand einiger Beispiele untersucht. Die Konzeption der zukünftigen Stromversorgung sollte dabei nach Möglichkeit objektiven Kriterien gehorchen, die auch die Vergleichbarkeit verschiedener Versorgungsansätze gewährleisten. Dafür wurde ein Optimierungsansatz gewählt, mit dessen Hilfe sowohl bei der Konfiguration als auch beim rechnerischen Betrieb des Stromversorgungssystems weitgehend auf subjektive Entscheidungsprozesse verzichtet werden kann. Die Optimierung hatte zum Ziel, für die definierte möglichst realitätsnahe Versorgungsaufgabe den idealen Kraftwerks- und Leitungspark zu bestimmen, der eine kostenoptimale Stromversorgung gewährleistet. Als Erzeugungsoptionen werden dabei u.a. die Nutzung Regenerativer Energien durch Wasserkraftwerke, Windenergiekonverter, Fallwindkraftwerke, Biomassekraftwerke sowie solare und geothermische Kraftwerke berücksichtigt. Abhängig von den gewählten Randbedingungen ergaben sich dabei unterschiedliche Szenarien. Das Ziel der Arbeit war, mit Hilfe unterschiedlicher Szenarien eine breite Basis als Entscheidungsgrundlage für zukünftige politische Weichenstellungen zu schaffen. Die Szenarien zeigen Optionen für eine zukünftige Gestaltung der Stromversorgung auf, machen Auswirkungen verschiedener – auch politischer – Rahmenbedingungen deutlich und stellen so die geforderte Entscheidungsgrundlage bereit. Als Grundlage für die Erstellung der Szenarien mussten die verschiedenen Potentiale erneuerbarer Energien in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung ermittelt werden, mit denen es erstmals möglich war, die Fragen einer großräumigen regenerativen Stromversorgung ohne ungesicherte Annahmen anhand einer verlässlichen Datengrundlage anzugehen. Auch die Charakteristika der verschiedensten Energiewandlungs- und Transportsysteme mussten studiert werden und sind wie deren Kosten und die verschiedenen Potentiale in der vorliegenden Arbeit ausführlich diskutiert. Als Ausgangsszenario und Bezugspunkt dient ein konservatives Grundszenario. Hierbei handelt es sich um ein Szenario für eine Stromversorgung unter ausschließlicher Nutzung erneuerbarer Energien, die wiederum ausschließlich auf heute bereits entwickelte Technologien zurückgreift und dabei für alle Komponenten die heutigen Kosten zugrundelegt. Dieses Grundszenario ist dementsprechend auch als eine Art konservative Worst-Case-Abschätzung für unsere Zukunftsoptionen bei der regenerativen Stromversorgung zu verstehen. Als Ergebnis der Optimierung basiert die Stromversorgung beim Grundszenario zum größten Teil auf der Stromproduktion aus Windkraft. Biomasse und schon heute bestehende Wasserkraft übernehmen den überwiegenden Teil der Backup-Aufgaben innerhalb des – mit leistungsstarker HGÜ (Hochspannungs–Gleichstrom–Übertragung) verknüpften – Stromversorgungsgebiets. Die Stromgestehungskosten liegen mit 4,65 €ct / kWh sehr nahe am heute Üblichen. Sie liegen niedriger als die heutigen Preisen an der Strombörse. In allen Szenarien – außer relativ teuren, restriktiv ”dezentralen” unter Ausschluss großräumig länderübergreifenden Stromtransports – spielt der Stromtransport eine wichtige Rolle. Er wird genutzt, um Ausgleichseffekte bei der dargebotsabhängigen Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen zu realisieren, gute kostengünstige Potentiale nutzbar zu machen und um die Speicherwasserkraft sowie die dezentral genutzte Biomasse mit ihrer Speicherfähigkeit für großräumige Backup-Aufgaben zu erschließen. Damit erweist sich der Stromtransport als einer der Schlüssel zu einer kostengünstigen Stromversorgung. Dies wiederum kann als Handlungsempfehlung bei politischen Weichenstellungen interpretiert werden, die demnach gezielt auf internationale Kooperation im Bereich der Nutzung erneuerbarer Energien setzen und insbesondere den großräumigen Stromtransport mit einbeziehen sollten. Die Szenarien stellen detaillierte und verlässliche Grundlagen für wichtige politische und technologische Zukunftsentscheidungen zur Verfügung. Sie zeigen, dass bei internationaler Kooperation selbst bei konservativen Annahmen eine rein regenerative Stromversorgung möglich ist, die wirtschaftlich ohne Probleme zu realisieren wäre und verweisen den Handlungsbedarf in den Bereich der Politik. Eine wesentliche Aufgabe der Politik läge darin, die internationale Kooperation zu organisieren und Instrumente für eine Umgestaltung der Stromversorgung zu entwickeln. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass nicht nur ein sinnvoller Weg zu einer CO2–neutralen Stromversorgung beschritten würde, sondern sich darüber hinaus ausgezeichnete Entwicklungsperspektiven für die ärmeren Nachbarstaaten der EU und Europas eröffnen.