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Analyse des Energieprogramms der Grünen für Bayern vom Mai 1982
(1983) Wartmann, Rudi; Thöne, Eberhard; Voß, Alfred; Friedrich, Rainer
Die wichtigsten Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sind: eine Bewertung des Energieprogramms der Grünen im Hinblick auf die vorgestellten Szenarien für die Entwicklung der Energienachfrage und -bedarfsdeckung, die vorgeschlagenen Energieversorgungssysteme, volkswirtschaftliche Auswirkungen und den Maßnahmenkatalog zur Energiepolitik.
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Assessing, comparing and managing risks from energy supply strategies on a regional basis : a case study for Baden-Württemberg
(1988) Kallenbach, Ulrich; Friedrich, Rainer; Unger, Hermann; Voß, Alfred
In this paper a regional case study within the envisaged joint inter-agency project on "Assessing and Managing Health and Environmental Risks from Energy and Other Complex Industrial Systems" is proposed for Baden-Württemberg. The Institut für Kernenergetik und Energiesysteme (IKE) has performed a number of studies dealing with the evaluation and reduction of emissions and risks of energy systems. So, a very detailed data base is available which can serve as a suitable basis for further investigations related to risk management. Consequently this paper consists of three main sections with emphasis on: - description of research projects carried out by IKE in the field of energy systems and risk evaluations, - description of aims and procedures of an ongoing study on restructuring measures for the energy system in Baden-Württemberg and, - the proposal for a regional case study on risk management in the energy field for Baden-Württemberg.
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Cost-optimal emission control strategies : results of a comprehensive cost-effectiveness analysis for reducing air pollution from multiple sources
(1987) Voß, Alfred; Boysen, Barbara; Friedrich, Rainer; Mattis, Marcus
Since a cost-benefit analysis on the subject cannot be carried out because of informational difficulties, a cost-effectiveness approach for identifying the most rational cours of action seems to be the appropriate tool. Based on a careful consideration of the costs and potential emission reductions of various control measures, the "cost-effectiveness analysis" selects the most cost-effective combination from the many possibilities of environmental improvement methods aiming at the same target, e.g. the reduction of SO2- and NOx-emissions. From a methodological point of view this approach is relatively straigthforward and the rational behind it is maximizing emission reduction while minimizing related control costs.
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Costs and effectiveness of measures to reduce SO2-emissions : a decision support analysis
(1984) Friedrich, Rainer; Ruff, E.; Voß, Alfred
The damage to forests observed in the central and southern parts of the Federal Republic of Germany has increased very rapidly over the past two years. Most scientists believe that S02-and NOx-emissions are the main reasons for this damage. This demands the immediate initiation of countermeasures. Since the benefits of these measures cannot be calculated exactly, political decisions have to be made under conditions that are uncertain. The paper demonstrates how and to what extent a cost-effectiveness analysis is able to support a rational decision process under these circumstances. The investigation area is Baden-Wurrtemberg, a state situated in the southwest of the Federal Republic of Germany. First, a reference scenario is defined which describes the possible development of the electricity supply system. Then measures to reduce SO2-missions are collected and described. Measures required by law (for instance, installation of flue-gas desulphurization by July 1988), are not considered, since they are part of the reference scenario. A cost-effectiveness ratio - that is the amount of money needed to reduce the emissions by one kilogram of SO2 - is evaluated for every measure considered. Measures with a cost-effectiveness ratio that is lower than or equal to that of measures required by law are recommended. Regional electricity suppliers have agreed to put these measures into effect. Realization of these measures will reduce So2-emissions in Baden-Württemberg by approximately 25%, or 19000 t S02 per year, during the period 1984 to 1988. Experience shows that a carefully executed cost-effectiveness analysis can be a valuable input to a decision making process in an uncertain environment by evaluating and ranking the costs and effects of the SO2-reduction measures that are at our disposal.
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Decision support analysis for the control of SO2 and NOx emissions-methods, models and results
(1985) Mattis, Marcus; Voß, Alfred; Friedrich, Rainer
The paper will describe and discuss the main results of three studies that deal with the investigation of emissions and their reduction by means of optimization models. The presented studies show that the use of simulation and optimization models can be a valuable input to a decision process in an uncertain environment.
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EcoSense 2.0 : user´s manual
(1999) Heck, Thomas; Krewitt, Wolfram; Malthan, Dirk; Mayerhofer, Petra; Pattermann, Frank; Trukenmüller, Alfred; Ungermann, Ralf; Friedrich, Rainer
The User's Manual explains how to use the Windows software EcoSense 2.0. Within the framework of ExternE, a research project supported by the European Commission, a method for estimating environmental impacts and external costs caused by electricity generation has been developed. The method has been implemented in the EcoSense model by the Institute of Energy Economics and the Rational Use of Energy (IER), University of Stuttgart. EcoSense 2.0 enables the user to calculate the impacts on human health, crops, ecosystems, forests and materials in Europe due to air emissions from a power plant.
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EcoSense Brazil/Latin America Version 1.0 : user’s manual
(1999) Droste-Franke, Bert; Heck, Thomas; Krewitt, Wolfram; Malthan, Dirk; Mayerhofer, Petra; Pattermann, Frank; Trukenmüller, Alfred; Ungermann, Ralf; Friedrich, Rainer
The User's Manual explains how to use the Brazil/Latin America multi-source version of the EcoSense model for Windows. EcoSense is an integrated computer system developed for the assessment of environmental impacts (including human health) and resulting external costs from electricity generation systems and other activities. Based on the impact pathway approach established in the ExternE project on External Costs of Energy funded by the European Commission, EcoSense provides relevant data and models required for an integrated impact assessment related to airborne pollutants. EcoSense was developed at the Institute of Energy Economics and the Rational Use of Energy (IER), University of Stuttgart.
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Effiziente Immissionsminderungsstrategien - Teil 1: Berechnung von Emissionsszenarien und Bewertung der Immissionen
(1992) Friedrich, Rainer; John, Christian; Berner, Peter; Obermeier, Andreas; Seier, Jochen; Voß, Alfred
Die Auswirkungen verschiedener Emissionsminderungsmaßnahmen auf die Immissionen insbesondere von Ozon sollen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Meteorologie und Klimaforschung Karlsruhe ermittelt und bewertet werden. Aus den Ergebnissen sollen Empfehlungen zur Unterstützung einer rationalen Luftreinhaltepolitik abgeleitet werden. Dazu ist die Ermittlung stündlicher Emissionsdaten für verschiedene Wetterperioden und bei Durchführung verschiedener Bündel von Emissionsminderungsmaßnahmen erforderlich. Derzeit werden Emissionsmodelle, die für die Bearbeitung dieser Aufgabe geeignet sind, entwickelt. Erste Ergebnisse der Emissionsberechnungen für den Sektor Verkehr zeigen, daß auf Grund der eingeleiteten Maßnahmen trotz steigender Verkehrsleistungen die NOx-Emissionen des Verkehrs von 1988 bis 2000 um ca. 30 %, die VOC-Emissionen um ca. 50 % und die CO-Emissionen um ca. 67 % zurückgehen. Angesichts gravierender Umweltprobleme u. a. durch Photosmog erscheinen jedoch zusätzliche, darüber hinausgehende Maßnahmen zur Minderung der Luftschadstoffemissionen des Verkehrs erforderlich.
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Effiziente Immissionsminderungsstrategien - Teil 1: Berechnung von Emissionsszenarien und Bewertung der Immissionen
(1991) Friedrich, Rainer; Berner, Peter; John, Christian; Obermeier, Andreas; Seier, Jochen; Voß, Alfred
Ziel einer rationalen Luftreinhaltepolitik ist es, durch Verringerung der Schadstoffkonzentration in der Luft Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen zu treffen. In diesem Vorhaben sollen Immissionsminderungsstrategien identifiziert werden, mit denen sich die Konzentrationen von Luftschadstoffen (insbesondere von O3, VOC und NOx ) in Baden-Württemberg möglichst effizient vermindern lassen. Für ausgewählte Episoden und verschiedene Emissionsminderungsstrategien werden zunächst vom IER stündliche Emissionswerte für S02, NOx , VOC und CO in hoher räumlicher Auflösung berechnet. Am Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) der Universität Karlsruhe werden aus den Emissionswerten anhand von Ausbreitungs- und chemischen Umwandlungsmodellen entsprechende Immissionsdaten ermittelt. Am IER erfolgt schließlich die Bewertung der Immissionsdaten. Bewertet wird dabei die Minderung von Kurzzeitspitzenwerten und typischen Langzeitmittelwerten der Immission, wobei zwischen Belastungs- und Reinluftgebieten unterschieden wird. In diesem Bericht werden die am IER durchzuführenden Arbeitsschritte des Gesamtvorhabens vorgestellt und diskutiert.
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Effiziente Minderung energiebedingter Umweltbelastungen : externe Kosten und Schadenvermeidungsaufwand
(1994) Voß, Alfred; Friedrich, Rainer
Die Frage, wieviel Umweltschutz wir uns denn leisten sollen, wird von der neoklassischen Umwelttheorie wie folgt beantwortet: Zu realisieren ist der Umweltschutz, bei dem die Summe aus monetarisierten Umweltschäden und Kosten des Umweltschutzes minimal wird. Dazu sind die Umweltschäden zu monetarisieren. Es zeigt sich, daß dies in einigen wichtigen Fällen nur schwierig oder eingeschränkt möglich ist, weil die Wirkungspfade, die den Weg eines Stoffs von der Emission bis zur Wirkung beschreiben, teilweise sehr komplex sind und weil Kenntnisse über Dosis-Wirkungs-Beziehungen fehlen. Näherungsweise kann man in einigen Fällen, bei denen eine Quantifizierung und Monetarisierung von Schäden nicht möglich ist, die Grenzkosten des Erreichens eines vorhandenen oder festzulegenden Umweltschutzziels hinsichtlich des zu bewertenden Stoffs ermitteln und diese Grenzkosten dann zur Umrechnung der Emissionen dieses Stoffs in monetäre Einheiten verwenden. Als typische Ergebnisse einer solchen Vorgehensweise unter Verwendung der derzeit vorhandenen Umweltschutzziele ergeben sich z. B. 3-4 DM pro kg SO2, 6-8 DM pro kg NO und 40-100 DM pro t CO2. Diese Werte können dann verwendet werden, um bei Einzelentscheidungen Umweltschutzmaßnahmen zu evaluieren. Nur Maßnahmen, deren Kosten pro Schadstoffeinheit unterhalb der ermittelten Grenzvermeidungskosten liegen, können Bestandteil eines effizienten Umweltschutzes sein. Allerdings sind Kostenkurven des Umweltschutzes bisher nur für wenige Arten von Umweltbeeinträchtigungen vorhanden. Die konsequente Anwendung dieses Ansatzes bei Technikbewertungen und Entscheidungen erfordert daher die Erarbeitung weiterer Kostenkurven der Vermeidung der verschiedenen Umweltbelastungen. Um eine Überprüfung oder genauere Festlegung von Umweltschutzzielen zu ermögIichen, sollte überdies die Ouantifizierung und Monetarisierung von Umweltschäden bzw. externen Effekten kontinuierlich weiter vorangetrieben werden. Dies würde dazu beitragen, belastbare Grundlagen für eine effiziente, die ökologischen und ökonomischen Erfordernisse gleichermaßen berücksichtigende Umweltpolitik bereitzustellen.
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Effiziente Strategien zur Luftreinhaltung in Baden-Württemberg
(1991) Voß, Alfred; Friedrich, Rainer; Obermeier, Andreas
Neuzeitliche Waldschäden in Europa, erhöhte Ozonkonzentrationen in der Troposphäre, Ozonabbau in der Stratosphäre, Atemwegserkrankungen, Versauerung der Seen sowie andere Umweltbeeinträchtigungen haben das öffentliche Interesse auf die Luftschadstoffproblematik, als mögliche Ursache dieser Effekte, gelenkt. Wenngleich die Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Luftschadstoffemissionen und den genannten Umweltbeeinträchtigungen weder vollständig bewiesen noch in allen Einzelheiten bekannt sind, besteht vielfach Einigkeit darüber, daß Luftschadstoffe zumindest mitverantwortlich für diese Effekte sind. Die Reduzierung der Schadgasemissionen zum Schutz der Umwelt erfordert zusätzliche Ausgaben, die sich jedes Jahr zu Milliardenbeträgen summieren. Aus diesem Grund ist eine maximale Reduzierung der Emissionen mit den geringst möglichen Zusatzkosten eine wichtige umweltpolitische Zielsetzung. Dieser Beitrag stellt beispielhaft einige bisherige Forschungsarbeiten zusammen, deren Ergebnisse eine problemorientierte Unterstützung der politischen Entscheidungsträger im Hinblick auf die Verwirklichung effizienter Luftreinhaltestrategien in Baden-Württemberg bieten. Darüberhinaus werden notwendige Weiterentwicklungen der methodischen Ansätze und Systemanalysen sowie künftige Aufgabengebiete diskutiert.
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Emissionen und Emissionsminderungsmöglichkeiten in Verdichtungsgebieten am Beispiel der Stadt Stuttgart
(1987) Friedrich, Rainer; Voß, Alfred; Mattis, Marcus; Boysen, Barbara
Ziel der hier beschriebenen Untersuchungen ist die Erarbeitung systemtechnischer Methoden zur Analyse und Bewertung von Emissionsminderungsstrategien für Ballungsgebiete sowie die exemplarische Anwendung dieser Methoden für die Stadt Stuttgart zur Identifizierung effizienter Maßnahmen zur Verminderung von S02- und NOx-Emissionen. Dazu werden die derzeitigen und die zukünftig (bis zum Jahr 2000) zu erwartenden Emissionen in Stuttgart stadtteilweise bestimmt sowie Maßnahmen und Techniken zur Emissionsminderung charakterisiert. Anschliessend wird die Durchführung verschiedener Maßnahmen simuliert.
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Energie und Umwelt: was kann Technikfolgenabschätzung leisten?
(1994) Voß, Alfred; Friedrich, Rainer
Die Umwelt- und Klimawirkungen der Energienutzung, die Risiken einzelner Energietechniken, die gesamtwirtschaftlichen Konsequenzen des Verzichts auf eine Energieoption, aber auch die sozialen und gesellschaftlichen Wirkungen von Energietechniken stehen seit fast zwei Jahrzehnten im Zentrum der energie- und gesellschaftspolitischen Diskussion und verdeutlichen den hier bestehenden Bedarf fundierter Technikfolgenforschung und Technikfolgenabschätzung als Grundlage einer rationalen Technikbewertung. Einige wenige Beispiele sollen die Bedeutung der Energieumwandlung bei der Entstehung von Umweltbelastungen verdeutlichen.
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Entstickung in sechs Schritten : Kosten-Effektivitäts-Analyse von Maßnahmen zur NOx-Reduzierung in den öffentlichen Kraftwerken Baden-Württembergs
(1985) Friedrich, Rainer; Mattis, Marcus; Voß, Alfred
Durch verschiedene Primär- und Sekundärmaßnahmen werden die NOx-Emissionen aus öffentlichen Kraftwerken in Baden-Württemberg bis zum Ende des Jahrzehnts um 73% verringert, obwohl der Kohleeinsatz in diesem Zeitraum stark ansteigt. Insgesamt werden bis 1995 Emissionsminderungen von 290000 t NOx erreicht. Durch die Maßnahmen werden die Stromerzeugungskosten aus Kohlekraftwerken im Mittel um 1,3 Pf/kWh erhöht. Dies führt zu einer mittleren Stromkostenerhöhung von 0.4 Pf/kWh bezogen auf die gesamte Stromerzeugung.
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Erfassung stündlicher SO2- und NOx-Emissionen in Baden-Württemberg in einer räumlichen Auflösung von 1 x 1 km für die Zeit der TULLA Meßkampagne
(1987) Boysen, Barbara; Friedrich, Rainer; Müller, Thomas; Scheirle, Nicolaus; Voß, Alfred
Ziel des in diesem Bericht beschriebenen Vorhabens ist die Ermittlung stündlicher Emissionen für Baden-Württemberg in einem Raster von 1 * 1 km-Elementen für 12 Tage im März 1985 während der sogenannten TULLA-Meßkampagne. Erfaßt werden hierbei die Schadstoffe S02 und NOx. Für die verschiedenen Sektoren werden verschiedene Methoden der Schadstofferfassung angewandt: Für öffentliche Wärmekraftwerke und andere Großemittenten mit einer Feuerungsleistung über 10 HW wird eine Umfrageaktion durchgeführt. Diese umfaßt etwa 330 Betreiber von Feuerungsanlagen. Für die restlichen Feuerungsanlagen einschließlich der privaten Haushalte und für den Kraftfahrzeugsektor werden Modelle entwickelt, die aufgrund von Gebäudestrukturdaten, Jahresenergieverbräuchen der Industrie, Außentemperaturen, Konjunkturverläufen etc. den zeitlichen und räumlichen Verlauf der Emissionen bestimmen.
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Ermittlung und Analyse des zeitlichen Verlaufs und der räumlichen Verteilung der derzeitigen und zukünftigen SO2- und NOx-Emissionen in Baden-Württemberg
(1990) Müller, Thomas; Boysen, Barbara; Friedrich, Rainer; Voß, Alfred
Aufbauend auf das im Laufe des TULLA-Experiments erstellte stündliche Emissionskataster für die Luftschadstoffe SO2 und NOx wurde ein Modell erarbeitet, das es erlaubt, Szenarien der stündlichen Emissionsbelastung für zukünftige Perioden unter Berücksichtigung z. B. meteorologischer Daten in einer räumlichen Auflösung von 1 km * 1 km zu berechnen. Der Bericht beschreibt die verwendeten Methoden und Modelle, erläutert die den Berechnungen für das Jahr 2000 zugrundegelegten Szenario-Annahmen, stellt die - mit den Modellen ermittelten - stündlichen Emissionen in einer Januar- und einer Juli-Woche des Jahres 1985 den Emissionen einer Januar- und einer Juli-Woche des Jahre 2000 gegenüber und diskutiert die Ergebnisse.
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Ermittlung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen und deren Zusammensetzung in Baden-Württemberg
(1989) Obermeier, Andreas; Friedrich, Rainer; Voß, Alfred
Für eine Beurteilung der Umweltrelevanz von VOC-Emissionen ist somit nicht nur die Ermittlung der insgesamt emittierten Mengen erforderlich, sondern auch eine differenzierte Betrachtung einzelner Substanzen bzw. Substanzgruppen notwendig. In diesem Vortrag soll eine grobe Übersicht über die Emissionen in Baden-Württemberg gegeben werden. Für die wesentlichen Quellen werden die Emissionen für das Jahr 1985 abgeschätzt und die je nach Quelltyp unterschiedlichen Zusammensetzungen diskutiert.
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Ermittlung von stündlichen SO2- und NOx-Emissionen in Baden-Württemberg in kleinräumiger Auflösung
(1986) Boysen, Barbara; Friedrich, Rainer; Müller, Thomas; Scheirle, Nicolaus; Voß, Alfred
Berichtet wird über die Ermittlung der SO2- und NOx-Emissionen aus der TULLA-Meßkampagne im März 1985 mit Hilfe speziell entwickelter Methoden und Modelle. Dargestellt und diskutiert werden die stündlichen Emissionen für ein Raster mit 1 km x 1 km Flächenquadrate. Die so ermittelten - auch nach Quellhöhe differenzierten - Emissionsraten stehen für weitere Auswertungen und vor allem als Grundlage für räumlich/zeitlich entsprechend aggregierte Emissionsprognosen sowie realitätsbezogene Emissionsszenarien zur Verfügung. Die Daten sollen als Input für ein an der Universität Karlsruhe entwickeltes Ausbreitungsmodell herangezogen werden.
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Exposure of individuals in Europe to air pollution and related health effects
(2022) Li, Naixin; Friedrich, Rainer; Schieberle, Christian
Air pollutants, especially PM2.5 and NO2, are associated with adverse health impacts, as shown by numerous epidemiological studies. In these studies, the observed health impacts have been correlated with ambient concentrations, mainly taken from air pollution monitoring stations. However, individuals are harmed by the pollutants in the inhaled air at the places where they stay, and thus, the concentration of pollutants in the inhaled air is obviously a better indicator for health impacts than the ambient concentration at a monitoring station. Furthermore, the current method for estimating the occurrence of chronic diseases uses annual average concentrations as indicator. However, according to current hypotheses, chronic diseases, especially chronic mortality, develop through the exposure to pollutants over many years, maybe up to a full lifetime. Thus in this study, a methodology and a computer-aided probabilistic model system are described for calculating the exposure of a person to PM2.5 and NO2 over the whole lifetime where the person is characterized by attributes such as age, gender, place of residence and work as well as socioeconomic status. The model system contains a “life course trajectory model”, which estimates the course of the education and professional development for the past lifetime of a person, whose present socioeconomic status is known. Furthermore, a “time-activity model” estimates at which places (so-called micro-environments) a person with a certain socioeconomic status stayed and how long he stayed there within a certain year. The concentrations of air pollutants in indoor environments are calculated with a “mass-balance model”, the outdoor concentrations with “atmospheric models”. Finally, the results of these models are combined to estimate the annual average exposure for the life years of individuals and population subgroups. The exposure is then used to estimate and monetize health impacts. The exposures and health impacts for a number of population subgroups in Europe are presented. For instance, a European citizen, who was 70 years old in 2015, has been exposed to around 25 μg/m3 of PM2.5 during his lifetime above the age of 30, which is associated with a reduction of life expectancy of 13.4 days per year of exposure above 30.
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External costs of electricity generation
(1993) Friedrich, Rainer; Voß, Alfred
Internalizing of external costs leads to a better allocation of economic resources, and so to an improvement of welfare. However, if the external effects that can be quantified and monetized are added to the internal costs, the cost relations between different electricity generation systems are not necessarily changed. Of course, the underlying assumptions (like dose-response relationships) are very uncertain, and some external effects that could be important cannot be monetized. However, statements of other authors that with certainty quantifiable external effects are high (of the order of magnitude of the internal costs) can be relativized.