04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik

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Abschätzung der Höchstlast und der zur Verfügung stehenden Kapazitäten der Stromversorgung in Baden-Württemberg bis zum Jahr 2010
(1990) Fahl, Ulrich; Kaltschmitt, Martin; Voß, Alfred
Für die Kraftwerksausbauplanung der Elektrizitätsversorungsuntemehmen bzw. der verschiedenen Genehmigungsbehörden in den Regionen spielt die Frage nach der Entwicklung der Höchstlast die entscheidende Rolle. Diese Frage gewinnt dabei eine noch stärkere Bedeutung, wenn man die in der jüngeren Vergangenheit beobachteten starken Stromverbrauchszuwachsraten betrachtet. Nach internationaler Vereinbarung wird vom Bundesministerium für Wirtschaft stündlich für den 3. Mittwoch eines jeden Monats die Last in der öffentlichen Elektrizitätsversorgung in der Bundesrepublik Deutschland und den Bundesländern statistisch erfaßt und die monatliche Höchstlast in den jährlichen Berichten des Bundeswirtschaftsministeriums zur Elektrizitätswirtschaft in der Bundesrepublik Deutschland ausgewiesen. Für die Aufstellung von Leistungsbilanzen, die Planung des Kraftwerksausbaus, die Ermittlung der erforderlichen Reserveleistung und weitere elektrizitätswirtschaftliche Überlegungen, also auch für die hier zu untersuchende Fragestellung, ist es aber notwendig, die tatsächliche Höchstlast zu kennen.
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Abschlussbericht zum Projekt "Ressourcenschonende Mischschweißverbindungen für Hochleistungs-Leichtbauverbunde"
(Stuttgart : Institut für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre (IMWF) der Universität Stuttgart, 2018) Panzer, Florian; Werz, Martin; Nguyen, Phuc Lanh; Schneider, Matthias; Weihe, Stefan; Liewald, Mathias
Im Rahmen des Projektes wurde das Rührreibschweißen als ressourceneffizientes und umweltfreundliches Fertigungsverfahren zur Herstellung von beanspruchungs- und gewichtsoptimierten Automobilbauteilen erforscht. Dabei galt es, Aluminium und Stahl in verschiedenen Dicken durch Rührreibschweißen zu fügen und durch anschließendes Umformen zum End- bzw. Zwischenprodukt umzuformen. Die auf die Festigkeiten der Werkstoffe angepassten Blechdicken führen zu einer optimalen Ausnutzung der Werkstoffe, da an jeder Stelle der Werkstoff verwendet werden kann, der die lokalen Anforderungen am besten erfüllt. Durch den Einsatz dieser sogenannten Tailor Welded Blanks sinkt der Werkstoffverbrauch insgesamt und es können auf Leichtbau optimierte Bauteile hergestellt werden. Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene Aluminium- und Stahlgüten in unterschiedlichen Dicken durch Rührreibschweißen gefügt und die Festigkeits- sowie Umformeigenschaften ermittelt. Da die Einhaltung von engen Toleranzen mit hohen Kosten in der Fertigung einhergeht, wurden die für den Prozess notwendigen Toleranzen untersucht, Lösungen zum Umgang mit diesen Toleranzen erarbeitet und Anforderungen an Anlagen zur Produktion von Tailor Welded Blanks identifiziert. Zudem wurde das Umformen von Blechen mit unterschiedlichen Materialen und Blechdicken untersucht. Darüber hinaus wurde eine Reihe weiterer Themen wie das Verschweißen von Gusswerkstoffen und Wärmebehandlungsstrategien beleuchtet. Abschließend wurden Demonstratorbauteile in Form von Tailor Welded Blanks in Aluminium-Stahl- Mischbauweise durch Rührreibschweißen und anschließendes Umformen gefertigt.
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Analyse nachhaltiger Entwicklungen der Energieversorgung in Deutschland und ihre regionalen Auswirkungen auf Bayern mit besonderer Berücksichtigung der Konsequenzen des Kernenergieausstiegs : Endbericht
(2003) Fahl, Ulrich; Remme, Uwe; Blesl, Markus; Voß, Alfred
Diese Untersuchung hat zum Ziel, anhand eines Vergleichs verschiedener Szenarien Wege der Entwicklung der zukünftigen Energieversorgung Deutschlands im Hinblick auf ihre Verträglichkeit mit dem Leitbild der „Nachhaltigen Entwicklung“ quantitativ zu untersuchen, um damit für den politischen Diskussionsprozess über die zukünftige Energiepolitik eine belastbare, an wissenschaftlich-systematischen Kriterien orientierte Diskussionsgrundlage zu schaffen. Dabei sollen auch die regionalen Auswirkungen hinsichtlich der Struktur der Stromerzeugung in Bayern mit analysiert werden. Dies gilt insbesondere für die wirtschaftlichen und umweltseitigen Auswirkungen eines Auslaufens der Kernenergienutzung. Ausgangspunkt der Untersuchungen ist die Frage, wie sich die im Rahmen des Energiedialog Bayern für Bayern erstellten Szenarien in gesamtdeutsche Festlegungen der Energiepolitik bzw. in die dazu erstellten Bundesszenarien einfügen. Hierzu werden auf Bundesebene die Szenarien herangezogen, die das IER Stuttgart im Auftrag der Enquete-Kommission „Nachhaltige Energieversorgung unter den Bedingungen der Globalisierung und der Liberalisierung“ des 14. Deutschen Bundestages erstellt hat. Diese Szenarien werden im Rahmen der vorliegenden Untersuchung zunächst mittels Sensitivitätsanalysen abgesichert. Zudem erfolgt noch eine Analyse und Abschätzung der gesamtwirtschaftlichen Effekte dieser Bundesszenarien hinsichtlich Beschäftigung, Wirtschaftsentwicklung und Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Darauf aufbauend werden die Bundesszenarien unter Berücksichtigung regionalspezifischer Gegebenheiten auf Bayern übertragen und analysiert. Dabei erfolgt im Besonderen eine regionale Betrachtung für die Stromerzeugung in Bayern, die, aufbauend auf den Szenarioergebnissen für Deutschland, insbesondere die Rolle der Kernenergie und Fragen der Versorgungssicherheit im Rahmen einer nachhaltigen Entwicklung des Energiesystems beinhaltet. Die hieraus abgeleiteten Aussagen für Bayern werden den Ergebnissen der Szenariorechnungen gegenübergestellt, die im Rahmen des Energiedialog Bayern speziell für Bayern durchgeführt wurden. Schließlich erfolgt abschließend ein Vergleich der Szenarioergebnisse des Energiedialog Bayern hinsichtlich der Kosten des Klimaschutzes mit den entsprechenden Szenarioergebnissen aus dem Energiebericht des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) „Nachhaltige Energiepolitik für eine zukunftsfähige Energieversorgung“ für Deutschland.
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Anmerkungen zu empirischen Analysen der Preisbildung am deutschen Spotmarkt für Elektrizität : Gutachten
(2007) Swider, Derk Jan; Ellersdorfer, Ingo; Hundt, Matthias; Voß, Alfred
Im Rahmen der hier vorliegenden Untersuchung wurde gezeigt, dass die empirische Analyse der Preisbildung am deutschen Spotmarkt für Elektrizität und die Prüfung der Funktionsfähigkeit des Wettbewerbs über eine Berechnung der Marktpreis-Grenzkosten Differenz mit erheblichen Anforderungen verbunden ist. Die Schwierigkeiten bestehen dabei einerseits in der Verwendung des geeigneten Referenzmaßstabs zur Bewertung der beobachteten Marktergebnisse und andererseits in der empirisch exakten Ermittlung der historischen Marktpreis-Nachfrage Kombinationen und der Angebotskurven für die betrachteten Zeitpunkte. Wird als Referenzmaßstab für die Bewertung der bei funktionierendem Wettbewerb zu erwartenden Marktergebnisse das ökonomische Standardmodell der vollständigen Konkurrenz verwendet, wie dies in den vorgelegten Studien zur Berechnung der Marktpreis-Grenzkosten Differenz implizit geschieht, werden bestehende Abweichungen realer Marktbedingungen vom theoretischen Idealzustand, denen auch in funktionsfähigen Wettbewerbsmärkten nicht oder nur eingeschränkt begegnet werden kann, nicht erfasst. Zu diesen Abweichungen gehören z. B. existierende Anpassungsmängel aufgrund von begrenzter Faktormobilität und Unteilbarkeiten, bestehende Informationsasymmetrien zwischen den Marktteilnehmern und die aus Ungewissheit erwachsenden Risikoaspekte. Zudem ist zu bemerken, daß auch bei funktionierendem Wettbewerb eine positive Marktpreis-Grenzkosten Differenz im Mittel des Zeitverlaufs vorhanden sein muss, um die Vollkostendeckung der zur Bedarfsdeckung notwendigen Produktionskapazitäten sicherzustellen. Neben der Schwierigkeit den geeigneten theoretischen Referenzmaßstab für die Bewertung der realen Marktergebnisse und damit die Berechnung der Marktpreis-Grenzkosten Differenz zu finden, besteht die zweite Herausforderung in der exakten Bestimmung der relevanten kurzfristigen Grenzkosten des Systems. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da prinzipiell die Angebotserstellung in einem funktionsfähigen Wettbewerb gerade entsprechend der kurzfristigen Grenzkosten erfolgt. Da sich aber das den Marktpreis setzende Grenzkraftwerk und damit die in einer Stunde relevanten kurzfristigen Grenzkosten des Systems im Zeitablauf ständig ändern, können die Abweichungen zwischen Marktpreis und kurzfristigen Grenzkosten nur auf der Basis detaillierter Informationen über die historischen technischen und ökonomischen Marktbedingungen berechnet werden. Die empirische Analyse leidet dabei am Fehlen öffentlich zugänglicher Daten über die relevanten historischen Marktbedingungen. Insbesondere sind hier beispielsweise die Transportkosten der eingesetzten Brennstoffe, die aus Opportunitäten erwachsenden Kostenbestandteilen wie Risikoaufschläge und vor allem die fehlende Kenntnis über die tatsächliche Arbeitsverfügbarkeit der Kraftwerke zu nennen. Werden diese Aspekte in der empirischen Analyse vernachlässigt, so kann nicht davon ausgegangen werden, dass sich die dadurch verursachten Schätzfehler gegenseitig aufheben. In den meisten Fällen wirkt eine unvollständige Erfassung der verschiedenen Kostenkomponenten in Richtung einer Überschätzung der Marktpreis-Grenzkosten Differenz. Darüber hinaus ist die Feststellung wichtig, dass die Ermittlung von Marktpreis-Grenzkosten Differenzen ohne eine adäquate Berücksichtigung der datenseitigen Unsicherheiten keine belastbare Basis für Aussagen zur missbräuchlichen Überhöhung von Marktpreisen darstellt. Vor dem Hintergrund dieser erheblichen Unsicherheiten kann abschließend festgehalten werden, dass die vorliegenden Versuche, Marktmachtausübung und damit unzureichenden Wettbewerb auf den deutschen Elektrizitätsmärkten empirisch nachweisen zu wollen, fehlschlagen. Die getroffenen Aussagen, dass Marktmacht ausgeübt wurde, sind vor dem Hintergrund der Defizite in der theoretischen Fundierung sowie insbesondere angesichts methodischer Vereinfachungen und empirischen datenseitigen Unzulänglichkeiten wissenschaftlich nicht belastbar.
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An approach to reducing the greenhouse gas footprint in the manufacturing industry: Determinants for an economic assessment of industrial decarbonisation measures
(2022) Buettner, Stefan M.; Wang, Diana
A reduction of the greenhouse gas footprint towards net zero emissions can be achieved with the help of a wide variety of measures. There are three principal approaches (categories): first, reducing greenhouse gases by adjusting the way business is done (efficiency and processes); second, substituting what business is done with (sources of energy and material); and third, offsetting the greenhouse gases emitted. Some measures seem simple and obvious, while others appear complex and demanding. The decisive factor is the respective impact on economic efficiency. Therefore, the authors have identified six types of measures that differ in terms of the impact of investment and operating costs on energy and emission costs. In this report, the authors evaluate these types of measures from an economic perspective and address the limitations and advantages and disadvantages of the different types of measures in terms of emerging needs for action and consequences. Since, for example, on-site measures are often more sensible and also the increase or introduction of emission prices in many countries can have significant cost implications (and subsequently affect global supply chains), an adjustment of the traditional approach to economic valuation seems necessary. On this basis, a novel economic valuation approach for decarbonisation measures is proposed. The approach, illustrated by calculation examples and extensions to dynamically rank, score, and adjust to changing circumstance over time, facilitates an optimal selection of measures to support companies in achieving and sustaining their greenhouse gas reduction goals while maintaining economic efficiency.
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Bestandsanalyse der Kraft-Wärme-Kopplung in der Bundesrepublik Deutschland : Endbericht ; Gutachten im Auftrag des Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
(2001) Blesl, Markus; Fahl, Ulrich; Voß, Alfred
Mit der Verabschiedung des Energiewirtschaftsgesetzes und der Liberalisierung des Strommarktes haben sich die Wettbewerbsbedingungen für die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) grundlegend geändert. Gleichzeitig wird in Deutschland eine weitere Reduktion der energiebedingten CO2-Emissionen angestrebt. In diesem Zusammenhang wird von einem weiteren Ausbau der KWK ein wesentlicher Zielerreichungsbeitrag erwartet. Als mögliches Förderinstrument zum KWK-Ausbau wird insbesondere ein Quoten-(handels-)modell für Strom aus KWK-Anlagen diskutiert. Damit wird es notwendig, Zertifizierungskritierien festzulegen, die die Einbeziehung der unterschiedlichen KWK-Techniken regeln, sowohl im Anlagenbestand als auch beim Neubau. Im Zusammenhang mit der angestrebten CO2-Minderung sind somit für den KWK-Anlagenbestand, der alleine im Rahmen des Gutachtens betrachtet wird, insbesondere dessen Einordnung hinsichtlich der damit verbundenen Energieeinsparung und CO2-Minderung sowie hinsichtlich der Wettbewerbsfähigkeit im liberalisierten Strommarkt von Interesse. Diese drei Themenblöcke stehen damit auch im Zentrum des vorliegenden Gutachtens. Auf der Basis der IER-Kraftwerks-Bestands-Datenbank (Abschnitt 2) und den darin erfassten Typen von KWK-Anlagen (Abschnitt 3) wird für die Situation im Jahr 1999 die KWK-Stromerzeugung ermittelt (Abschnitt 4). Darauf aufbauend erfolgt eine Auswertung des Betriebs des KWK-Anlagenbestandes im Jahr 1999 hinsichtlich Energieeffizienz (Abschnitt 5), den damit verbundenen CO2-Emissionseinsparungen (Abschnitt 6) und der Wettbewerbsfähigkeit der bestehenden KWK-Anlagen im liberalisierten Strommarkt (Abschnitt 7).
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A collection of probability integrals - Applied using Matlab
(2003) Swider, Derk Jan
This paper presents a collection of probability integrals often used in optimization problems. All the formulas are applied using Matlab with the source code given. It may be noted that all the formulas were intensively tested and seem to be correct, however, this cannot be guaranteed.
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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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Energie- und gesamtwirtschaftliche Auswirkungen veränderter Rahmenbedingungen auf die Nutzung von Erdgas in Deutschland : Studie für dasZentrum für Energieforschung Stuttgart (ZfES)
(2013) Blesl, Markus; Beestermöller, Robert; Kuder, Ralf; Fahl, Ulrich
Ausgehend von der aktuellen Diskussion über die zukünftige Ausrichtung der deutschen Energiepolitik und Energiewirtschaft stellt sich auch die Frage nach der zukünftigen Rolle der einzelnen Energieträger. Die Option eines höheren Anteils von Erdgas an der Energieversorgung ist im Zusammenhang mit einer neuen Ausrichtung der nationalen Energiepolitik, geprägt von Klimaschutzambitionen, der verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien und dem Ausstieg aus der Kernenergie, eine der Lösungsmöglichkeiten. Eine entscheidende Rolle bei diesen Überlegungen spielen dabei die Fragen, welchen Gestaltungsspielraum es für einen denkbaren zukünftig höheren Anteil von Erdgas gibt. Der Einsatz von Erdgas im Energiesystem hängt von den energie- und klimapolitischen Rahmenbedingungen ab. Zu den wichtigsten Maßnahmen und Zielen in diesem Bereich zählen die Reduktion der Treibhausgas(THG)-Emissionen und der Ausbau der erneuerbaren Energien. Eine Reduktion der THG-Emissionen wie auch der Ausbau der erneuerbaren Energien sind Teil der europäischen 20/20/20-Ziele. Diese sind Teil des von der Kommission im Jahr 2008 vorgeschlagenen Klima- und Energiepakets (European Commission 2008). Oftmals wird dem Energieträger Erdgas dabei die Rolle einer Brückentechnologie auf dem Weg zu einer Dekarbonisierung des Energiesystems zugeschrieben. Es stellt sich somit die Frage, welche Auswirkungen unterschiedliche THG-Ziele und Ausbaupfade für erneuerbare Energien auf den Gaseinsatz haben. Um die zukünftige Rolle von Erdgas zu bestimmen, gilt es zudem, die Preissensitivität der Erdgasnachfrage zu untersuchen. In Deutschland stellt sich zudem die Frage, ob Neubauprojekte für Großkraftwerke in Zukunft realisiert werden können oder ob ein verstärkter Ausbau erdgasbetriebener Erzeugungsanlagen mit einer geringeren Leistung verfolgt wird. Ein Verzicht auf den Neubau von Großkraftwerken hätte spürbare Folgen für die Energiewirtschaft, die verarbeitende Industrie oder die Haushalte. Eine dezentrale, von industrieller, kommunaler und/oder privater Eigenerzeugung geprägte Struktur würde eine größere Koordinierung der Netze erfordern - sowohl der Erdgasnetze als auch der Stromnetze und Fernwärmeleitungen -, da Erdgas verstärkt in Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) eingesetzt würde. Die Einsatzpotenziale für dezentrale KWK-Anlagen hängen stark von den Abnahmemöglichkeiten für die darin erzeugte Prozess- und Nah-/Fernwärme in der Industrie bzw. in den Haushalten und dem Gewerbe-, Handels-, Dienstleistungs- (GHD-)Sektor ab. Hinzu kommt, dass strukturelle Veränderungen in der Stromerzeugung von Großkraftwerken hin zu räumlich verteilten, erdgasbasierten KWK-Anlagen zu einem Anstieg der Stromerzeugungskosten sowie der Strompreise führen können. Strompreiserhöhungen bedeuten eine Kostensteigerung für energieintensive Industrien. Fallen diese Kostensteigerungen zu hoch aus, kann es passieren, dass Standorte unrentabel werden und aufgrund günstiger Energiepreise im Ausland eine Abwanderung der entsprechenden Industrie vollzogen wird. Neben der Produktion würden dadurch auch das produktionstechnische Know-how und Arbeitsplätze ins Ausland verlagert. Dies kann aufgrund der volkswirtschaftlichen Verflechtung negative Rückkopplungseffekte auf andere Sektoren ausüben, so dass es unter Umständen zu einer weiteren Schwächung des Industriestandorts Deutschland kommt. Hieraus ergibt sich die Frage, wo die Schwellenwerte von Strompreiserhöhungen hinsichtlich derartiger Abwanderungen liegen bzw. welche Kostensteigerungen verkraftbar sind und welche nicht. Ziel dieser Studie ist die energie- und gesamtwirtschaftliche Analyse der Bedeutung von Erdgas für die Energiewirtschaft Deutschlands, insbesondere hinsichtlich einer zunehmend dezentraleren Stromerzeugung. In der einführenden Analyse sollen dazu die Auswirkungen von veränderten energie- und klimapolitischen Rahmenbedingungen in Form der THG-Ziele und Ausbaupfade für erneuerbare Energien untersucht werden. Weiterhin soll die Preissensitivität der Erdgasnachfrage näher betrachtet werden. Anschließend werden aktuelle Entwicklungstendenzen im Stromsektor in Deutschland hin zu einer zunehmenden Nutzung kleinerer und räumlich verteilter Erzeugungseinheiten näher analysiert. In der energiewirtschaftlichen Betrachtung soll untersucht werden, inwiefern ein Ausbleiben zukünftiger Großkraftwerksneubauprojekte zu einer Zunahme dezentraler erdgasbasierter Stromerzeugungs- und KWK-Anlagen führt. Mittels der Betrachtung verschiedener Szenarien mit und ohne Investitionen in neue Großkraftwerksprojekte sollen strukturelle Veränderungen in der Stromerzeugung und eventuell damit einhergehende Veränderungen der Strompreise aufgezeigt werden. Im Weiteren sind eine stärkere dezentrale Ausrichtung der Stromerzeugung und die sich dadurch ergebenen Konsequenzen für die Strom-, Gas- und Fernwärmeversorgung zu untersuchen. Aufbauend auf den Ergebnissen der energiewirtschaftlichen Analyse sollen in einer gesamt-wirtschaftlichen Betrachtung die Auswirkungen möglicher strompreisinduzierter Kostensteigerungen auf die Wettbewerbsfähigkeit energieintensiver Industrien analysiert werden. Zudem werden unterschiedliche Kostenumlagekonzepte auf Haushalte, Wirtschaft und Industrie untersucht. Dabei geht es um die Frage, wie sich die Wettbewerbsfähigkeit der energieintensiven Industrie verändert, in welcher Höhe Produktionsverlagerungen zu erwarten sind und welche Besonderheiten sich bei einer unterschiedlichen Verteilung möglicher Strommehrkosten auf bestimmte Stromverbraucher, wie Haushalte, Wirtschaft und Industrie, ergeben. Letzteres ist besonders vor dem Hintergrund der aktuellen Diskussion über die Verteilung der Kosten der Erneuerbaren Energien (EEG-Umlage) auf die Stromverbraucher und damit verbundener Ausnahmeregelungen für einzelne Branchen von Relevanz.
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Energieverbrauchsprognose für Bayern : CO2-Vermeidungskosten; Ergänzung des Gutachtens; erstellt im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Verkehr und Technologie
(2001) Blesl, Markus; Fahl, Ulrich; Voß, Alfred
Aufbauend auf den Ministerratsbeschluß vom 14. Juli 1998, wonach der Standortsicherungsplan für Wärmekraftwerke anläßlich der anstehenden Fortschreibung des Landesentwicklungsprogramms Bayern (LEP) überarbeitet und dem Landtag zur Zustimmung vorgelegt werden sollte, hatte das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und Technologie an das Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) der Universität Stuttgart die Erstellung eines Gutachtens „Energieverbrauchsprognose für Bayern“ in Auftrag gegeben. Das Gutachten wurde im Mai 2000 fertiggestellt. In dem Basisszenario des Gutachtens ergibt sich, dass die energiebedingten CO2-Emissionen in Bayern im Jahr 2005 mit 84,4 Mio. t wieder nahezu das selbe Emissionsniveau wie im Jahr 1990 (84,5 Mio. t) erreichen. Danach ergibt sich dann im Basisszenario eine Verminderung der energiebedingten CO2-Emissionen um ca. 1,7 % gegenüber 1990 bis zum Jahr 2010 auf dann 83,0 Mio. t. Zwischenzeitlich wurde das Klimaschutzkonzept der bayerischen Staatsregierung vorgestellt, in dem das bayerische Klimaschutzziel wie folgt formuliert ist: Es wird eine Verminderung der Gesamt-CO2-Emissionen in Bayern von derzeit (1997) rund 90 Mio. t bis zum Jahr 2010 auf einen Wert von 80 Mio. t pro Jahr angestrebt. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie die Deckungslücke in Höhe von rund 3 Mio. t CO2 geschlossen werden kann, die sich aus einem Vergleich des bayerischen Klimaschutzziels mit dem Ergebnis des Basisszenarios der Energieverbrauchsprognose für das Jahr 2010 ergibt. In diesem Zusammenhang nehmen in der energiepolitischen Diskussion Maßnahmen für eine verstärkte Nutzung der erneuerbaren Energiequellen eine breiten Raum ein. Unabhängig von dem letztendlich notwendigen Umfang der CO2-Minderung kommt bei der Formulierung von energiepolitischen Strategien und Konzepten zur Erreichung einer klimaverträglichen Energieversorgung der Differenzierung zwischen dem technisch Möglichen, dem wirtschaftlich Machbaren und dem ökologisch Effizienten eine besondere Bedeutung zu. Rein technisch gesehen stehen uns zumindest auf längere Sicht sehr weitgehende CO2-Minderungsmöglichkeiten zur Verfügung. Aber nicht alles was technisch machbar ist, ist auch wirtschaftlich darstellbar und schon gar nicht effizient im Sinne der Nutzung knapper verfügbaren Ressourcen zur Vermeidung von Klimaveränderungen. In Anbetracht der begrenzten Ressourcen bzw. Aufwendungen, die zur Minderung der CO2-Emissionen zur Verfügung stehen und um möglichst schnell wirksam werdende Minderungen zu erreichen, kommt Kosten-Nutzen-Überlegungen eine besondere Bedeutung zu, auch um die Volkswirtschaft angesichts der gewaltigen Umstrukturierungsaufgabe der Energieversorgung nicht unvertretbar zu belasten. Dieser Grundgedanke ist auch bei der Einordnung der Möglichkeiten und Grenzen der verstärkten Nutzung der erneuerbaren Energiequellen zur CO2-Minderung in Bayern zu befolgen. Vor diesem Hintergrund ist es Ziel des Ergänzungsgutachtens, die aus einer volkswirtschaftlichen Perspektive für den heutigen Stand der Technik ermittelten CO2-Vermeidungskosten einer verstärkten Nutzung erneuerbarer Energiequellen in Bayern denjenigen gegenüber zu stellen, die sich bei Maßnahmen beim baulichen Wärmeschutz bzw. bei der Heiztechnik ergeben. Damit werden grundlegende Informationen für eine Einordnung und Bewertung der betrachteten CO2-Minderungsmaßnahmen bereitgestellt.
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Entwicklung eines Effizienzkriteriums für eine klimaschutzorientierte KWK-Förderung : Gutachten
(2000) Blesl, Markus; Dicke, Norbert; Fahl, Ulrich; Voß, Alfred; Weber, Christoph
Ein Effizienzkriterium für eine klimaschutzorientierte Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) basiert auf der Ermittlung der CO2-Einsparungen durch KWK-Anlagen im Vergleich zu einem Referenzsystem. Gemäß der ermittelten CO2-Einsparungen werden den KWK-Anlagenbetreibern Klimaschutzzertifikate zugesprochen, welche an einem vom Strommarkt getrennten Markt gehandelt werden können. Dabei sollte das Ziel der CO2-Reduktion nicht dadurch außer Kraft gesetzt werden, dass versucht wird, mit dem selben Förderinstrument gleichzeitig andere energiepolitische Ziele, z. B. des KWK-Bestandsschutzes oder der Versorgungssicherheit durch einen Einsatz von heimischen Kohlen, zu verwirklichen. Der Vorteil eines Modells der Quotierungspflicht für das Halten von CO2-Vermeidungszertifikaten liegt darin, dass besonders CO2-effiziente KWK-Anlagen, also solche mit einer hohen CO2-Einsparung auch besonders von einem mit den KWK-Bons verbundenen Zertifikatshandel profitieren. Hierdurch wird ein hoher Anreiz gegeben, Anlagen – sowohl bestehende, als auch Neuanlagen – zu verbessern sowie bei Neuanlagen auf einen hohen technischen Stand zu achten. Des Weiteren können durch ein so ausgestaltetes Zertifikatshandelsmodell für KWK-Bons bereits Erfahrungen gesammelt werden, welche für die Einführung eines allgemeinen CO2-Zertifikatehandelsmodells nützlich sind. Weiterhin bereitet die Einführung eines Modells von KWK-Klimaschutzzertifikaten auf eine EU-weite Einführung eines CO2-Zertifikatehandels vor. Zwischen der Einführung der KWK-Bons für die vermiedenen CO2-Emissionen und dem allgemeinen CO2-Zertifikatehandel sind auch mehrere Zwischenstufen denkbar.
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Entwicklung und Anwendung eines Integrated Assessment Modellinstrumentariums für die Analyse nachhaltiger Entwicklungen der Energieversorgung in Deutschland : Schlussbericht
(2004) Fahl, Ulrich; Bickel, Peter; Blesl, Markus; Droste-Franke, Bert; Ellersdorfer, Ingo; Rehrl, Tobias; Remme, Uwe; Rout, Ullash Kumar; Voß, Alfred
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein Integrated Assessment Modellinstrumentarium zu entwickeln und für die Analyse nachhaltiger Entwicklungen der Energieversorgung in Deutschland im globalen und europäischen Kontext anzuwenden. Das Modellinstrumentarium setzt sich aus vier Bausteinen zusammen. Zur Beurteilung der ressourcenbezogenen Effekte der globalen wie regionalen Nachfrage nach Primärenergieträgern ist das neu entwickelte Ressourcenmodell LOPEX an das Allgemeine Gleichgewichtsmodell NEWAGE-World gekoppelt worden. Auf der Basis der mit NEWAGE ermittelten weltweiten regionalisierten Nachfragen nach Energieträgern werden mit LOPEX Produktions- und Abbaupfade sowie Preispfade für die Energieträger Erdöl, Erdgas und Steinkohle abgeschätzt. Zum anderen wird durch die Anbindung des Umwelt Wirkungsmodells EcoSense an das europäische Energiesystemmodell TIMES-ES, das Deutschland und seine Nachbarstaaten hinsichtlich der gesamten Energieflüsse von den Energiedienstleistungen bis zur Primärenergiebereitstellung und die dabei entstehenden Emissionen erfasst, eine effiziente und zuverlässige Bewertung von Emissionsminderungsstrategien unter Berücksichtigung externer Effekte und Nachhaltigkeitsindikatoren auf europäischer Ebene ermöglicht.
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Entwicklungsstand und Perspektiven der Elektromobilität : Endbericht
(2009) Blesl, Markus; Bruchof, David; Hartmann, Niklas; Özdemir, Enver Doruk; Fahl, Ulrich; Eltrop, Ludger; Voß, Alfred
Im Rahmen dieser Studie wird untersucht, inwiefern die verschiedenen denkbaren Antriebsvarianten aus dem Bereich der Elektromobilität einen ökonomisch und ökologisch sinnvollen Beitrag zur Senkung der Erdölabhängigkeit und zur Reduzierung der Emissionen des Verkehrssektors leisten können. Die Studie beginnt zunächst mit einer technischen Beschreibung der verschiedenen Varianten elektrischer und hybrid-elektrischer Fahrzeugantriebe im PKW-Bereich. Anschließend folgt eine Analyse der derzeitigen spezifischen Kosten einzelner Antriebskomponenten, sowie des jeweiligen mittel- bis langfristigen Potenzials zur Kostenreduktion. Auf Basis dieser Ergebnisse werden die Mobilitätskosten der einzelnen elektromobilen Antriebsalternativen für verschiedene Nutzerprofile und Fahrzeugklassen ermittelt und durch den Vergleich mit konventionellen Referenzfahrzeugen bewertet. Des Weiteren werden auch die heutigen und zukünftigen Emissionen der einzelnen Antriebsalternativen im Fahrbetrieb (Tank-to-Wheel) und bei der Kraftstoffherstellung (Well-to-Tank) sowie die resultierenden CO2-Vermeidungskosten in Relation zum Referenzfahrzeug für verschiedene Nutzerprofile verglichen. Weitere Aspekte der Elektromobilität, die im Rahmen dieser Studie diskutiert werden, sind Infrastrukturanforderungen, die sich bei der Nutzung von Strom und Wasserstoff als Kraftstoff im PKW-Verkehr ergeben, sowie die Potenziale der Nutzung Batterie betriebener Elektrofahrzeuge zu Lastmanagement und Primärregelung.
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Externe Kosten der Stromerzeugung. 2. korrigierte Ausgabe
(1990) Friedrich, Rainer; Kallenbach, Ulrich; Thöne, Eberhard; Voß, Alfred; Rogner, Hans-Holger; Karl, Hans-Dieter
Vor kurzem ist nun in einer Studie von O. Hohmeyer der Versuch unternommen worden, die externen Kosten ausgewählter Stromerzeugungsoptionen abzuschätzen. Bei näherer Betrachtung weist die Studie von Hohmeyer aber eine Reihe von methodischen Mängeln und Unzulänglichkeiten auf, die es zweifelhaft erscheinen lassen, ob die Ergebnisse die tatsächlichen externen Kosten der untersuchten Stromerzeugungstechnologien auch nur größenordnungsmäßig richtig widerspiegeln und damit als Grundlage für energiepolitische Überlegungen brauchbar sind. In der hiermit vorgelegten Untersuchung werden die Ergebnisse von Hohmeyer, die verwendeten methodischen Ansätze sowie die zugrundegelegten Daten und Prämissen kritisch analysiert und bewertet. Darauf aufbauend wird für die Bereiche der externen Kosten, die von Hohmeyer quantifiziert werden, eine eigene Abschätzung durchgeführt. Die eigenen Abschätzungen zeigen, daß die von Hohmeyer ermittelten externen Kosten zum Teil um mehr als eine Größenordnung zu hoch sind. Die von uns abgeschätzten externen Kosten in den Bereichen Umwelt (ohne Klimawirkungen ), Gesundheit, Aufwendungen für Forschung und Entwicklung, direkte und indirekte Subventionen und Ressourcenerschöpfung liegen bei der Stromerzeugung mittels Kohle, Kernenergie, Wind oder Sonne (Photovoltaik) bei maximal 7% der jeweiligen Stromerzeugungskosten. Eine Einbeziehung dieser externen Kosten hat keinen wesentlichen Einfluß auf die Relationen der Stromerzeugungskosten dieser Anlagen.
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Ganzheitliche Bewertung innovativer mobiler thermischer Energiespeicherkonzepte für Baden-Württemberg auf Basis branchen- und betriebsspezifischer Wärmebedarfsstrukturen : Endbericht
(2011) Blesl, Markus; Ohl, Michael; Fahl, Ulrich
Im Zusammenhang mit der Energiepreis- u. Klimaschutzdiskussion werden vielfältige Anstrengungen zu technischen, wirtschaftlichen u. ökologischen Verbesserungen innerhalb des Energiesystems in Baden-Württemberg unternommen. Ein Aspekt umfasst die Nutzung industrieller Abwärmemengen. Dabei kann die Nutzung innerhalb des Quellenstandorts erfolgen (interne Abwärmenutzung) oder durch externe Nutzer. Für die Speicherung u. den möglichen Transport der Abwärme zu externen Nutzern stehen neben den leitungsgebu.enen verschiedene leitungsungebu.ene Systeme mit zur Verfügung, die unter dem Begriff „Mobile Wärme“ zusammengefasst werden. Die Ziele des Vorhabens umfassen die ganzheitliche Bewertung dieser verschiedenen Wärmespeicherkonzepte, bei denen es sich um das Thermoölverfahren, die Gruppe der Latentwärmespeichermedien u. die Zeolithspeichertechnik handelt. In einem ersten Schritt werden die physikalischen u. technischen Rahmendaten der jeweiligen Technik ermittelt u. die entsprechenden Anlagenkonzepte erläutert. Nachfolgend wird der bestehende Wärmebedarf in Baden-Württemberg nach Verbrauchssektoren (Industrie, GHD, Haushalte), Temperatursegment sowie der räumlichen Verteilung auf Kreisebene bestimmt. Es zeigt sich, dass in Baden-Württemberg der kreisweit höchste Wärmebedarf im Ortenaukreis, im Rhein-Neckar-Kreis, dem Ostalbkreis u. dem Landkreis Heidenheim vorliegt. Gleichzeitig erfolgt, ebenfalls aufgelöst nach Temperaturbereich u. räumlicher Verteilung, die Abschätzung des zur Verfügung stehenden industriellen Abwärmeaufkommens der einzelnen Branchen. Die Daten des Wärmebedarfs u. des Abwärmeangebots in Baden- Württemberg werden in einem Grafischen Informationssystem (GIS) erfasst u. editiert. Den nächsten Schritt bildet die Schaffung eines Bewertungstools für die ökologische Bilanzierung von Speicheranwendungen über die Lebenszyklusphasen Bau, Betrieb u. Entsorgung der Anlagen. Die parametrisierte Ausgestaltung des Tools speziell auf die Bedürfnisse der Wärmespeicherung bietet gegenüber gängigen Programmen dieser Art eine wesentlich einfachere Handhabbarkeit, die sowohl bei der Ermittlung von Emissionswerten als auch bei der Optimierung von Anlagen u. Konzepten in ökologischer Hinsicht zum Tragen kommen kann. Die praktische Anwendung der Lebenszyklusanalyse erfolgt anhand konkreter Beispielen für mögliche Pilotprojekte der Mobilen Wärme in Baden-Württemberg. Anschließend erfolgt die Ermittlung der wirtschaftlichen Rahmendaten, die sich über die gesamte Prozesskette von der Abwärmeauskopplung über den Transport bis zur Nutzung im Wärmeversorgungssystem des Anwenderstandorts erstreckt. Zur einfachen Abschätzung der wirtschaftlichen Kennwerte potenzieller Anwendungsfälle werden die ermittelten Wirtschaftlichkeitsdaten in ein parametrisiertes Modell der Kostenrechnung für alle betrachteten Speicherkonzepte integriert. Die Anwendung des Kostenmodells wird ebenfalls anhand der bereits in der ökologischen Bilanzierung betrachteten konkreten Fallbeispiele veranschaulicht. Neben der wirtschaftlichen u. ökologischen Bilanzierung dieser möglichen Projekte erlauben die erhaltenen Kennwerte auch die Bestimmung der jeweiligen CO2-Vermeidungskosten. Dabei zeigt sich, dass mobile Speichersysteme bezüglich des CO2-Ausstoßes konventionellen, auf dem Einsatz von Erdgas basierenden Wärmeversorgungssystemen deutlich überlegen sind. Die aus ökologischer Sicht vorteilhaften Aktionsradien der einzelnen Systeme liegen dabei sehr deutlich oberhalb des unter den derzeitigen Rahmenbedingungen in wirtschaftlicher Hinsicht darstellbaren Spektrums. Da die zur Verfügung stehenden Techniken der Wärmespeicherung in der Praxis mit anderen Nutzungsmöglichkeiten, wie etwa der Stromerzeugung, konkurrieren, werden die entsprechenden Techniken in einem eigenen Abschnitt beschrieben u. ebenfalls bezüglich ihrer wirtschaftlichen u. ökologischen Kenndaten analysiert. Für die betrachteten Fallbeispiele der Wärmespeicherung werden ausgewählte Nutzungsalternativen in ökologischer u. ökonomischer Hinsicht bilanziert. Es zeigt sich, dass die Techniken der Wärmespeicherung, insbesondere auch das auf hohe Leistungen u. Nutzungsdauern angewiesene Thermoölverfahren, diesbezüglich auf harte Konkurrenz trifft, die bei mittel- bis langfristig steigenden Strompreisen noch weiter profitiert. Dennoch bieten die Systeme der Mobilen Wärme ein bereites Einsatzpotenzial u. einen möglichen kostengünstigen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emissionen in Baden-Württemberg. Um dieses Potenzial heben zu können, bedarf es der Umsetzung von Demonstrationsprojekten, um die bislang noch bestehenden Hemmnisse überwinden zu können. Hierzu bieten sich als Wärmequellen Stahlwerke, Gießereien, Glasfabriken oder Zement- u. Ziegelwerke für das Thermoölverfahren sowie Biomasse- u. Biogasanlagen für die Latentwärmespeicherkonzepte an. Geeignete Wärmenutzer kommen insbesondere aus dem Bereich der öffentlichen Einrichtungen oder liegen in der Einbindung in bereits bestehende Wärmenetze.
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Ganzheitliche Bewertung von Holzheizungen
(Stuttgart : Zentrum für Energieforschung Stuttgart, 2016) Huang, Ganlin; Schmid, Dorothea; Friedrich, Rainer; Vogt, Ulrich; Mahami, Golnoosh; Struschka, Michael; Juschka, Winfried
Holzfeuerungen emittieren nur wenige Treibhausgasemissionen, aber erhebliche Mengen an Feinstaub und Stickoxiden. Überwiegen die Vorteile des Klimaschutzes die Nachteile, nämlich die Gesundheitsrisiken durch die Luftschadstoffbelastung? Um dies zu klären, werden die sozialen Kosten, also die Summe aus Kosten, monetarisierten Klimaschäden und monetarisierten Gesundheitsschäden von Holzheizungen denen von Erdgas- und Ölheizungen gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass in Stuttgart - als Beispiel für eine Großstadt -, Erdgas- und Ölheizungen niedrigere soziale Kosten aufweisen als Holz- und Pelletfeuerungen, selbst wenn diese mit Partikelfiltern versehen wären; in Städten sollten Holzfeuerungen daher nicht verwendet werden. Auf dem Land weisen dagegen mit Partikelfiltern versehene Holzheizungen günstigere soziale Kosten auf als Feuerungen für fossile Brennstoffe.
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Grönland 2003 : Berichte von der Polarbiologischen Exkursion des Studiengangs Technische Biologie
(2004) Nickel, Michael (Hrsg.) , Götz, Markus (Hrsg.)
Abschlußberichte der vier studentischen Forschungsprojekte: Arktisches marines Benthon, Fließ- und Stehgewässer Grönlands, Insekten und Spinnentiere Grönlands, Vegetationsgemeinschaften Grönlands. Hintergrund-Exkurse zu den Expeditionsstandorten Kangerlussuaq, Maniitsoq, Qeqertarsuaq (Insel Disko), Ilulissat. Kapitel zu Geographie, Kultur, Wirtschaft und Politik von Grönland. Expeditions-Chronologie und Tagebuch der Teilnehmer.
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Integrated environmental health impact assessment for Europe : methods and results of the HEIMTSA/INTARESE Common Case Study
(Stuttgart : Universität Stuttgart, IER, 2011) Friedrich, Rainer; Kuhn, Alexandra
Within the EU FP6 projects HEIMTSA and INTARESE a framework for carrying out integrated environmental health impact assessments has been developed. In this paper, the framework is tested and applied.The following question is analysed: how do EU climate mitigation and adaptation policies and measures affect environmental health impacts in Europe? While answering this question, a number of important parameter values and functions, especially dose-response functions, concentration-response functions and exposure-impact functions as well as monetary values for health endpoints are provided, which may be used in further studies. Results show that the impact of most climate change mitigation policies on environmental human health is nearly as important as the climate change effects themselves. Quite some climate protection policies have important positive effects, i.e. they reduce health effects considerably (e.g. the use of wind or solar energy replacing oil and coal). However some policies, especially biomass burning and reducing air exchange rates in houses, cause quite high additional health impacts. The analysis also allows a ranking of stressors in environmental media with regard to overall health impacts in the EU: The highest overall damage stems from primary and secondary fine particles, followed by noise and radon. Less damage is caused by ozone, then mould followed by dioxins and heat waves. Pesticides and especially PCBs cause relatively low health impacts if only cancer endpoints are considered. This hierarchy does not change if different indicators like DALYs or monetary values are applied. Sensitivity analyses furthermore show that the pattern of importance does not change, either, if different toxicity of PM components is assumed. This information is useful to identify priorities when planning health protection policies.A general conclusion is that taking relevant ‘environmental health effects’ into account will change policy recommendations in many fields substantially.
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Katalytischer Brenner für ein wärmeintegriertes Motorabgasreinigungssystem
(2008) Nieken, Ulrich; Eigenberger, Gerhart; Tuttlies, Ute; Bernnat, Jens
Inhalt dieses Projektberichts sind Arbeiten zur Entwicklung und Erprobung von Dieselbrennersystemen, die als aktives Regelelement in wärmeintegrierten, multifunktionalen Dieselabgasreinigungssystemen eingesetzt werden sollen.