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unilogo Universität Stuttgart

Veröffentlichungen

Forschungsbericht Band 31

Zum Inhalt:

Der vorliegende Bericht präsentiert die Szenariorechnungen des Projektes Klimaverträgliche Energieversorgung in Baden Württemberg. Anhand der drei Energieszenarien Techniknutzung, Ressourcenschonung und Neue Lebensstile, die unterschiedliche gesellschaftliche Leitbilder widerspiegeln, werden mögliche Umgestaltungen des Energiesystems untersucht. Mit Hilfe dieses Ansatzes wird geklärt, ob die gesetzten CO2-Reduktionsziele in den verschiedenen Szenarien erreichbar sind. Zur Durchführung der Szenariorechnungen wird ein optimierendes dynamisches Energiesystemmodell verwendet. Abschließend wird auf die erforderlichen Maßnahmen zur Umsetzung der vorgestellten Szenarien eingegangen.

Forschungsbericht Band 32

Zum Inhalt:

The report at hand investigates in an integrated approach household patterns of consumption and their impact on the environment in the field of energy and airborne emissions. The scope is not restricted on the energy consumption and the emissions directly caused by households, but includes also the indirect energy use and emissions occurring during the production of the consumed goods and services. Empirical investigations are carried out using household sample data and Input-Output data for West Germany, France and the Netherlands. By means of scenario projections, furthermore the environmental implications of different evolutions of consumption patterns in the future are explored.

Forschungsbericht Band 33

Zum Inhalt

Die Nutzung von Energie trägt entscheidend zum Erhalt unserer hohen Lebensqualität bei. Die Bereitstellung und Umwandlung von Energie ist aber auch mit negativen Wirkungen auf den Menschen und die Umwelt verbunden. Um Risiken für die menschliche Gesundheit als Teilaspekt dieser Auswirkungen in einem Entscheidungsprozeß um die Gestaltung eines zukünftigen Energiesystems berücksichtigen zu können, wird in der vorliegenden Arbeit ein methodischer Ansatz zur Quantifizierung von Gesundheitsrisiken verschiedener Stromerzeugungssysteme entwickelt und angewendet. Es werden Indikatoren ermittelt, die für Risikovergleiche eingesetzt werden; daneben wird die räumliche und zeitliche Risikoverteilung betrachtet.

Forschungsbericht Band 34

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Der vorliegende Bericht präsentiert die Ergebnisse von Szenariorechnungen mit einem optimierenden dynamischen Energiesystemmodell für das Bundesland Niedersachsen, die der gegenwärtigen energiepolitischen Diskussion (Kernenergieausstieg, CO2-Minderung) Rechnung tragen. Die Landesregierung von Niedersachsen hat sich mittel- und langfristig die energiepolitischen Aufgaben gestellt, auf die Nutzung der Kernenenergie zu verzichten und einen wesentlichen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emissionen in Deutschland zu leisten. Es wird hinterfragt, ob diese Ziele unter Berücksichtigung der Forderung nach der Sicherung des Wirtschafts- und Lebensraumes Niedersachsen gleichzeitig erreicht werden können.

Forschungsbericht Band 35

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Energiewirtschaftliche Planungsaufgaben erfordern aufgrund ihres interdisziplinären Charakters eine gekoppelte Anwendung von Modellbildungsansätzen aus den Wirtschaftswissenschaften, den Ingenieurwissenschaften und den Naturwissenschaften. Ein verallgemeinertes Schema zur Bildung mathematischer Modelle energiewirtschaftlicher Systeme ermöglicht eine einheitliche Vorgehensweise bei der Modellbildung und hilft hierdurch, Kompatibilitätsprobleme zwischen unterschiedlichen Ansätzen zu vermeiden.

Forschungsbericht Band 36

Zum Inhalt:

Die Entwicklung tragfähiger Lösungen bzw. Lösungsansätze erfordert einen ganzheitlichen Ansatz und eine umfassende Analyse aller aus heutiger Kenntnis denkbaren Handlungsmöglichkeiten im Sinne einer möglichst genauen Quantifizierung ihrer im Zeitablauf möglichen Beiträge zur Bewältigung des Klimaproblems, aber auch ihrer unerwünschten Nebeneffekte und Risiken. Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Arbeit „Klimaverträgliche Wege der Entwicklung der deutschen Strom- und Fernwärmeversorgung" effiziente, integrierte Gesamtstrategien zur Minderung der Emissionen von klimarelevanten Spurengasen im Energiebereich mit Einordnung des möglichen Beitrages der Strom- und Fernwärmeversorgung vor.

Forschungsbericht Band 37

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Die vorliegende Studie untersucht die Hypothese einer doppelten Dividende einer aufkommensneutralen „Ökologischen Steuerreform" (d. h. einer gleichzeitigen Verbesserung der Umweltqualität und der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit) für die deutsche Volkswirtschaft. Diese Hypothese kann für eine plausible Wahl von Steuererhebungs- bzw. -rückverteilungsvarianten und zentralen Technologie- sowie Verhaltensparametern nicht bestätigt werden. Empirische Simulationsrechnungen bestätigen finanzwissenschaftliche Überlegungen, daß Umweltsteuern auf den Faktor- und Gütermärkten stärkere Verzerrungen hervorrufen als durch die aufkommensneutrale Senkung bestehender verzerrender Steuern abgebaut werden können. Die Studie unterstreicht damit die Notwendigkeit, Fristigkeit und Höhe von Umweltqualitätszielen aus den externen Kosten der Umweltnutzung abzuleiten.

Forschungsbericht Band 38

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Ziel dieser Ausarbeitung ist es, den Stand und die Perspektiven regenerativer Energien in Deutschland hinsichtlich systemtechnischer und energiewirtschaftlicher Aspekte aufzuzeigen und zu analysieren. Dabei wird unterschieden zwischen den Möglichkeiten einer direkten Stromerzeugung, denen einer Bereitstellung von (Niedertemperatur-) Wärme und denen einer Nutzung organischer Stoffe. Eingegangen wird auf den aktuellen Stand der Technik, auf die jeweilige Systemtechnik, auf die theoretischen und technischen Potentiale sowie ggf. die entsprechenden Substitutionspotentiale, den gegenwärtigen Stand der Nutzung, soweit er bekannt bzw. abschätzbar ist und die Kosten einer Energiebereitstellung. Soweit verfügbar, werden auch ganzheitliche Bilanzen der Energie, ausgewählter Stofffreisetzungen und bestimmter Materialien diskutiert. Abschließend werden die einzelnen Ergebnisse zusammengefaßt und im Kontext der gegenwärtigen energiewirtschaftlichen Gegebenheiten diskutiert.

Forschungsbericht Band 39

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In der Industrie und bei Kleinverbrauchern bestehen erhebliche wirtschaftliche Energieeinsparpotentiale, die aufgrund der heterogenen Zusammensetzung dieser Sektoren und der häufig unzureichenden Datengrundlage nur durch objektspezifische Analysen identifiziert werden können. Um den Aufwand für derartige Analysen möglichst gering zu halten, sollten EDV-gestützte Instrumente zur Verfügung stehen, mit deren Hilfe der Istzustand sowie Verbesserungsmaßnahmen schnell und hinreichend genau hinsichtlich ihrer energetischen, ökonomischen und umweltseitigen Auswirkungen analysiert werden können. Das modulare Programmsystem MOSAIK wurde speziell für diese Aufgabenstellung entwickelt.

Forschungsbericht Band 40

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Die großen Umwälzungen, denen wir uns an der Schwelle zum dritten Jahrtausend gegenübersehen, sind durch eine immer stärkere globale Dimension gekennzeichnet. Die Energieprobleme und die mit ihr eng verknüpften Belastungen von Umwelt und Natur sowie die Gefahren einer Veränderung des Klimas sind angesichts einer weiter wachsenden Weltbevölkerung zentrale Aspekte dieser globalen Problematik. Dabei steht in der öffentlichen Diskussion über Umweltbelastungen seit geraumer Zeit das Risiko einer Klimaveränderung im Vordergrund. Vor diesem Hintergrund werden in dieser Studie CO2-Minderungskosten für unterschiedliche technische Möglichkeiten der CO2-Minderung ermittelt. Damit werden grundlegende Informationen für eine Einordnung und Bewertung einzelner CO2-Minderungsmaßnahmen bereitgestellt.

Forschungsbericht Band 41

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The report at hand provides an insight in the energy management within small communities in Baden-Württemberg. The realization of energy saving measures proposed in energy audits for public buildings are being evaluated by survey, identifying impediments to the rational use of energy in the public sector. Consequently, third party financing strategies are being developed to overcome these impediments. Several third party financing pilot projects have been implemented, leading to the realization of economic energy saving potentials.

Forschungsbericht Band 42

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Seit einiger Zeit gelangt zunehmend die Stoffgruppe der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in den Blickpunkt des öffentlichen Interesses. Insbesondere der Beitrag der VOC zur Bildung erhöhter Ozonkonzentrationen in der Troposphäre während sommerlicher Hochdruckwetterlagen macht den Handlungsbedarf zur Minderung der derzeitigen Emissionen deutlich. Neben den verkehrsbedingten Emissionen bildet die Verwendung organischer Lösemittel in der Anwendung von Farben und Lacken die bedeutendste Quellgruppe. Die noch vorhandenen Lücken zur Bewertung von Maßnahmen zur Minderung von VOC-Emissionen zu schließen, ist die Aufgabe der vorliegenden Arbeit. Dazu werden Minderungspotentiale und die dazugehörigen Kosten quantifiziert.

Forschungsbericht Band 43

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Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen zwischen Endenergiebereitstellung und -nutzung müssen bei der Bewertung von Maßnahmen, mit denen die Endenergienachfrage beeinflußt werden kann, auch deren Auswirkungen auf die Angebotsseite untersucht werden. Basierend auf Ansätzen der Kraftwerkseinsatzplanung wird eine Methodik vorgestellt, die eine integrierte und gleichgewichtete Betrachtung der Bereitstellung und der Nutzung von Endenergie und somit eine umfassende Bewertung von nachfragebeeinflussenden Maßnahmen ermöglicht.

Forschungsbericht Band 44

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Ein vertieftes Verständnis der Bestimmungsfaktoren des Energieeinsatzes ist eine wesentliche Voraussetzung, um zu verbesserten Abschätzungen der zukünftigen Entwicklung des Energiebedarfs zu gelangen. Da Energieeinsatz keinen Selbstzweck darstellt, ist es unabdingbar, ihn im Handlungszusammenhang der gesellschaftlichen Akteure zu analysieren. Dies wird in der vorliegenden Untersuchung in einer verbraucherzentrierten Sichtweise durchgeführt, da das Wohlergehen der Bürger/Verbraucher letztendlich Ziel allen wirtschaftlichen Handelns und allen Energieeinsatzes ist. Daneben wird der Energiebedarf für ausgewählte Querschnittstechnologien und Branchen im Sektor Kleinverbraucher analysiert sowie ein integriertes Energie- bedarfsmodell entwickelt. Dieses wird schließlich zur Analyse von Szenarien zur zukünftigen Energiebedarfsentwicklung in Baden-Württemberg eingesetzt.

Forschungsbericht Band 45

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The present report gives an insight in existing barriers to rational use of energy in the hotel and the food retail sector in four European countries. Tools have been developed to overcome identified barriers and to disseminate energy saving measures. The evaluation of the tools’ application in the sectors demonstrate their impacts on the realization of energy efficiency by the concerned enterprises. A close involvement of energy consultants, federations, supermarkets and hotels in the project enabled a close link with business and industry.

Forschungsbericht Band 46

Zum Inhalt:

The European project ExternE Transport developed a state-of the-art methodology for quantifying environmental externalities of transport systems. Marginal external costs resulting from a vehicle's full life-cycle are calculated, based on a bottom-up approach incorporating the current knowledge in emission and dispersion modelling, dose-response functions and monetary valuation.
In a variety of case studies in several countries energy-related externalities of road, rail, and waterway transport are quantified. The impacts considered include global warming, impairment of human health and ecosystems, crop losses and damage to construction materials.

Forschungsbericht Band 47

Zum Inhalt

Strategische Entscheidungen in Energiewirtschaft und -politik lassen sich ohne eine kontinuierliche, begleitende und transparente Planung nicht mehr legitimieren. Das in dieser Arbeit vorgestellte Instrument PlaNet ist ein entscheidungsunterstützendes System für die Evaluierung energie- und umweltpolitischer Strategien auf kommunaler, regionaler und nationaler Ebene. PlaNet besteht aus einer leistungsfähigen Datenbank, einem Energiesystemmodell, verschiedenen Moduln zur Unterstützung des Planungsprozesses und läuft auf PC´s unter Windows. Der systemtheoretische Modellierungsansatz eignet sich zur Bedarfsanalyse, zur Simulation von Versorgungssystemen sowie zur Analyse von Umweltbelastungen. Mit Hilfe von Energie-, Schadstoff- und Kostenbilanzen lassen sich die Auswirkungen energie- politischer Maßnahmen systematisch vergleichen und ganzheitlich bewerten.

Forschungsbericht Band 48

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Aufgrund der verschärften Umweltgesetzgebung und steigender Haftungsrisiken sehen sich Unternehmen veranlaßt, die von ihren Produktionsstätten ausgehenden Umweltbelastungen zu analysieren und nach Möglichkeit zu beseitigen. Normen, die dies unterstützen, sind die ISO 14000ff und die Öko-Audit- Verordnung. Diese Systeme werden dargestellt und verglichen sowie die Eignung möglicher Instrumente und Methoden für die Durchführung von ISO 14001 und Öko-Audit-Verordnung untersucht. Es folgt eine Darstellung der bisherigen Erfahrungen der Unternehmen mit der ISO 14001 und der Öko-Audit- Verordnung. Zur ISO 14001 wurde eine Befragung aller in Deutschland zertifizierten Unternehmen durchgeführt.

Forschungsbericht Band 49

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Ziel des Forschungsvorhabens „Einbindung des ECOLOG-Modells ‘E3Net’ und Integration neuer methodischer Ansätze in das IKARUS-Instrumentarium (ECOLOG II)" war es, verschiedene Modellbildungsansätze und Werkzeuge für die energiewirtschaftliche Analyse zu einem Instrumentarium zusammenzufügen.
Dazu wurde auf die Projekte IKARUS „Instrumente für Klimagasreduktionsstrategien" und ECOLOG „Entwicklung eines Computermodells mit linearer Optimierung zur Abbildung eines regionalisierten Energiesystems am Beispiel Gesamtdeutschlands" aufgebaut.

Forschungsbericht Band 50

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In der vorliegenden Arbeit werden die umweltbezogenen Auswirkungen, die mit der Nutzung von biogenen Festbrennstoffen zur Wärme- und Stromerzeugung verbunden sind, anhand von Energie- und Emissionsbilanzen quantifiziert. Auf der Grundlage einer einheitlichen Methodik werden dazu die gesamten Lebenswege von Bioenergieträgern mit den Lebenswegen der substituierbaren fossilen Energieträger verglichen. Dabei werden die wesentlichen in Deutschland relevanten Verfahrenskombinationen zur energetischen Nutzung biogener Festbrennstoffe berücksichtigt

Forschungsbericht Band 51

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Die Visualisierung von Energiesystemmodellen bietet eine völlig neue Herangehensweise an den komplexen Prozeß der Modellierung, die Durchführung von Modelläufen wie auch an eine verbesserte Möglichkeit der Ergebnisanalyse. Der als Prototyp entwickelte Netzwerkeditor unterstützt die in der Energie- und Umweltplanung übliche Darstellung der topologischen Struktur des Modells in Form des Referenzenergiesystems, wobei neue graphische Objekttypen und Funktionen definiert werden, die die Erstellung eines Energiesystemmodells graphisch am Bildschirm ermöglichen. Durch die Integration des Netzwerkeditors in das modular aufgebaute MESAP-Instrumentarium kann sowohl das Simulationsmodell PlaNet als auch das Optimierungsmodell E³Net unterstützt werden.

Forschungsbericht Band 52

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In many countries within the European Union, natural gas fired condensing boilers are regarded as an important option for energy conservation and the reduction of CO2 emissions. Therefore the deployment of condensing boilers is often promoted by utilities and governmental agencies
· Which factors influence the chance of success and failure of such programmes?
· How can programmes be designed and carried out in order to improve the chances of success?
These questions are addressed in the report at hand analysing the developments in four EU countries: The Nethelands, France, the United Kingdom and Germany. These countries differ considerably with respect to the acceptance and penetration of condensing boilers.

Forschungsbericht Band 53

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The European Concerted Action Biogenic Emissions of Greenhouse Gases Caused by Arable and Animal Agriculture (FAIR3-CT96-1877) organised a two days workshop on inventories. The proceedings reflect 18 contributions from Europe and the USA. They deal with general concepts and requirements of inventories and present various approaches to models and inventories of nitrous oxide (N2O), nitric oxide (NO), ammonia (NH3), methane (CH4), and carbon dioxide (CO2) emissions by agricultural activities from farm to continental scale. Furthermore, they address the available statistical databases as well as methods for the validation and verification of greenhouse gas inventories.

Forschungsbericht Band 54

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Der Kleinverbrauchersektor ist ein durch mittelständische Strukturen geprägter und aus unterschiedlichen Branchen zusammengesetzter volkswirtschaftlicher Bereich. Die Ausschöpfung von Potentialen zur rationellen Energieanwendung stellt vor dem Hintergrund der strukturellen Inhomogenität eine Herausforderung dar. Die vorliegende Arbeit beschreibt, wie mit Hilfe statistischer Methoden eine Energiebedarfsanalyse in ausgewählten Branchen des Sektors durchgeführt wird. Auf dieser Grundlage werden Maßnahmen zur rationellen Energieanwendung beurteilt, mit dem Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit im Kleinverbrauchersektor zu steigern.

Forschungsbericht Band 55

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Mit Energieanalysen können Potentiale der rationellen Energieanwendung identifiziert werden. Aufgrund unvollständiger Datengrundlagen kann bei ihrer Durchführung die Notwendigkeit bestehen, ergänzende Messungen von Wärmelastgängen durchzuführen. Für rohrleitungsgebundene Wärmeträger kann mit dem Einsatz der Ultraschalldurchflußmeßtechnik und der Durchführung von Rohroberflächentemperaturmessungen die Forderung erfüllt werden, Wärmemengenmessungen zerstörungsfrei und damit ohne Unterbrechung der Wärmeversorgung durchzuführen. Die Arbeit beinhaltet Untersuchungen zur Konzeption zerstörungsfreier Wärmemengenmessungen.

Forschungsbericht Band 56

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Die Stromerzeugung aus Windenergie und ihre Einspeisung in öffentliche Versorgungsnetze hat in Deutschland in den letzten Jahren einen sehr starken Aufschwung erfahren. Die Einspeisung einer solchen fluktuierenden Stromerzeugung hat Einfluß sowohl auf den Betrieb des bestehenden Kraftwerksparks als auch auf seine für eine sichere Versorgung notwendige installierte Kraftwerksleistung. Im vorliegenden Bericht werden die Auswirkungen einer windtechnischen Stromerzeugung auf den konventionellen Kraftwerkspark anhand eines Beispielsystems für verschiedene Szenarien der Windstromerzeugung aufgezeigt. Im Vordergrund der Analyse stehen die Quantifizierung der durch Windstromeinspeisung im konventionellen Kraftwerkspark vermeidbaren Brennstoffeinsätze, die vermeidbaren Emissionen sowie die vermeidbaren Kosten.

Forschungsbericht Band 57

Zum Inhalt

Die vorliegende Arbeit untersucht für verschiedene luftgetragene Emissionen die Veränderungen, die sich in Deutschland bei der Substitution konventioneller Kraftstoffe durch Biokraftstoffe ergeben. Die Vorgehensweise lehnt sich an die Methodik zur Erstellung von Produkt-Ökobilanzen an; so werden beispielsweise die vollständigen Lebenswege der Energieträger betrachtet. Zur Beurteilung werden verschiedene Wirkungskategorien herangezogen: der Verbrauch fossiler Energieressourcen, der Treibhauseffekt, die Versauerung, der Ozonabbau in der Stratosphäre sowie Human- und Ökotoxizität.

Forschungsbericht Band 58

Zum Inhalt

Der motorisierte Straßenverkehr ist nicht zuletzt aufgrund der Freisetzung erheblicher Mengen an Luftverunreinigungen oft Gegenstand der öffentlichen und fachlichen Diskussion über Umweltprobleme. Insbesondere werfen hohe Ozonkonzentrationen in den Sommermonaten die Frage nach Gegenmaßnahmen auf. Um solche Maßnahmen im Sinne einer rationalen Luftreinhaltepolitik effizient zu gestalten, ist eine möglichst detaillierte Kenntnis der Emissionen des Straßenverkehrs erforderlich. Die vorliegende Arbeit stellt eine Methodik bereit, um Emissionen in hoher stofflicher, räumlicher und zeitlicher Auflösung auf regionaler Ebene zu ermitteln. Im Vordergrund steht dabei die Praxistauglichkeit der Methode, die am Beispiel von Fallstudien für das Land Baden-Württemberg und einer Betrachtung der Fehlerbandbreiten der Ergebnisse demonstriert wird.

Forschungsbericht Band 59

Zum Inhalt

Die Nutzung hydrothermaler Erdwärmevorkommen stellt eine Alternative zur herkömmlichen Energiebereitstellung auf der Basis fossiler Energieträger dar. Zur Evaluierung der mit hydrothermaler Wärmebereitstellung verbundenen Möglichkeiten werden sowohl die verfügbaren als auch die nutzbaren Potentiale ermittelt. Auf Basis einer Analyse der verfügbaren Nutzungstechnologie können die spezifischen Wärmegestehungskosten abgeschätzt werden. Die anschließende ökologische Analyse zeigt, inwieweit die Nutzung der Vorkommen einen Beitrag zur Verringerung der energiebedingten Umweltbeeinträchtigungen leisten kann.

Forschungsbericht Band 60

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Die Stromerzeugung aus Windenergie ist abhängig vom meteorologisch gegebenen Primärenergieangebot und damit durch hohe zeitliche und räumliche Schwankungen gekennzeichnet. Eine Einspeisung in das Transport- und Verteilungsnetz eines EVU kann daher zu erheblichen Veränderungen in der Fahrweise der konventionellen (d. h. der thermischen und hydraulischen) Kraftwerke führen. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit ein methodischer Ansatz entwickelt, mit dem sich die aus der Integration einer solchen fluktuierenden Stromerzeugung in ein bestehendes konventionelles Kraftwerkssystem erwachsenden Auswirkungen quantitativ ermitteln lassen. Die entwickelte Methodik wird exemplarisch am Beispiel der Integration einer großtechnischen Windstromerzeugung in ein bestehendes Energieversorgungssystem im Norden Deutschlands angewendet.


Forschungsbericht Band 61

Zum Inhalt

Im Zusammenhang mit der Liberalisierung des Strommarktes erhebt sich die Frage, ob und inwieweit die unterschiedliche Umweltfreundlichkeit verschiedener Stromerzeugungssysteme bei der Ausgestaltung wirtschaftspolitischer Maßnahmen berücksichtigt werden soll, z.B. durch einen Wettbewerbsbonus. Einige Stimmen fordern etwa, Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen aufgrund der ihnen zugeschriebenen höheren Umweltverträglichkeit eine Sonderstellung im Markt einzuräumen. Ob dies aufgrund der Unterschiede in den externen Kosten gerechtfertigt ist, wird mit dieser Studie untersucht. Anhand typischer Versorgungsfälle (städtische Ballungsräume sowie industrielle und öffentliche Einzelobjekte) werden verschiedene Technologieoptionen gekoppelter und getrennter Strom- und Wärmeversorgung hinsichtlich ihrer Umwelt- und Gesundheitsschäden einschließlich des Treibhauseffekts verglichen.


Forschungsbericht Band 62

Zum Inhalt

Kernenergie ist seit Jahren der wichtigste Energieträger für die Stromerzeugung in Baden-Württemberg. Die neue Bundesregierung will „alles unternehmen, die Nutzung der Atomkraft so schnell wie möglich zu beenden“, gleichzeitig will sie die Anstrengungen zum Schutz des Klimas verstärken und „sie bekräftigt das Ziel, insbesondere die CO2-Emissionen bis zum Jahr 2005 gegenüber 1990 um 25 % zu reduzieren“. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel der vorgelegten Untersuchung, die im Auftrag des Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg durchgeführt wurde, die energie-, kosten- und umweltseitigen sowie wichtige gesamtwirtschaftliche Effekte eines Kernenergieausstiegs für Baden-Württemberg zu ermitteln.


Forschungsbericht Band 63

Zum Inhalt

In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten zur Wärme- und/oder Stromgewinnung aus biogenen Festbrennstoffen und substituierbaren fossilen Energieträgern anhand von ausgewählten ökologischen Bilanzierungsparametern und der Kosten untersucht. Dabei werden ausschließlich Bioenergieträger aus der Landwirtschaft betrachtet, die nach einer für den Standort Deutschland typischen Feucht- und Trockengutlinie produziert und bereitgestellt werden. Die vollständigen Lebenswege der Bioenergieträger werden mit den Lebenswegen der substituierbaren fossilen Energieträger auf Grundlage einer einheitlichen Methodik verglichen.


Forschungsbericht Band 64

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The European Concerted Action Biogenic Emissions of Greenhouse Gases Caused by Arable and Animal Agriculture (FAIR3-CT96-1877) organised a three days conference. The proceedings reflect 17 contributions from all over the world. They deal with processes of greenhouse gas formation and emission in agricultural systems, measurement technologies, emission rates, emission factors, greenhouse gas inventories, as well as greenhouse gas mitigation options and socio-economic implications.



Forschungsbericht Band 65

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This study identifies least-cost, long-term technology measures that can reduce CO2 emissions by the global transportation sector to a given target by the year 2050. The study contains three stages of analysis, i.e., (1) projection of the global, long-term traffic volume for the major modes of passenger and freight transport, (2) a technology analysis that aims at understanding the potential and costs for reducing CO2 emissions for each major transport mode, and (3) identification of the required technologies, their activities, and year of introduction that satisfy the projected transportation demand and reduce CO2 emissions to the required level at minimum costs.



Forschungsbericht Band 66

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Kenntnisse über Tendenzen und Beeinflussungsmöglichkeiten der Entwicklung des Endenergieeinsatzes einer Gesellschaft stellen eine wichtige Größe in den Entscheidungsabläufen der Politik und im gesellschaftlichen Diskurs um die Energienutzung dar. Sie können durch Analysen mit detaillierten, mathematischen Modellen erworben werden. Bei solchen Analysen kommt, bedingt durch die Komplexität der Modelle, der Anwendung von Computerprogrammen eine bedeutende Rolle zu. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines solchen Programms und die Anwendung desselben für die Analyse des zukünftigen Endenergieeinsatzes von Baden-Württemberg vorgestellt.



Forschungsbericht Band 67

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IEA International Energy Agency and the IER organised a two days workshop on "Experience Curves for Policy Making - The case of Energy Technologies" in Stuttgart. The proceedings reflect 19 contributions from Europe, the USA and Japan. The purpose of the 1999 Stuttgart workshop was to define the potential of experience curves for supporting energy-technology policy decisions. The workshop therefore sought to gather and analyse experience curves for energy technologies and to identify applications of the experience curve concept for policy analysis and decisions, both in government and industry. But the workshop also reached out to the policy process by providing recommendations on the use of experience curves for energy technology policy-making and by initiating an international collaboration on experience curves for energy technology policy.



Forschungsbericht Band 68

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Für die solare Stromerzeugung im großtechnischen Maßstab werden bislang ausschließlich solarthermische Anlagen eingesetzt, und zwar Parabolrinnenkraftwerke und Turm-Solarkraftwerke. Aufgrund der mit Turm-Solarkraftwerken erreichbaren hohen Temperaturen bieten diese Anlagen ein großes Potenzial, den hohen Exergiegehalt der Solarstrahlung effizient zur Stromerzeugung zu nutzen. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit ein Verfahren zur technischen, ökologischen und ökonomischen Analyse von Turm-Solarkraftwerken entwickelt und exemplarisch angewandt, um damit ein Werkzeug für die Weiterentwicklung dieses Kraftwerktyps zur Verfügung zu stellen.



Forschungsbericht Band 69

Zum Inhalt

Die ländliche Elektrifizierung ist in Ländern der Dritten Welt ein wichtiger Baustein zur ländlichen Entwicklung. In dieser Arbeit wird eine Methode entwickelt, mit der eine kostenminimale Struktur für die Stromversorgung in ländlichen Gebieten in Entwicklungsländern bestimmt werden kann. Dabei werden drei technische Versorgungsoptionen betrachtet: der Anschluß an das bestehende Stromnetz, eine lokale Stromerzeugung im Dorf mit Inselnetz und Solar-Home-Systeme für einzelne Haushalte. Die Kosten eines Netzanschlusses hängen entscheidend davon ab, welche Dörfer in der Umgebung ebenfalls über einen Netzanschluß versorgt werden, da durch gemeinsam genutzte Leitungen Investitionskosten gespart werden können. Die optimale Versorgungsstruktur kann daher nur mit einem Verfahren ermittelt werden, das alle Dörfer und Versorgungsoptionen in einem Gesamtmodell integriert analysiert.



Forschungsbericht Band 70

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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 soll, hat 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 zum zukünftigen Energiebedarf in Bayern, zur Entwicklung der Energiebedarfsdeckung, unter Berücksichtigung der Auswirkungen der Liberalisierung des Energiemarktes sowie neuer technologischer Entwicklungen Stellung nehmen soll.



Forschungsbericht Band 71

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The project EPISODE (Effective Policy Instruments for Energy Efficiency in Residential Space Heating - an International Empirical Analysis) aims at a detailed interdisciplinary analysis of the factors influencing the energy efficiency of dwellings in view of the development of improved and harmonised regulations. The approach is based on the empirical analysis of the effects of existing policy instruments in different member states, such as standards, taxes and subsidies on insulation technologies and heating system technologies. The results of the research provide an important input to the understanding and development of effective strategies for energy efficiency in the field of space heating at European, national and regional level.



Forschungsbericht Band 72

Zum Inhalt

Die Arbeit stellt ein Verfahren vor, mit dem für jede Branche des heterogenen Kleinverbrauchersektors die Lösung für eine verbesserte Umsetzung von Maßnahmen rationeller Energieverwendung gefunden werden kann. Dazu wird eine Rangfolge von Hemmnissen, die eine Umsetzung von Maßnahmen verhindern, ermittelt und es wird das geeignete Instrumente zum Hemmnisabbau identifiziert sowie dessen Wirksamkeit ermittelt. Das Verfahren wird anhand der Hotelbranche und des Lebensmitteleinzelhandels dargestellt.



Forschungsbericht Band 73

Zum Inhalt

Die Stromerzeugung aus Windenergie und ihre Einspeisung in öffentliche Versorgungsnetze hat in Deutschland in den letzten Jahren einen sehr starken Aufschwung erfahren. Die Einspeisung einer solchen fluktuierenden Stromerzeugung hat Einfluß sowohl auf den Betrieb des bestehenden Kraftwerksparks als auch auf seine für eine sichere Versorgung notwendige installierte Kraftwerksleistung. Im vorliegenden Bericht werden die Auswirkungen einer windtechnischen Stromerzeugung auf den konventionellen Kraftwerkspark anhand eines Beispielsystems für verschiedene Szenarien der Windstromerzeugung aufgezeigt. Im Vordergrund der Analyse steht die Quantifizierung der durch Windstromeinspeisung im konventionellen Kraftwerkspark substituierbaren installierten Leistung sowie die vermeidbaren Kosten.


Forschungsbericht Band 74

Zum Inhalt

Anthropogen umgesetzte Energie- und Stoffströme können mit wesentlichen Auswirkungen für Mensch und Umwelt verbunden sein. Um diese Auswirkungen bei der Beurteilung von Energieversorgungstechniken berücksichtigen zu können, werden in dem vorliegenden Bericht für verschiedene Techniken zur Strom- und Wärmebereitstellung die Stoff- und Energieströme über den gesamten Lebensweg quantifiziert und die aus ihnen resultierenden Auswirkungen auf Mensch und Umwelt abgeschätzt. Berücksichtigte Wirkungskategorien sind der Treibhauseffekt, die Versauerung und Eutrophierung von Böden und Gewässern, Risiken für die menschliche Gesundheit, Ressourcenverzehr, Materialschäden und die Schädigung von Nutzpflanzen.


Forschungsbericht Band 75

Zum Inhalt

In vorliegender Arbeit wird ein Ansatz zur Operationalisierung ökologischer Aspekte von "Nachhaltigkeit" aufgezeigt. Die Beurteilung von Maßnahmen und die Ableitung eines entsprechenden Handlungsrahmens als wesentliche Schritte einer Operationalisierung basieren auf einer expliziten Berücksichtigung von Umweltwirkungen.
An einem Fallbeispiel der Produktion und Nutzung von Triticale als Getreide-Ganzpflanze zur Wärmebereitstellung werden die methodischen Schritte exemplarisch ausgearbeitet. Dabei liegt der Schwerpunkt auf den luftgetragenen stickstoffhaltigen Freisetzungen, die an die Produktion und Nutzung geknüpft sind.


Forschungsbericht Band 76

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Brennholz trägt wesentlich zur Energieversorgung der Entwicklungsländer bei. Die Wirkungsmechanismen des Brennholzversorgungssystems und dessen Interaktion mit der Land- und Forstwirtschaft sind komplex. Das in dieser Arbeit vorgestellte Modell ARGUS besteht aus drei Komponenten: die agro-ökologische Regionalisierung, die Modellierung des Brennholzversorgungssystems und die Datensatzerstellung auf der Basis von Satellitenbildern. Die in der Modellierung des ganzen Systems liegenden Vorzüge von ARGUS unterstützen den Energieplaner bei der Analyse aller wesentlichen Bereiche des Brennholzversorgungssystems. Mit ARGUS können die regionsspezifischen Charakteristika bezüglich der ökologischen Bedingungen und die konkurrierenden Landnutzungsarten erfaßt werden. Es lassen sich kritische Regionen hinsichtlich der Entwicklung der Holzvorräte identifizieren und regionsspezifische Strategien zur Sicherstellung der Energieversorgung entwickeln.


Forschungsbericht Band 77

Zum Inhalt

Angesichts einer wachsenden Weltbevölkerung und den daraus resultierenden Energieproblemen sowie dem anthropogenen Treibhauseffekt sind insbesondere die Industrienationen gefordert, neue Lösungsansätze für eine möglichst umwelt- und ressourcenschonende Energieversorgung zu entwickeln. Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Arbeit ein Modellgenerator vorgestellt, der es erlaubt, eine Integrierte Ressourcenplanung aus gesamtwirtschaftlicher Sicht unter Berücksichtigung von expliziten Umwelt- und Klimaschutzzielen für ein beliebiges Energiesystem durchzuführen. Die Eignung des Modellgenerators im Hinblick auf eine gesamtwirtschaftliche Integrierte Ressourcenplanung wird anhand des Fallbeispiels des Energiesystems von Baden-Württemberg aufgezeigt, für das ein breites Spektrum von Szenarienrechnungen durchgeführt wurde.


Forschungsbericht Band 78

Zum Inhalt

This is the final report of the European Concerted Action Biogenic Emissions of Greenhouse Gases Caused by Arable and Animal Agriculture (FAIR3-CT96-1877). This report synthesizes the existing approaches to inventories of biogenic greenhouse gas (GHG) emissions from agriculture. Then, based on an analysis of European measurements, a methodology with special reference to national and European agricultural features is developed, which is applicable on regional, national and continental scale. The methodology is used to estimate the biogenic GHG emissions from agriculture in European countries and the European Union during the period 1975 to 1997, and to evaluate these emissions in the context of the overall anthropogenic emissions and of the Common Agricultural Policy.


Forschungsbericht Band 79

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Wasserstoff als Kraftstoff bietet deutliche Vorteile gegenüber Benzin und Dieselkraftstoff in bezug auf die verbrennungsbedingten Schadstoffemissionen. Betrachtet man jedoch die gesamte Kraftstoffbereitstellungskette, zeigt sich ein differenzierteres Bild. Des weiteren ergeben sich aufgrund der geringen Energiedichte von Wasserstoff Transport- und Speicherprobleme. Eine Möglichkeit dies zu umgehen, ergibt sich bei einer dezentralen elektrolytischen Wasserstofferzeugung am Ort der Fahrzeugbetankung. Vor diesem Hintergrund analysiert dieser Forschungsbericht, welche Perspektiven sich für einen Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff im öffentlichen Straßenpersonenverkehr ergeben, und welche Auswirkungen dies auf die verkehrsbedingten Emissionen in Ballungsgebieten sowie in Baden-Württemberg bis in das Jahr 2010 hat.


Forschungsbericht Band 80

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Knapp 80% des Energieverbrauchs deutscher Haushalte entfallen auf die Raumwärme und die Trinkwassererwärmung. Zur Energieeinsparung und Emissionsminderung kann hier die Wahl des Heizungssystems einen erheblichen Beitrag leisten.
Da die elektrische Wärmepumpe eine bisher wenig beachtete Alternative zu konventionellen Systemen darstellt, wird sie für vier ausgewählte Versorgungsaufgaben im Neu- und Altbaubereich mit anderen Heizungssystemen verglichen.
Als ökologische Kenngrößen werden anhand von Lebenswegbilanzen der Bedarf erschöpflicher Energieträger sowie die CO2- und SO2-Äquivalent-Emissionen ermittelt, als ökonomische Kenngröße die jährlichen Kosten gemäß Annuitätsmethode sowie die Wärmegestehungskosten der Versorgungssystemen.


Forschungsbericht Band 81

Zum Inhalt

Mit der Umsetzung der EU-Richtlinien für den Elektrizitäts- und Gasbinnenmarkt in nationales Recht und seit dem Inkrafttreten des Gesetzes zur Neuregelung der Energiewirtschaft am 29. April 1998 erfährt die Elektrizitätswirtschaft einen erheblichen Wandel. Neben den Preisbewegungen sind insbesondere die strukturellen Änderungen im liberalisierten Strommarkt von Interesse. Das von der Stiftung Energieforschung Baden-Württemberg geförderte Forschungsprojekt "Wettbewerb und Energieversorgungsstrukturen der Zukunft" untersucht die strategischen Optionen der EVU in einem geschlossenen modelltheoretischen Ansatz. Des Weiteren wird analysiert, welche Implikationen sich aus den unterschiedlichen Annahmen zu wettbewerblichem oder strategischem Verhalten (mit und ohne Wettbewerbsrand) sowie Kooperationen bzw. Fusionen für den Elektrizitätssektor in Deutschland nach der Liberalisierung ergeben.


Forschungsbericht Band 82

Zum Inhalt

Aufgrund der verschärften Umweltgesetzgebung und vermehrtem gesellschaftlichen Interesse sehen sich Unternehmen dazu veranlasst, ihre Produktionsprozesse umweltgerechter zu gestalten. In dieser Arbeit wird eine Verfahren dargestellt, das es insbesondere kleineren und mittleren Unternehmen ermöglicht, die von ihren Produktionsstätten ausgehenden Umweltbelastungen kosteneffizient zu analysieren, zu bewerten und zu vermindern.


Forschungsbericht Band 83

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Es ist das Ziel dieser Arbeit, die mit der Bereitstellung von Elektrizität verbundenen Energie- und Stoffmengen und deren potentiellen Umweltauswirkungen von verschiedenen Stromerzeugungstechniken zu ermitteln. Dabei werden neben dem Betrieb der Bau und der Abriß der Anlagen ausführlich bilanziert. Als Ergebnis zeigt sich, daß die Stromerzeugung aus Wind-, Wasserkraft und Solarenergie im Vergleich zur konventionellen Stromerzeugung aus Steinkohle einen Beitrag zur Verminderung der heutigen Emissionen und dem Verbrauch von energetischen Ressourcen leisten kann.


Forschungsbericht Band 84

Zum Inhalt

Die von Natur aus interdisziplinäre Systemanalyse erfordert eine möglichst realitätsnahe Modellierung, wodurch jedoch oft Modellanwendungen entstehen, die nicht oder nur unter sehr großem Zeitaufwand gelöst werden können. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Ansatz entwickelt mit dem prinzipiell beliebige lineare Optimierungsprobleme aufgeteilt werden können, um die Lösbarkeit überhaupt zu erreichen und um zu untersuchen, ob mittels einer verteilten Berechnung der Lösungsvorgang beschleunigt werden kann. Bei der Anwendung des Ansatzes wird die Entwicklung des Energiesystems der Bundesrepublik Deutschlands bis zum Jahr 2050 analysiert.


Forschungsbericht Band 85

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Nach den Verpflichtungen zu Minderungen von Treibhausgasen leitet sich für die deutsche Energiewirtschaft die zentrale Frage ab, wie sich die ökologischen Ziele erreichen lassen, ohne die Wettbewerbsfähigkeit im europäischen Umfeld einzuschränken. Vor diesem Hintergrund werden in der vorliegenden Arbeit Modellansätze entwickelt, die eine Integration der wechselseitigen Effekte von Energiewirtschaft und übriger Wirtschaft ermöglichen. Insbesondere für energiepolitische Vorgaben, die starke Auswirkungen auf den Energiesektor haben, liefern diese quantitativen Ansätze wertvolle zusätzliche Erkenntnisse bezüglich der gesamtwirtschaftlichen Auswirkungen.


Forschungsbericht Band 86

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In dieser Studie werden Implikationen von Innovationen auf die Energienachfrage unter Verwendung technologisch und ökonomisch orientierter Verfahren analysiert. Hierbei werden neben der Betrachtung technologischer Innovationen und innovativer Branchen ökonometrische Analysen zur industriellen Stromnachfrage aller Wirtschaftszweige des Verarbeitenden Gewerbes durchgeführt und systemare Energiebedarfsprojektionen erstellt. Bei den Technologien werden die Informations- und Kommunikationstechnologie, die Raumkonditionierung, die Lacktrocknung, die Lasermaterialbearbeitung sowie das Schmelzen und Erwärmen von Metallen detailliert betrachtet. Bei den Wirtschaftszweigen liegt der Fokus auf der Automobil- und Maschinenbauindustrie sowie auf Dienstleistungsunternehmen im Bereich Neue Medien.


Forschungsbericht Band 87

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Die Lebenszyklusanalyse (Ökobilanz, ganzheitliche Bilanzierung) hat zum Ziel, den vollständigen Lebensweg eines Bilanzobjektes zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Ansatz entwickelt, der die Prozesskettenanalyse mit dem aus der Volkswirtschaft stammenden Instrument der Input-Output-Analyse verbindet. Dies ermöglicht es, umfassende Sachbilanzen ohne die Definition von Abbruchkriterien zu erstellen. Die Methode wird auf die Bilanzierung von Stromerzeugungstechniken angewandt. Die Ergebnisse der Wirkungsabschätzung umfassen den Beitrag zum Treibhauseffekt, die Versauerung und Eutrophierung von Böden und Gewässern, Risiken für die menschliche Gesundheit, Ressourcenverzehr, Materialschäden, die Schädigung von Nutzpflanzen und die monetäre Bewertung der Umweltwirkungen.


Forschungsbericht Band 88

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Die Auslegung einer Blockheizkraftwerk-Anlage (BHKW) zur parallelen Bereitstellung von Strom und Wärme basiert auf den zur Verfügung stehenden Energiebedarfsdaten des zu versorgenden Objekts. Häufig kommen dafür Verfahren zum Einsatz, die entweder auf groben Erfahrungswerten beruhen oder die Kenntnis von Tageslastgängen gemäß dem in der VDI-Richtlinie 2067 beschriebenen Verfahren voraussetzen. In der vorliegenden Arbeit wird die Bedeutung der Energiebedarfsdaten für die BHKW-Auslegung systematisch untersucht, einzelne Aufbereitungsverfahren werden weiterentwickelt und anhand eines Beispiels quantitativ verglichen. Damit wird gezeigt, welcher Aufwand bei der Aufbereitung von Bedarfsdaten betrieben werden muss, um belastbare Ergebnisse zu erhalten.


Forschungsbericht Band 89

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Im neuen Deutschen Bundestag in Berlin wurde ein sehr innovatives, vorwiegend mit RME befeuertes Energieversorgungskonzept realisiert. Das Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) der Universität Stuttgart hat in Zusammenarbeit mit seinen Projektpartnern die ersten beiden Betriebsjahre dieses Energieversorgungssystems wissenschaftlich begleitet. Die Untersuchungen haben ergeben, dass dieser RME-Einsatz technisch weitgehend unproblematisch verläuft. Unter ökologischen Aspekten führt der RME-Einsatz teilweise zu potenziellen Minder- und auch zu potenziellen Mehrbelastungen. Auf der Kostenseite ist infolge der RME-Verwendung vorerst mit höheren Gesamtkosten der Energieversorgung zu rechnen.


Forschungsbericht Band 90

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Die Biomass energy, mostly in the form of charcoal, is used predominantly by low-income urban households in Southern Africa. Through its use, it places severe pressure on the natural woodlands from which it is obtained. This report analyses the development of the household energy sector under an ongoing use of charcoal and its influence on potential charcoal areas. The models for the cities of Dar es Salaam, Maputo and Lusaka were built with the help of the Modular Energy Systems Analysis and Planning software MESAP, which was developed at the Institute of Energy Economics and the Rational Use of Energy (IER). For each city, different options were simulated. The present research report contains the model part of the EU-project CHAPOSA (Charcoal Potential in Southern Africa) on basis of the data of the other partners and other references.


Forschungsbericht Band 91

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Aufbauend auf einer Konkretisierung des Leitbildes "Nachhaltige Entwicklung" wird ein methodischer Ansatz zur Bewertung von Energietechniken und Energiesystemen im Hinblick auf eine nachhaltige Energieversorgung Baden-Württembergs entwickelt. Dazu wird ein System von energiebezogenen Nachhaltigkeitskriterien und daraus abgeleiteten Nachhaltigkeitsindikatoren für die verschiedenen Dimension von Nachhaltigkeit aufgestellt. Für die Quantifizierung der Nachhaltigkeitsindikatoren dienen Ansätze aus den Bereichen der Lebenszyklusanalyse (LCA), des Risk Assessment und der Quantifizierung externer Kosten. Das Indikatorenkonzept wird exemplarisch für die Analyse der relativen Nachhaltigkeit verschiedener Stromerzeugungstechniken für Standorte in Baden-Württemberg angewendet.


Forschungsbericht Band 92

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Flächenmodelle bieten einen methodischen Ansatz für die räumlich hoch aufgelöste Modellierung des Aufbaus, des Ausbaus und der Verdichtung bestehender Nah-/ Fernwärmenetze. Bei der mathematischen Modellbeschreibung wird sowohl die Fixkostenproblematik als auch die leistungsabhängige Kostendegression leitungsgebundener Versorgungssysteme und Energieerzeugungsanlagen berücksichtigt. Untersuchungen exemplarischer Nah- und Fernwärmeversorgungsfälle anhand einer modifizierten Siedlungstypmethode zeigen, dass unter den heutigen Randbedingungen wirtschaftliche Potentiale für den Ausbau der Nah-/Fernwärmeversorgung existieren. Die Größe der Potentiale werden vom Erschließungszeitpunkt und -zeitraum, Anschlussgrad, den Stromerlösen und der Reduktion des Wärmeverbrauchs beeinflusst.


Forschungsbericht Band 93

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Zur Unterstützung der langfristigen, strategischen Energieplanung werden Energiesystemmodelle eingesetzt, die es erlauben, mit den Unsicherheiten der ökologischen und ökonomischen Entwicklung von Energiesystemen umzugehen. Simulationsmodelle verwenden dazu Verfahren, die eine Vielfachberechnung des Systems erfordern, und damit zu Rechenzeitproblemen führen. Die Beschleunigung der Simulation erfolgt durch ein vierstufiges Verfahren: die graphentheoretische Dekomposition zur Vorstrukturierung des mathematischen Modells, die Verknüpfung der einmaligen symbolischen und anschließenden numerischen Lösung, die Anpassung komplexer Energiesystemmodelle an spezielle Fragestellungen durch die algebraischen Reduktion des mathematischen Modells und zuletzt durch die Umstellung der Software-Architektur auf eine Client-Server Architektur.


Forschungsbericht Band 94

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Terminbörsen für Strom und Gas sind von grundlegender Bedeutung im liberalisierten Energiemarkt. Die vorgestellte Methode zur Optimierung eines hydro-thermischen Kraftwerksparks erlaubt die Identifizierung eines optimalen Handelsportfolios für Energieversorungsunternehmen in allen Marktsituationen. Herkömmliche Optimierungsverfahren bei entsprechenden Problemgrößen bieten nicht die nötige Flexibilität für die Erfordernisse des Stromhandels. Die vorgestellte Methode basiert auf dem Verfahren der Gemischt-Ganzzahlig-Linearen Programmierung (GGLP) in Verbindung mit einem zeitlichen Dekompositionsansatz, so daß die im Handel notwendigen schnellen Reaktionszeiten erzielt werden können.


Forschungsbericht Band 95

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Auf der Kyoto-Konferenz im Jahr 1998 wurden verbindliche CO2-Reduktionen vereinbart. Unter diesen Randbedingungen werden eine zukünftig verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien und auch die Einsatzmöglichkeiten solar-thermischer Kraftwerke diskutiert. Aufwindkraftwerke wurden bisher ausschließlich als Pilotanlagen ausgeführt. Dennoch produzierte der Prototyp in Manzanares jahrelang Elektrizität und bewies so die Einfachheit und Zuverlässigkeit des Prinzips. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit mit Hilfe einer technischen, ökologischen und ökonomischen Analyse eine umfassende Bewertung von Aufwindkraftwerken durchgeführt, um die Grundlage für die Weiterentwicklung dieses Kraftwerkstyps zur Verfügung zu stellen..


Forschungsbericht Band 96

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In die Brennstoffzellentechnologie werden hinsichtlich einer nachhaltigen Energieversorgung teilweise sehr hohe Erwartungen gesetzt. Dies gilt besonders für den Einsatz von Brennstoffzellen in der stationären Kraft-Wärme-Kopplung speziell in der Industrie und im Gebäudebereich. Als Beitrag zur realistischen Einschätzung der Möglichkeiten und Grenzen der Brennstoffzellentechnik in der stationären Anwendung werden der aktuelle Stand der Technik und die abzusehenden technischen und ökonomischen Entwicklungstrends zusammengestellt. Die mittelfristigen Einsatzmöglichkeiten der Technologie in den genannten Bereichen werden aufgezeigt und in den Zusammenhang der vorhandenen zentral ausgerichteten Energieversorgungsstrukturen eingebettet. Durch Analyse ausgewählter Szenarien einer zukünftigen Energiewirtschaft werden die ökologischen und ökonomischen Auswirkungen der Technologie dargestellt und interessante Teilsegmente für einen Markteinstieg der Systeme diskutiert.


Forschungsbericht Band 97

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Die Energie- und Kohlenstoffbilanz wird in vielen Entwicklungsländern maßgeblich durch die Energie- und Forstwirtschaft mitbestimmt. Bislang wurden energie- und forstwirtschaftliche Systeme weitgehend getrennt bilanziert. Beide Systeme sind jedoch eng miteinander verbunden, da Waldholz der wichtigste Energieträger in den meisten Entwicklungsländern ist. Zur Unterstützung von strategischen CO2-Minderungsmaßnahmen ist eine interdisziplinäre energie- und forstwirtschaftliche Planung erforderlich. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Modellierungsmethode zu entwickeln, mit der sich eine systemübergreifende Energie- und Kohlenstoffbilanz (für verschiedene Szenarien) berechnen lässt. Der methodische Ansatz trägt dazu bei, dass die Energie- und Kohlenstoffbilanz von Energie- und Waldsystemen nicht mehr getrennt voneinander berechnet wird, sondern dass Daten und Informationen aus Energie- und Forstwirtschaft in ein gemeinsames Modell (Gesamtmodell) einfließen.


Forschungsbericht Band 98

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Für Baden-Württemberg mit rund 14.000 km² Wald auf etwa 39 % der Landesfläche kann die energetische Nutzung von Holz aus ökologischen, ökonomischen und strukturellen Gründen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer nachhaltigen Forst- und Energiewirtschaft spielen. Die Analyse der Potentiale, die für die Holzenergienutzung in Baden-Württemberg zur Verfügung stehen, hat ergeben, dass ausreichende Mengen des Rohstoffes Holz zur Verfügung stehen. Die Gesamtmenge an Waldholz hat sich nach den Ergebnissen der Waldinventur 2002 trotz verstärkter Nutzung und Sturmkalamitäten sogar weiter vergrößert. Die Berechnungen der vorliegenden Untersuchung haben darüber hinaus deutlich gemacht, dass die Menge an frei verfügbarem Holz in Baden-Württemberg derzeit nicht limitierend ist, um z.B. den Anteil der Holzenergie am Ausbauziel der Verdoppelung des Anteils Erneuerbarer Energien am Primärenergiebedarf in Baden-Württemberg sicherzustellen.


Forschungsbericht Band 99

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Der verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien wird vielfach eine Schlüsselrolle vor dem Hintergrund eines weltweit steigenden Energiebedarfs und der Vermeidung eines anthropogenen Klimawandels zugesprochen. Einer weit verbreiteten Ausschöpfung der verfügbaren Potenziale stehen jedoch häufig die damit verbundenen hohen Kosten im Vergleich zur Nutzung anderer Energieträger entgegen. In der vorliegenden Arbeit werden nach einem Überblick über die Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien in Deutschland mit Hilfe eines optimierenden Energiesystemmodells die Chancen erneuerbarer Energien in Deutschland bis zum Jahr 2050 szenariogestützt untersucht. Um hierbei den Einfluss von Szenarioannahmen auf den Einsatz erneuerbarer Energieträger aufzuzeigen, werden Verfahren der Sensitivitätsanalyse und der parametrischen Programmierung verwendet.


Forschungsbericht Band 100

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In der vorliegenden Arbeit wird ein EDV-gestütztes Verfahren beschrieben, welches das Erkennen und Beseitigen von Umweltbelastungen und die jährliche Wiederholung einer Umweltanalyse in Hotels und Gaststätten mit geringem personellen und finanziellen Aufwand ermöglicht. Hierzu werden die Elemente eines Energie- und Umweltmanagements für Hotels und Gaststätten beschrieben. Es wird auf branchenspezifische Energiekennzahlen und technische Maßnahmen zur rationellen Energieanwendung eingegangen. Außerdem werden die relevanten Umweltaspekte und Umweltauswirkungen mit dem prozessorientierten Ansatz des Qualitätsmanagements verknüpft. Die Vielseitigkeit des entwickelten EDV-Tools zeigt sich u.a. in sieben erfolgreichen EMAS Validierungen.


Forschungsbericht Band 101

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Despite efforts to improve energy efficiency and increase the usage of renewable energy carriers, fossil fuels and nuclear energy will continue to be im-portant sources of global energy supply for the coming decades. Present global oil and gas supply is characterized by a concentration of production in a few world areas, mainly the Middle East and the Former Soviet Union, and a transport from these regions to the industrialized countries. Depletion of conventional reserves, especially oil, in combination with a surge for energy in emerging economies, as China and India, however, is expected to change this picture in the future: unconventional resources in other world regions may be exploited to cover the surge energy demand, infrastructure for energy transport along new routes may have to be established. To provide a data base for such questions, this report gives an overview of the current global resource situation for coal, natural gas, oil and uranium. In the first part, an assessment of the conventional and unconventional reserves and resources as well as their supply costs is given for the different regions of the world. The second part describes the current energy trade infrastructure between world regions and estimates the costs for existing and new trade links between these regions.


Forschungsbericht Band 102

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Im Gutachten "Energieprognose Bayern 2030" wird untersucht, wie sich die erfolgten Veränderungen der energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen auf die Entwicklung von Energieversorgung und -anwendung in Bayern auswirken und welche Folgen dies wiederum auf die Entwicklung der energiebezogenen Emissionen haben wird. Damit sollen Daten und Analysen vorgelegt werden, die eine belastbare Basis für die Ausgestaltung der energiepolitischen Rahmenbedingungen in Bayern darstellen, die sich an den Zielen einer sicheren, wirtschaftlichen, umwelt- und nachweltverträglichen, d. h. dem Leitbild der "nachhaltigen Entwicklung" entsprechenden Energieversorgung orientiert, so dass sowohl die ökonomischen als auch die ökologischen Anforderungen an die Energieversorgung bestmöglich erfüllt werden können.


Forschungsbericht Band 103

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Die Integration und Einspeisung der Windstromerzeugung in das Stromnetz ist aufgrund des fluktuierenden Charakters der Windenergie bereits heute mit teils erheblichen Problemen verbunden. Diese werden sich in Zukunft noch verstärken, wenn der Einstieg in die Offshore-Windenergienutzung wie geplant in den kommenden Jahren stattfindet. Durch den Einsatz von Speicherkraftwerken kann eine zeitliche Entkopplung von Energieangebot und -bedarf realisiert werden und das Angebot besser der Nachfrage angepasst werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein Modell zur Abbildung eines Windpark-Speicher-Systems entwickelt, mit dessen Hilfe eine Vergleichmäßigung der Windstromerzeugung durch Integration verschiedener Speichertechnologien simuliert wird. Ziel ist dabei die Identifikation vielversprechender Systemkonfigurationen unter dem Kriterium möglichst geringer Stromgestehungskosten.


Forschungsbericht Band 104

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Die energetischen Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse sind vielfältig. So können Bioenergieträger alternativ in Wärme, Strom sowie Kraftstoffe umgewandelt werden. Vor dem Hintergrund limitierter Potenziale einerseits und einer stetigen Zunahme der Biomassenutzung andererseits stellt sich daher die Frage nach vorteilhaften Nutzungsoptionen im Hinblick auf eine effiziente Nutzung der beschränkten Ressourcen, möglichst hohe Beiträge zur Treibhausgasminderung und eine kostengünstige Energiebereitstellung.
In der vorliegenden Arbeit werden daher mittels ganzheitlicher Bilanzierung und einer modellgestützten Szenariobetrachtung ausgewählte energetische Biomassenutzungspfade unter technischen, ökonomischen und ökologischen Gesichtpunkten untersucht, systemisch bewertet und vorteilhafte Konversionspfade identifiziert.


Forschungsbericht Band 105

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This study investigates the economic and environmental performance of hard-coal-fuelled electricity generation with carbon capture and storage (CCS) over the entire life cycle and thereby reveals both positive and negative aspects. Starting from the state-of-the-art of three power plant concepts with CCS, a technology roadmap of CCS along future time horizons is investigated. The results presented comprise an assessment of several environmental impacts caused by the release of emissions and by the demand for energy and material resources. Furthermore, the outcome of an economic evaluation is shown by quantification of average lifetime levelised electricity generation costs, CO2 avoidance costs and external costs.