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Essays on the economics of renewable energy and cross-sectoral decarbonization.

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[Quelle: http://d-nb.info]

This thesis analyzes several aspects of the economics of decarbonizing the electricity and transport sectors. All chapters focus on systems with high shares of variable renewable energies, characterized by time-varying and interdependent temporal and spatial distributions of electricity supply and electricity demand. Chapters 2 and 3 focus on the implications of variable renewable energies on security of supply and how reliability targets can efficiently be reached considering the firm capacity provision of variable renewable energies and interconnectors. Chapter 2 develops, based upon probabilistic reliability metrics, an optimization model to determine the efficient amount and location of firm generation capacity to achieve reliability targets in multi-regional electricity systems. Chapter 3 develops an iteration framework, which allows to combine the previously presented optimization model with a large-scale investment and dispatch model for electricity markets. The framework allows to account for balancing effects in electricity generation and firm capacity provision due to the spatial distribution of generation capacities and interconnectors. Chapter 4 investigates the impact of strong climate change on electricity systems. For Europe, most important are effects on variable renewable energy resources, hydro power availability, cooling water availability for thermal power plants and electricity consumption. Two investment planning strategies are compared in their ability to cope with climate change effects, which are then disentangled in terms of their marginal contribution to the potential welfare loss. Chapter 5 assesses, how the electricity and road transport sector can optimally be decarbonized, accounting for synergies in supply and demand when coupling the two sectors via electrification and power-to-x processes. Thereby, an integrated multi-sectoral partial-equilibrium investment model for the electricity and road transport sectors is developed.

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4., Aufl.
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Mit der Energiewende und im Klimaschutz erfindet sich Deutschland neu. Es nimmt dabei eine weltweite Sonderstellung ein. Die komplette Umgestaltung der elektrischen Stromversorgung wurde auf den Weg gebracht. Was früher nur die zuständigen Ingenieure beschäftigte, interessiert heute vor dem Hintergrund aktueller politischer Entscheidungen die gesamte Gesellschaft. Die aktuelle Energiewende und die Klimaschutzmaßnahmen können nur dann sinnvoll sein, wenn sich hieraus Vorteile für den Naturschutz, die Versorgungssicherheit mit elektrischem Strom und die Kosten ergeben. Dieses Buch untersucht die Chancen, Risiken, Vor- und Nachteile des deutschen Weges. Die Konkurrenzfähigkeit unseres Landes, die Sicherheit gegen Stromausfälle, die Steuerlast, die Energiekosten jeden Bürgers und schließlich die Umwelt stehen auf dem Spiel.

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Tatjana Schleicher
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Akzeptanz und politische Partizipation in der Energietransformation
Energietransformation
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Der inter- und transdisziplinäre Band steuert einen innovativen Zugang zu den Begriffen Akzeptanz und politischer Partizipation bei, welcher das Augenmerk auf die gesellschaftlichen Bestimmungsfaktoren und Systemgrenzen der Energietransformation legt. Die Beiträge erörtern Definitionen, Konzepte, Akteure und Ausprägungen gesellschaftlicher Akzeptanz und politischer Partizipation und stellen somit die soziale Seite von Energiesystemen in den Mittelpunkt ihrer Analysen. Der Zusammenhang zwischen der sozialen sowie der technischen und ressourcenbasierten Seite des Energiesystems wird dabei nicht als einseitig, sondern als wechselseitig erachtet.

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Wolfgang Schröder
Gewerblicher Betrieb von Photovoltaikanlagen
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2018, 240 S., 167 Abb. u. 5 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Buch beschäftigt sich mit Fragen der Vermarktung und Eigenstromnutzung, aber auch mit Steueroptimierungen für gewerblich betriebene Dach- und Freifeldanlagen. Zunächst werden aber grundsätzliche Fragen zur Betreiberhaftung, dem Sinn regelmäßiger Prüfungen, der Ertragssicherung und dem Fehlerpotenzial geklärt. Darüber hinaus werden in Hinblick auf den rechtssicheren Anlagenbetrieb Fragen zu Haftungsrisiken insbesondere bei Anlagen auf fremden Dächern, zur Rolle des Betriebsführers, zum baulichen Brandschutz und Personenschutz, zu Sondermessungen und selbstverständlich zur prinzipiellen Eignung von Dächern beantwortet. Weitere Schwerpunkte sind die Themenbereiche Sonderbauwerke und Anlagen in landwirtschaftlichen Betriebsstätten.

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Antonia Huge
Die Öffentlichkeitsbeteiligung in Planungs- und Genehmigungsverfahren dezentraler Energieanlagen
Interdisciplinary research on climate change mitigation and adaptation, Band 13
2018, XXVI, 337 S., 21 cm, Softcover
kassel university press

 

 

Dezentrale Energieanlagen, insbesondere Biogas- und Windenergieanlagen, bilden einen wichtigen Baustein bei der Transformation der Energiesysteme von konventionellen Energieträgern hin zu einer Energieversorgung aus erneuerbaren Energien. Vor der Errichtung von Biogas- und Windenergieanlagen sind rechtliche Planungs- und Genehmigungsverfahren durchzuführen. Auch wenn der Großteil der deutschen Bevölkerung der Energiewende positiv gegenübersteht, werden die rechtlichen Planungs- und Genehmigungsverfahren von Biogas- und Windenergieanlagen häufig von Widerständen und Protesten seitens der Öffentlichkeit begleitet. Durch Anpassung und Fortentwicklung des Rechtsrahmens können Voraussetzungen für eine konstruktive Konfliktaustragung erzeugt und die Entstehung von Akzeptanz in den rechtlichen Planungs- und Genehmigungsverfahren dezentraler Energieanlagen gestärkt werden.

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Forschungsberichte

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Kati Jagnow, Steffen Henning
Statistische Untersuchung der Flächen- und Nutzstromanteile von Zonen in Nichtwohngebäuden
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3221
2021, 149 S., 98 Abb. u. 85 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für häufig vorkommende Nichtwohngebäude liegen nur wenige Informationen über das Vorhandensein unterschiedlicher Nutzungszonen und deren Anteil an der Nettogrundfläche vor. Darüber hinaus fehlt bei der Energiebilanzierung von Nichtwohngebäuden bisher die normative Möglichkeit, den Nutzer- bzw. Anwenderstrombedarf anhand gesicherter Kennwerte realitätsnah abzuschätzen und somit eine vollständige Wärme-, Kälte- und Strombilanz zu erzeugen. Mit dem Ziel, Aussagen zur Zonenflächenzusammensetzung unterschiedlich genutzter Nichtwohngebäude zu treffen, konnten detaillierte Angaben zur Zonenhäufigkeit und der Flächenzusammensetzung für Büro- und Verwaltungsgebäude, Schulen, Kindertagesstätten, Handelsgebäude/Lebensmittel, Hotels mit Restaurant, Museen und Theater erarbeitet werden.

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Thomas Auer, Thomas Schmid, Sen Dong, Kristoffer Kramer
Nutzersensibilisierung für die Ressource Strom
Sensibilisierung für die Ressource Strom durch benutzernahe Visualisierung und interaktiven Wettbewerb
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3079
2019, 74 S., 25 Abb. u. 15 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Durch das System der jährlichen Abrechnung ist es dem Nutzer in der Praxis weder möglich Rückschlüsse aus seinem aktuellen Verhalten zu ziehen, noch seinen Einfluss auf den Stromverbrauch zu kontrollieren. Das heißt Verbraucher können nur ahnen, welche Verhaltensmuster einen geringen oder hohen Einfluss auf die Stromrechnung haben. Der Verbraucher steht vor der Herausforderung, ein quantitatives Gefühl für Energie zu entwickeln. Es ist notwendig, die kurz- und langfristigen Auswirkungen unseres Verhaltens unmittelbar und quantifiziert nachvollziehen zu können. Mit Hilfe eines ausreichend hoch aufgeschlüsselten Gesamtstromes ist dies möglich, da die dem Verbraucher zur Verfügung gestellten Daten unmittelbar Rückschlüsse auf das Verhalten aufzeigen. Das Ziel des Forschungsprojektes ist es, eine Sensibilisierung im Umgang mit der Ressource Strom zu bewirken. Die alltägliche Stromnutzung soll für den Verbraucher greifbarer, bewusster und quantifizierbarer werden. Das Projektergebnis soll ein einfaches aber wirkungsvolles Instrument bieten, um den eigenen Stromverbrauch über leicht verständliche Visualisierungen quantifizierbar zu machen.

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M. Norbert Fisch, Thomas Wilken, Franziska Bockelmann, Daniel Houschka
Dezentrale, modulare Stromspeicher zur Eigenstromsteigerung in EffizienzhausPLUS Gebäuden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3162
2019, 127 S., 98 Abb. u. 30 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Im Forschungsprojekt untersuchte zweigeschossige Wohnhaus Berghalde wurde im Oktober 2010 im EffizienzhausPLUS-Standard fertiggestellt. Neben einem bilanziellen Jahresüberschuss wird die Steigerung des Eigenstromanteils durch ein Lastmanagement bzw. die Nutzung der thermischen Masse verfolgt. Im vorliegenden Forschungsprojekt liegt nun der Schwerpunkt auf der Einbindung und Nutzung von Stromspeichern, um den Eigenstromanteil von rund 30 Prozent (im Mittel der ersten Betriebsjahre) weiter zu steigern. Im Kontext der Speichereinbindung werden die Kosten analysiert und die verschiedenen Speichertypologien und deren Anwendung im Ein- und Mehrfamilienhaus mit dem Ziel bewertet, die Übertragbarbarkeit auf zukünftige Bauprojekte, auch Bestandsgebäude mit PV-Anlagen, besser beurteilen zu können. Ein weiterer Themenschwerpunkt im Forschungsprojekt ist die Betrachtung von Bestandsanlagen, deren Verträge zur Einspeisevergütung in den kommenden Jahren auslaufen werden. Der überwiegende Teil dieser Anlagen speist den regenerativ erzeugten Strom in das öffentliche Netz ein. Hier müssen Konzepte zur Eigennutzung des PV-Stroms entwickelt und aufgezeigt werden. Für die Integration von Stromspeichern als wesentlicher Baustein zur Eigenstromnutzung werden dabei große Potentiale gesehen.

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Dirk Timmermann, Vlado Altmann, Jan Skodzik, Tim Wegner, Arne Wall, Hannes Raddatz
Offene Schnittstellen im Smart Home unter Verwendung semantischer Plug and Play Technologien. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3007
2017, 200 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
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Im Rahmen des Projektes wurde zunächst der Stand der Technik gründlich analysiert. Dabei wurden die Kommunikationsgrundlagen untersucht, die für die Durchführung des Projektes erforderlich sind. Anschließend erfolgte eine Analyse der in der klassischen Gebäudeautomation zum Einsatz kommenden Technologien und der aktuellen Entwicklungen im Smart Home. Damit bei einem Einsatz von neuen Technologien die alte Technik nicht vollständig verdrängt werden muss, wurde als erster Aspekt des Projektes die Integration der Legacy-Technologien in Web-Service-Umgebungen untersucht. Ein kompletter Umstieg auf eine neue Technologie ist mit höheren Kosten verbunden, da alle bestehenden Installationen in diesem Fall vollständig modernisiert werden müssen. Eine kostengünstige Lösung ist dagegen eine schrittweise Modernisierung. Dabei werden nur einige Geräte ersetzt oder neue Geräte installiert. Die bestehenden Geräte sollen weiterhin genutzt und in die neue Installation integriert werden.

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Mathias Dalheimer
Energiemanagement für Mietwohnungen mit Open-Source Smart Metern (EMOS). Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2951
2015, 112 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Projekt "Energiemanagement für Mietwohnungen mit Open-Source Smart Metern"(EMOS) wurde der Einsatz von Smart Metering-Techniken speziell in Mietwohnungen evaluiert. In Deutschland wohnt gut die Hälfte der Bevölkerung in Mietwohnungen. Das durchschnittliche Alter einer Mietwohnung beträgt rund 50 Jahre - das Modernisierungspotential ist enorm. Gleichzeitig haben Mieter oft keinen Einfluss auf Fassadendämmung, Erneuerung des Heizungssystems oder ähnliche Maßnahmen. Die Zielsetzung des Projektes ist daher, den Mietern Handlungsspielräume aufzuzeigen und gegebenenfalls auch Verhaltensänderungen herbeizuführen, die letztlich zu einer Reduktion des Energieverbrauchs führen.

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Zeitschriftenartikel

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Schmitz-Pfeifer, Matthias; Gröne, Kay
Mieterstrom auch für den Bestand. Energiewende und Wohnungswirtschaft. (kostenlos)
DW Die Wohnungswirtschaft, 2021

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Pezzei, Kristina
Blau ist die Hoffnung. Wasserstofftechnologie im Gebäudesektor.
Die Wohnungswirtschaft : DW, 2021

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Urbansky, Frank
Grüne oder blaue Dächer - gefördert wird beides. Investitionsprogramme. (kostenlos)
DW Die Wohnungswirtschaft, 2021

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Mann, Gunter; Mollenhauer, Felix
Kombination von Photovoltaik und Dachbegrünung. Grün bietet Schutz der Dachabdichtung, Kühlung und Biodiversität.
Stadt + Grün : das Gartenamt, 2021

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Neustart für den solaren Mieterstrom. EEG-Novelle bringt Verbesserungen. (kostenlos)
DW Die Wohnungswirtschaft, 2021

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