• Energy Research
• 12. Responsible consumption close
• 11. Sustainability close
• IT close
• EU close
• German close

Vor dem Hintergrund eines zunehmenden globalen Energiebedarfs und der Gefahr einer anthropogenen Störung des Klimasystems durch die Emission von Treibhausgasen gilt es, tragfähige Strategien und Perspektiven für eine nachhaltige Energieversorgung zu entwickeln. Der verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien wird dabei vielfach eine Schlüsselrolle zur Bewältigung dieser Herausforderungen zugesprochen. Einer weit verbreiteten Ausschöpfung der auch in Deutschland in großem Maße verfügbaren Potenzialen an regenerativen Energieträgern stehen jedoch häufig noch die damit verbundenen hohen Kosten im Vergleich zu fossilen Energieträgern entgegen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher zu untersuchen, welchen Beitrag erneuerbare Energieträger in einem wettbewerblichen Marktumfeld langfristig zur Energieversorgung leisten können und in welchem Umfang erneuerbare Energieträger durch die Internalisierung der Treibhausgasvermeidungskosten in den Energiepreisen profitieren können. Zur Bewertung der Rolle erneuerbarer Energieträger sind mit Blick auf das Gesamtenergiesystem Interdependenzen zwischen der Nutzung erneuerbarer Energieträger und den übrigen Sektoren des Energiesystems zu berücksichtigen. Neben der Vernetzung des Energiesystems in horizontaler Richtung durch Prozessketten über Sektoren hinweg und in vertikaler Richtung durch die Konkurrenz regenerativer mit fossilen Energietechnologien sind dabei auch Kopplungen über Energiepreise, deren Höhe über die Wettbewerbsfähigkeit einer regenerativen Energietechnologie entscheidet, sowie die energie- und preisseitigen Effekte durch Einführung energiepolitischer Instrumente zu beachten. Aufgrund dieser Systemzusammenhänge wird daher ein auf dem Ansatz der linearen Programmierung basierendes intertemporales Energiesystemmodell verwendet, in dem die Energiewirtschaft Deutschlands von der Primär- bis zur Nutzenergie technologisch detailliert abgebildet und hinsichtlich der Systemkosten optimiert wird. Um die Wechselwirkungen innerhalb des Energiesystems aufzuzeigen, werden sich z. T. ergänzende methodische Verfahren entwickelt und eingesetzt. Neben einem Bilanzierungsmodell zur Ermittlung von die Prozessvorketten berücksichtigender Indikatoren zählen hierzu ein auf der Dualitätstheorie beruhendes Verfahren zur Dekomposition der Energie- und Zertifikatspreise, Methoden der Sensitivitätsanalyse zur Ermittlung der fundamentalen preisbestimmenden Faktoren und Techniken der parametrischen Programmierung, um neben Variationen der Modelleingangsdaten Treibhausgasvermeidungskostenkurven und Angebotskurven regenerativ erzeugten Stroms unter Berücksichtigung der systemaren Zusammenhänge im Energiesektor abzuleiten. Mit Hilfe des entwickelten Energiesystemmodells und der Analysemethoden werden die zukünftigen Entwicklungsperspektiven erneuerbarer Energien im deutschen Energiesystem bis zum Jahr 2050 szenariogestützt untersucht. In den Szenarien werden einerseits die mit einer Quote erneuerbarer Energien in der Stromerzeugung verbundenen energie-, kosten- und emissionsseitigen Auswirkungen betrachtet und andererseits der Beitrag erneuerbarer Energien in Konkurrenz mit alternativen Minderungsoptionen zur Erreichung von Treibhausgasminderungszielen dargestellt. Weiterhin werden in simultanen Variationen die Wechselwirkungen zwischen beiden Instrumenten und ihre Auswirkungen speziell auf die Stromerzeugungsstruktur und die Strompreise beleuchtet. Against the background of an increasing global energy demand and the danger of an anthropogenic disturbance of the climate system by the emission of greenhouse gases, it is necessary to develop sustainable strategies and perspectives for the future energy system. The increased usage of renewable sources is identified from many sides as a key element in strategies to overcome these challenges. However, a widely utilisation of the also in Germany large existing potentials of renewable energy carriers is currently still opposed by the associated high costs relative to fossil energy sources. The intention of the submitted thesis is to analyse the contribution of renewable energy sources in the long-run under competitive market conditions to the energy supply and to study the extent to which renewable energy sources can benefit from the internalisation of greenhouse gas abatement costs in the energy prices. To assess the role of renewable energy sources in the context of the entire energy system, interdependencies between the utilisation of renewable energy sources with other aspects and sectors of the energy system have to be taken into account. In addition to the interconnectedness of the energy system in the horizontal direction by process chains across sectors and in the vertical direction by the competition of renewable with conventional fossil technologies also the linkage by energy prices, which serve as benchmark for the competitiveness of a renewable energy technology, and the energy and price related effects caused by the introduction of policy instruments have to be considered. Due to these interactions within the system, a linear programming based dynamic energy system model is used, which depicts technologically detailed the German energy sector from the primary energy supply to the end-use energy demand side and optimises the energy system with respect to its total costs. In order to reveal the interactions and dependencies within the energy system, several partially complementary methodologies have been developed and applied to the model. Apart from a balance model that allows the calculation of specific indicators under consideration of previous process chains, the methodology comprises a method for decomposing energy and certificate prices based on the duality theory, the method of sensitivity analysis to identify the fundamental price-determining activities and parametric programming techniques to derive greenhouse gas abatement cost curves and renewable electricity supply cost curves. With the help of the developed energy system model and analysis tools, the future development perspectives of renewable energy in the German energy system until the year 2050 are studied in various scenarios. In these scenarios, on the one side the energy-, cost- and emission related effects associated with a quota for the electricity production from renewable sources are studied, on the other side the contribution of renewable energy sources to given greenhouse gas abatement targets in competition with alternative abatement measures is examined. Furthermore the interdependencies between these two policy instruments on each other and their effects on the structure of the electricity sector and on the electricity prices are highlighted.

Die energetische Nutzung von Biomasse umfasst eine Vielzahl von unterschiedlichen und alternativen Pfaden zur Endenergiebereitstellung. Feste, flüssige und gasförmige Bioenergieträger können über thermische, thermo-chemische, physikalisch-chemische und biologisch-chemische Konversionsverfahren alternativ in Wärme, Strom und Kraftstoffe überführt werden. Dabei stehen der Möglichkeit durch die Biomassenutzung einen Beitrag zur Minderung von Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) und zur Substitution fossiler Energieträger zu leisten, erhöhte Kosten im Vergleich zu den konventionellen Bereitstellungsverfahren gegenüber. Zudem gilt im Hinblick auf einen Ausbau der Bioenergie zu berücksichtigen, dass trotz des regenerativen Charakters der Biomasse als erneuerbare Energiequelle, die Biomasse- und Flächenpotenziale in Deutschland begrenzt sind. Ziel dieser Arbeit ist daher die Analyse und Bewertung unterschiedlicher energetischer Nutzungspfade von Biomasse unter technischen, ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten vor dem Hintergrund energie- und umweltpolitischer Zielsetzungen einerseits und der Biomassepotenziale in Deutschland andererseits. Dafür wurden für eine Auswahl an heute und zukünftig wichtigen Prozessketten der Energieträgerproduktion und -nutzung sowohl Energie- und Stoffstrombilanzen erstellt als auch die Kosten der Energiegestehung berechnet. Anhand der unterschiedlichen daraus ableitbaren technischen, ökonomischen und ökologischen Aspekte erfolgt eine umfassende Bewertung der Nutzungspfade. Im Hinblick auf die Konkurrenz zu anderen erneuerbaren und den konventionellen Verfahren der Energiebereitstellung im Energiesystem Deutschland wurden die Nutzungsoptionen für Biomasse anhand einer modellgestützten Szenarioanalyse zudem systemisch bewertet. Durch die Analyse und Bewertung konnten vorteilhafte Nutzungspfade für die Endenergiebereitstellung aus Biomasse im Hinblick auf eine effiziente Biomassenutzung und eine kostengünstige Minderung der Treibhausgasemissionen identifiziert werden. Es zeigt sich, dass die Wärmebereitstellung im Hinblick auf die Gesamtheit der hier untersuchten Aspekte die vorteilhafteste Nutzungsoption darstellt. Sie ist aufgrund der höheren Effizienz bei der Biomasseumwandlung sowohl der KWK-Nutzung von Festbrennstoffen als auch der Bereitstellung gasförmiger Kraftstoffe vorzuziehen. Demgegenüber erweisen sich sowohl die Bereitstellung von Biokraftstoffen der 1. Generation, wie z. B. Biodiesel aus Raps und Ethanol aus Zuckerrüben, als auch die Nutzung von Biogas mit geringen Wärmenutzungsgraden als vergleichsweise wenig vorteilhaft. Es zeigt sich deutlich, dass der Effizienz der Biomassebereitstellung und -konversion vor den hier erarbeiteten Ergebnissen eine besondere Aufmerksamkeit bei der zukünftigen Bioenergienutzung in Deutschland zukommen sollte, da diese nicht nur einen bedeutenden Einfluss auf die Gesamteffizienz der Nutzungspfade sondern auch auf andere Aspekte, wie z. B. die spezifischen Emissionen und das Substitutionspotenzial für fossile Energieträger aufweist. Zudem wird klar, dass insbesondere bei den Biokraftstoffen der 1. Generation eine verstärkte energetische Nutzung der Koppelprodukte zur Verbesserung der Energiebilanz erfolgen sollte. Ohne die Koppelproduktnutzung erweisen sich die Gesamteffizienzen dieser Prozessketten als vergleichsweise wenig vorteilhaft. Die hier erarbeiteten Ergebnisse zeigen überdies, dass durch die Nutzung heimischer Biomasse- und Flächenpotenziale ein nennenswerter und vergleichsweise kostengünstiger Beitrag zur Minderung der energiebedingten THG-Emissionen und zur Substitution fossiler Energieträger im Energiesystem Deutschland geleistet werden kann. Rund 1.097 PJ/a an Endenergie in Form von Wärme, Strom und Kraftstoff können bei einer konsequenten Verfolgung der Klimaschutzziele bis zum Jahr 2030 durch Biomasse bereitgestellt werden. Damit kann in Deutschland im Jahr 2030 ein Anteil der heimischen Biomasse am Primärenergieverbrauch von rund 14,0 % und ein Anteil der Bioenergie am Endenergieverbrauch von 11,1 % erreicht werden. The energetic utilization of biomass comprises many different and alternative pathways for the provision of different kinds of end energy. Solid, liquid and gaseous bioenergy carriers can be transferred to heat, power and transport fuels via thermal, thermo-chemical, physio-chemical and bio-chemical conversion technologies. The preferable characteristics of biomass utilization, such as the possibility to reduce greenhouse gas (GHG) emissions and the substitution of fossil fuels, compete against the relatively high costs compared to conventional energy provision technologies. Additionally, the potentials of biomass and agricultural area for energy crop production in Germany are limited. The aim of this study is therefore the analysis and assessment of different energetic utilization pathways of biomass under technical, economic and ecological aspects against the background of energy and environment policy goals on the one hand and the limited biomass potential on the other hand. For a sample of current and prospective important process chains of the production and utilization of bioenergy carriers the energy and mass flows were balanced. In addition the energy provision costs were calculated. The following step was the integration of the different technical, economic and ecological aspects against the background of a comprehensive assessment. With regard to the competition to other renewable energies and to the conventional methods of energy supply in the energy system of Germany the utilization options were systematically assessed by means of a model based approach. Due to the analysis and assessment favourable utilization pathways for the energy provision from biomass could be identified. The results show, that the heat provision has to be evaluated as the most favourable utilization option under technical, economical and ecological aspects. Due to higher efficiencies of the biomass conversion the heat provision is more preferable than the CHP use of solid biomass as well as the provision of gaseous fuels. In contrast to that, the provision of 1st generation bio fuels, e. g. biodiesel from rapeseed and ethanol from sugar beet as well as the utilization of biogas with low heat use, has to be assessed rather less favourable. Given the presented results, the efficiency of the biomass production and conversion should play a major role in the future configuration of bioenergy in the energy system of Germany due to the high influence on the overall efficiency of the process chains and other aspects like the specific emissions and the substitution of fossil fuels. Like the efficiency the energetic utilization of by products, especially in the case of the production of 1st generation biofuels should be enhanced to improve the energy balance of these pathways. The results affirm that the utilization of national biomass and land area potentials can contribute considerably and relatively cost efficient to the reduction of GHG emissions and the substitution of fossil energy carriers. About 1,097 PJ per year in form of heat, power and transport fuels can be provided when the optimistic GHG reduction targets till 2030 will be met. In this case the national biomass shows a share of 14.0 % of primary energy demand and 11.1 % of end energy consumption.

Energy and material flows caused by human activities have essential influence on human beings and the environment. These impacts should be taken into consideration in case of evaluating technologies with regard to a sustainable development. Therefore, it was goal of the project to quantify the impacts caused by different technologies of electricity and heat supply and to consider not only the process of energy transformation, but also the up- and downstream processes as fuel supply, waste disposal, the construction and dismantling of the power plant etc. The work carried out includes the development of methods for life cycle assessment, the compilation of a database, the develop-ment of an appropriate software tool for life cycle assessment and finally the assessments of various energy supply technologies itself. Besides the calculation of greenhouse gas emissions and the extraction of raw materials, results are quantified for the cumulated energy demand as well as the impact categories acidification and eutrophication of ecosystems, impacts on human health and damages on materials and plants. Finally, the monetary evaluation is used to quantify damages costs for the impact categories human health, material and plant damages, and avoidance costs für the impact categories acidification and eutrophication of ecosystems and the greenhause effect. 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.

To achieve the 1.5 °C target of the Paris Climate Agreement that came into force in 2016 [UNI15], the conversion of the entire energy system to renewable energy sources is essential. Strong and stable wind conditions offshore as well as a high growth potential make offshore wind energy far away from shore an important energy source. The integration of such Offshore Wind Farms (OWF) has to be safe, flexible, efficient, and affordable, which makes High Voltage Direct Current (HVDC) transmission systems often the preferred choice for their grid connection. HVDC transmission systems consist of many subsystems, components, and interfaces e.g. to the OWF, which characterise them as complex systems. The complexity, many and diverse requirements and a large number of system design alternatives require grid planners, grid operators and manufacturers to employ a systematic approach to develop the most suitable design that meets all requirements and functions as expected in its environment. Systems Engineering with its procedure based on the so-called V-model, has proven itself for many years outside the energy industry as a suitable methodology for the development of complex systems. The extension to Model-Based Systems Engineering (MBSE) allows the specification of a system in a universal system modelling language (SysML) based on the activities in the V-model, which enables the collaborative system development across disciplines. Based on the MBSE methodology, a HVDC transmission system for a case study consisting of three OWFs with a total power of 3 GW is designed in this thesis. The requirements are derived from stakeholder needs and categorised before the system design process. Stakeholders are for example the OWF owner and the onshore grid operator. This thesis considers electrical engineering requirements and the objective of a low levelised cost of energy (LCOE) design. The system integration and verification of the prior defined requirements are performed, before a validated HVDC transmission system design is available following the system development process with the V-model. MBSE enables early identification of design errors through verification activities when they are still easy and cheap to correct. The SysML model forms the core element for the HVDC transmission system design as all relevant requirements, constraints, specifications, and the system objective are included in the model. The most suitable system architecture and component definition is developed with a Multi-Criteria Decision Aid assessment and selection method based on the specifications in the SysML model. In this thesis, a step-by-step guideline for the development of HVDC transmission systems based on MBSE is developed to improve the system design with an interdisciplinary and model-based approach. This approach leads to a detailed understanding of system elements and their interactions inside and outside the HVDC transmission system. The result for the case study is a HVDC configuration consisting of two symmetrical monopoles, which can be interconnected as a multi-terminal HVDC system in the event of a monopole failure. This arrangement is identified as the preferred architecture for the case study and assumptions. The converter transformer is chosen as an example to demonstrate the identification of the number and type of components as part of the Systems Engineering process. Discipline-specific models and simulations provide details to the design. At the end of the system design activities, the SysML model represents a detailed specification of the HVDC system and thereby replaces many documents with specifications. The advantage of the developed SysML model is to facilitate the design analysis and to identify the impact of requirement changes or changes in the system environment on the system design. The SysML and discipline-specific models allow the verification of system requirements, e.g. of the availability, which has a high influence on LCOE and is used as an assessment criterion on system and component level. The validation procedure is also introduced. Based on the proposed approach for HVDC transmission system development, the potential for the extension of the methodology for energy systems in general is presented to support the realisation of the energy system conversion to renewable energy sources. Um das 1,5 °C Ziel des 2016 in Kraft getretenen Pariser Klimaabkommens zu erreichen [UNI15], ist die Umstellung des gesamten Energiesystems auf erneuerbare Energiequellen unerlässlich. Starke und stabile Windverhältnisse auf dem Meer sowie ein hohes Wachstumspotenzial machen die Offshore-Windenergie fernab der Küste zu einer wichtigen Energiequelle. Die Integration solcher Offshore-Windparks (OWP) muss sicher, flexibel, effizient und bezahlbar sein, weshalb die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) oft für den Netzanschluss bevorzugt wird. HGÜ Systeme bestehen aus vielen Teilsystemen, Komponenten und Schnittstellen, z. B. zu den OWP, was sie zu komplexen Systemen macht. Die Komplexität, die vielen und unterschiedlichen Anforderungen und die große Anzahl von Systemalternativen erfordern für Netzplaner, Netzbetreiber und Hersteller einen systematischen Ansatz zur Entwicklung des am besten geeigneten Entwurfs, der alle Anforderungen erfüllt und in seiner Umgebung wie erwartet funktioniert. Das Systems Engineering mit seinem auf dem sogenannten V-Modell basierenden Vorgehen hat sich seit vielen Jahren außerhalb der Energiewirtschaft als geeignete Methodik für die Entwicklung komplexer Systeme bewährt. Die Erweiterung zum Model-Based Systems Engineering (MBSE) ermöglicht die Spezifikation eines Systems in einer universellen Systemmodellierungssprache (SysML) durch die Aktivitäten im V-Modell, was die kollaborative Systementwicklung über Disziplinen hinweg ermöglicht. Auf der Grundlage von MBSE wird in dieser Arbeit ein HGÜ System für eine Fallstudie entworfen, die aus drei OWPs mit einer Gesamtleistung von 3 GW besteht. Die Anforderungen werden aus der Notwendigkeit der Stakeholder abgeleitet und vor der Systementwicklung kategorisiert. Stakeholder sind beispielsweise der OWP Eigentümer und der Onshore Netzbetreiber. In dieser Arbeit werden elektrotechnische Anforderungen und das Ziel eines Designs mit niedrigen Stromgestehungskosten berücksichtigt. Die Systemintegration und Verifizierung der zuvor definierten Anforderungen wird durchgeführt, bevor ein validierter HGÜ Systementwurf nach dem Systementwicklungsprozess mit dem V-Modell zur Verfügung steht. MBSE ermöglicht die frühzeitige Identifizierung von Entwurfsfehlern durch Verifikation, wenn diese noch einfach und kostengünstig zu korrigieren sind. Das SysML Modell bildet das Kernelement für den Entwurf des HGÜ Systems, da alle relevanten Anforderungen, Randbedingungen, Spezifikationen und das Systemziel im Modell enthalten sind. Die am besten geeignete Systemarchitektur und Komponentendefinition wird auf der Grundlage der Spezifikationen im SysML-Modell mit einer multikriteriellen Methode zur Bewertung und Auswahl entwickelt.

Cooperative ITS for road traffic offer potentials regarding road safety and traffic efficiency that go significantly beyond what can be achieved with isolated vehicle and infrastructure systems. However, besides functional and technical aspects there are legal and institutional, financial, political and culture barriers that need to be addressed and must be overcome in order to successfully deploy cooperative services on a broad level throughout Europe. This paper contains an analysis of identified barriers and their possible solutions on the basis of the eCoMove project and several research projects that deal with to C-ITS implementation.

Ziel dieser Arbeit ist es, ausgehend von vorhandenen Ansätzen, ein geschlossenes Konzept für die Berücksichtigung von Schäden durch die Schadstoffbelastung der Umwelt als Ergänzung von Volkswirtschaftlichen Gesamtrechnungen, sogenannten Umweltökonomischen Gesamtrechnungen (UGR), abzuleiten und dieses anhand der Umweltbelastung durch Luftschadstoffe und toxische Substanzen durchzuführen. Ausgehend von der Diskussion der beiden übergeordneten Ziele für eine umweltverträgliche wirtschaftliche Entwicklung, Effizienz und Nachhaltigkeit, werden zunächst Unterziele in Form von Prioritäten aufgestellt. Aus ihnen wird dann auf der Basis vorhandener Konzepte zu Indikatoren und UGR ein System von aggregierten Indikatoren entwickelt. Zur Berechnung der Indikatoren wird die Methodik des erweiterten Wirkungspfadansatzes vorgestellt. Neben der detaillierten Diskussion von Konzentrationswerten und Gesamtschäden für 1990 und 1998 erfolgt eine Analyse des zeitlichen und räumlichen Imports und Exports von Schäden sowie der Schäden, die durch unterschiedliche wirtschaftliche Aktivitäten in Deutschland entstehen. Zusätzlich werden mit Hilfe der Indikatoren die Nachhaltigkeit der wirtschaftlichen Entwicklung und die Effizienz definierter Umweltziele beispielhaft für das Jahr 2005 untersucht. Zur Demonstration der Anwendbarkeit der berechneten Ergebnisse im Rahmen von UGR werden unter anderem beispielhaft Korrekturen der Wirtschaftsindikatoren durchgeführt, wie sie von Projekten der Europäischen Kommission und Aktivitäten der Vereinten Nationen in diesem Bereich vorgeschlagen werden. Die ermittelten gesamten Schadenskosten für die Jahre 1990 und 1998 in den EU-15 Staaten und Deutschland betragen mehrere Prozent des jeweiligen Bruttoinlandsprodukts. Die Analyse des Jahres 2005 hat gezeigt, dass die politischen Ziele für 2010 größtenteils bereits in 2005 eingehalten werden können. In einigen Ländern sind effiziente Minderungen über die Einhaltung der Ziele hinaus möglich. The objective of this thesis is to develop a consistent concept for the consideration of impacts due to the pollution of the environment in order to supplement national accounting systems in a so-called green accounting framework and to apply the concept for air pollution and the dispersion of toxic substances. Based on a discussion of the two major aims for environmentally friendly economic development, efficiency and sustainability, first, subordinate aims are formulated as priorities. These are used together with a discussion of existing concepts for indicators and environmental accounting to develop a system of aggregated indicators. For the estimation of indicator values, the extended impact pathway approach is presented. Besides a detailed discussion of the concentration levels and damages for 1990 and 1998, an analysis of temporal and spatial import and export of damages as well as the amount of damages caused by different economic activities in Germany are assessed. Furthermore, the sustainability of the economic development and the efficiency of given environmental targets are analysed applying the indicators exemplarily for the year 2005. In order to demonstrate the applicability of the results within environmental accounts, among other things exemplary corrections of economic indicators are carried out following the proposals from European Commission projects and from activities of the United Nations in this area. The estimated total damage costs occurring in 1990 and 1998 within the EU-15 and Germany result to a few percent of the respective gross domestic product. The analysis of the year 2005 showed that in some countries political targets which were originally set for 2010 can already be reached in 2005. Furthermore, in some countries efficient reductions beyond the accomplishment of the targets are possible.

Seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts ist die Entwicklung Neuer Städte ein sehr wichtiges Element der modernen Städtebautheorie und Städtebaupraxis. Auf der materiellen „Ebene“ haben die Neuen Städte mit der Unterstützung der Öffentlichen Hand eine hohe „Quantität“ der Massenbebauung ermöglicht, sie dient unterschiedlichen Entwicklungszielen auf der Ebene der Kommune, der Region und des Landes, ebenso wie der Behebung der Wohnungsnot, der Entlastung der Metropolen oder der Förderung von Wirtschaftszentren. Die Neue Stadt hat eine besondere natürliche „Qualität“, die regionale, gut eingebundene Lage der Neuen Städte, ihre Einbindung in die natürliche Umwelt und das hohe Niveau ihrer Infrastruktur und ihrer öffentlichen Einrichtungen. Der Bau Neuer Städte erweist sich geschichtlich immer als eines der wichtigsten Mittel zur Stärkung der kommunalen und regionalen Kompetenzkraft; deshalb wurden auch immer dann noch Neue Stadt-Quartiere gebaut, wenn die Wohnungsnot nicht mehr vorhanden war. Die Entwicklung der Neuen Städte ist auch ein ständiger Zeuge der Entwicklung der Städtebautheorien und von diesen im Positiven wie im Negativen ständig beeinflusst. Die Planung ganzer Neuer Städte ist eine der kompliziertesten Aufgaben des Städtebaus - die Realisierung ungeprüfter Innovationen, das schnelle Planungs- und Entwicklungstempo, die aus finanziellen Gründen oft schwach ausgeprägten öffentlichen Einrichtungen oder die Folgen einseitiger Sozialpolitik verstärken die Schwierigkeiten bei der Entwicklung einer Neuen Stadt. Das einseitige Übergewicht quantitativer Maßstäbe erzeugt eine Diskrepanz zwischen Qualität und Quantität. Die Neuen Städte als Aufgabe Das Thema der - so definierten - „Neuen Städte“ ist heute sowohl wegen der Erneuerungsbedürfnisse der „alten“ Neuen Städte, der Entwicklungsbedürfnisse der Neuen Stadt-Quartiere, sowohl in Europa, wie auch in der globalen Neue Stadt-Entwicklung von höchster Aktualität. Als ein Spiegel der modernen Städtebau-Entwicklung ist die Neue Stadt sowohl auf der Ebene der Forschung als auch der Praxis von sehr hoher Bedeutung, jedoch gibt es seit den 1970er Jahren zu dem Thema „Neue Stadt“ kaum noch Forschungsaktivitäten. In China ist die „Neue Stadt“, bereits in der Historie, immer ein wichtiges Element des Stadtentwicklungsmodells gewesen. Die Stadt ist der klar definierte Träger der speziellen Bedeutung: von der Gesellschaftsordnung über die Philosophie bis insbesondere zu der Politik. Die einschneidende Veränderung der chinesischen Kultur am Ende des Kaiserreiches - zu Beginn des 20. Jahrhunderts - führte zu einer Philosophie, welche die „westliche Kultur“ in Bezug auf Funktion und Form aufnimmt, jedoch die chinesische lokale Kultur als Seele - der Stadt - begreift. Diese Art der Trennung - der Stadtauffassung - beeinflusst die Philosophie der chinesischen Stadtentwicklung noch heute. Die 80er Jahre des 20. Jahrhunderts waren der Anfang der Ausbreitung der chinesischen Verstädterung. In diesem rasanten Verstädterungsprozess haben nicht nur die Metropolen, sondern auch die chinesischen Mittel- und Kleinstädte, die Neue Stadt als das wichtigste Instrument der Stadtentwicklung gewählt. Jedoch ist aufgrund des begrenzten Überblickes und des mangelhaften Wissensstandes, insbesondere für eine chinesische Neue Stadt heute, deren Grundlage in materieller sowie immaterieller Hinsicht schwach. Leitgedanken der Planung Neuer Städte Aus der hier dargestellten Forschungsarbeit lassen sich, als erster Teil der Arbeitsergebnisse, folgende Erfahrungen zusammenfassen: - Soziale Stadtgesellschaft: In der Planung einer Neuen Stadt ist nicht die Stadt selbst das wichtigste Entwicklungsziel, sondern vielmehr die Gesellschaft der Neuen Stadt. - Harmonische Humanität: Der eigentliche Zweck einer Neuen Stadt ist die harmonische Humanität, - d.h. die Schaffung eines Gleichgewichts der oft polaren Bedürfnisse der Menschen. - Global-historisches Stadtbild: Das Stadtbild, der Spiegel der immateriellen Qualität einer „Neuen Stadt“, ist deshalb ebenso wichtig wie die materielle Stadt und ihre funktionale Effektivität. Die Identität des Stadtbildes beruht auf einer Synthese von moderner, globaler Weltkultur und historischer, regionaler Kultur. Modell einer nachhaltigen Neue Stadt-Planung Aus diesem ergeben sich die Anforderungen an den Sinn, Inhalt und Ablauf der Planung einer Neuen Stadt sowie an den Hintergrund der Gründungsinitiative, die Gruppe der Initiatoren, den Planungsinhalt, den Arbeitsprozess, allgemeine Grundsätze des Städtebaus und der Planung Neuer Städte. Als Beispiele werden europäische und chinesische Neue Städte vor dem Hintergrund der Ansprüche der Menschen an ihre physische und psychische Umwelt analysiert. Since the beginning of the 20th Century, the development of new towns is a very important element of the modern urban planning theory and the practice of urban development. On a physical level, the new towns have a special “quantity” of large buildings and rich developed areas with support from the public sector. They serve different development objectives at local, regional and national levels, such as solving the housing shortage, the discharge of the metropolis, or the promotion of economic centers. The new city also has special natural born qualities, the location of the new towns, their integration into the natural environment, its high level of infrastructure and new public facilities. Historically, the establishment of new cities always proves to be one of the most important means to strengthen local and regional expertise; therefore nowadays more and more new city blocks are built, even when the housing shortage has no longer existed. The development of new towns is like witnessing the evolution of urban planning theories, from those in both the positive and negative influences. The planning of complete new towns is already one of the most complicated tasks of urban planning - it is believed that the problems are worsened by the realization of untested innovations, the rapid pace of development and planning, financial reasons, weak public facilities, or a one-sided social policy. The unilateral emphasis on the quantity causes discrepancies between quality and quantity. The new towns as a task The topic of the – so called – “new towns” requirements today both concern the renovation needs of the “old” new towns and the development needs of new communities in Europe and the global new urban development, from the most up-to-date. The new town as a mirror of modern urban development is highly meaningful from both a research and a practical level. However the research on the topic "New Town" has been almost complete since the 1970's. In China, the "new town" had historically been an important element of the urban development model. The town is a well-defined carrier having special importance to the social order and particularly in philosophy and politics too. The dramatic change in the Chinese culture at the end of the empire - at the beginning of the 20th Century - has led to a philosophy that accommodates the western culture in both form and functionalities, but the local Chinese culture as a soul – can be seen in the towns. This kind of separation - the town view - influenced the philosophy of the Chinese town development today. The 1980s was the beginning of the spread of Chinese urbanization. In this rapid urbanization process, it was not only the metropolises, but also the Chinese medium and small towns that chose the "new towns" as the most important characteristic of urban development. Nowadays, because of a limited overview and insufficient knowledge, the foundation of Chinese new towns seems to be weak materially and immaterially. Guide principle in planning new towns As the first part of the results of this paper, the following experience is summarized: - Social urban society: To plan a new town, the most important thing is not the town per se, but the society in a new town. - Harmonic Humanity: The real purpose of a New Town is a harmonious humanity – it means a human living environment - that is capable of all material and immaterial needs of all classes and all levels of generation to meet the prospective city inhabitant. - Global historical town: the town, a mirror of the immaterial qualities of a "New Town", is just as important as the physical town and its functional effectiveness. The identity of the cityscape is based on a synthesis of modern, global culture and historical, regional culture. Model of a sustainable new town planning Therefore the basis of a theoretical model for a new city can be determined. Things such as the background to the start-up initiative, the group of initiators, the content of planning, the work process and the general principles of urban design and planning of new towns. As an example, a new Chinese "New Towns" is analyzed with the context of requirements from a Chinese family on their physical and psychological environment.

Vor dem Hintergrund allgemeiner energie- und klimapolitischer Ziele wie der Verringerung der Ölabhängigkeit oder der Reduktion der Treibhausgasemissionen werden hohe Erwartungen an den Einsatz alternativer Kraftstoffe und Antriebe im Verkehr geknüpft. Unsicherheiten bestehen jedoch in der Frage, welche Kraftstoff-Antriebskombinationen sowohl in ökonomischer als auch in ökologischer Hinsicht die besten Voraussetzungen mitbringen, um den gestellten Zielsetzungen gerecht zu werden. Die Beantwortung dieser Frage kann nicht durch eine isolierte Betrachtung des Verkehrssektors erfolgen, sondern erfordert zusätzlich die Berücksichtigung von Wechselbeziehungen zwischen dem Verkehrssektor und anderen Bereichen des Energiesystems. So müssen beispielsweise die während der Bereitstellung alternativer Kraftstoffe (Well-to-Tank) entstehenden Treibhausgasemissionen oder alternative Verwertungsmöglichkeiten für zur Kraftstoffbereitstellung eingesetzte Energieträger, wie z. B. Biomasse, in die Bewertung einfließen. Gerade im Hinblick auf ihren möglichen Beitrag zum Klimaschutz stehen verkehrspolitische Maßnahmen zur Senkung des Treibhausgasausstoßes zudem nicht nur untereinander sondern auch mit Vermeidungsoptionen in anderen Sektoren des Energiesystems im Wettbewerb. Das Ziel dieser Arbeit besteht daher darin, die mögliche Rolle alternativer Kraftstoffe und Antriebe als Teil einer energiewirtschaftlichen Verkehrsstrategie zu analysieren, welche darauf ausgerichtet ist, im Einklang mit allgemeinen energie- und klimapolitischen Zielen eine umweltverträgliche, bezahlbare und versorgungssichere Mobilitätsbereitstellung in Deutschland und der EU-27 zu gewährleisten. Dazu werden zunächst im Rahmen einer Technologiecharakterisierung unterschiedliche alternative Kraftstoffpfade und Antriebskonzepte bezüglich ihrer derzeitigen und zukünftigen technischen, ökonomischen und ökologischen Eigenschaften bis zum Jahr 2050 analysiert. Die Ergebnisse dieser Technologiecharakterisierung werden anschließend zusammengeführt, indem ausgewählte Kraftstoff-Antriebskombinationen in einem Well-to-Wheel Vergleich hinsichtlich ihrer Mobilitätskosten, Treibhausgasemissionen und Treibhausgasvermeidungskosten gegenüber konventionellen Antrieben auf Mineralölbasis bewertet werden. Aufbauend auf den Ergebnissen der Technikanalyse wird im Anschluss die mögliche Bedeutung alternativer Kraftstoffe und Antriebe in Deutschland und Europa bis zum Jahr 2050 unter Berücksichtigung der energie- und klimapolitischen Rahmenbedingungen sowie in Abhängigkeit von den technischen Entwicklungsfortschritten untersucht. Dazu wird eine modellgestützte Systemanalyse unter Anwendung des Energiesystemmodells TIMES PanEU durchgeführt, welche es ermöglicht, die genannten Wechselbeziehungen zwischen Verkehrssektor und restlichem Energiesystem zu erfassen und bei der quantitativen Bewertung der Potenziale alternativer Kraftstoffe und Antriebe einzubeziehen. Im Ergebnis zeigt sich, dass vor allem Biokraftstoffe und elektrische Antriebskonzepte, wie Batterie betriebene Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge, bei ambitionierten Klimaschutzvorgaben oder eingeschränkter Verfügbarkeit konventioneller Kraftstoffe langfristig (nach 2030) in zunehmendem Maße eine wichtige Rolle im Verkehrssektor spielen. Alternative fuels and power trains are often appreciated as possible options for the achievement of general targets from energy and climate policy like the decrease of oil dependency or the reduction of greenhouse gas emissions. However, uncertainties exist, which combinations of fuels and power trains are suited best from an economic and ecological point of view to cope with the existing requests. This question cannot be answered by an isolated analysis of the transport sector. Instead, an additional consideration of interdependencies among the transport sector and other sectors of the energy system is required. This comprises for example the inclusion of well-to-tank greenhouse gas emissions that occur during the preparation of alternative fuels or other possible options for the utilization of energy carriers that are needed as feedstock for alternative fuel production (e. g. biomass). Especially with regard to climate protection, measures for greenhouse gas mitigation in the transport sector are not only in competition among each other but also with measures in other sectors of the energy system. The intention of this study therefore is to analyze the potential role of alternative fuels and power trains as part of an energy economic transport strategy, which in the context of general targets from energy and climate policy aims at an environmentally friendly, affordable and secure mobility in Germany and the EU-27. The study starts with a characterization of the technical, economic and ecological properties of different pathways for alternative fuel production and alternative propulsion concepts, looking at the state of the art and the development until 2050. The results of this analysis are then used for a well-to-wheel assessment of selected combinations of alternative fuels and power trains regarding mobility costs, greenhouse gas emissions and greenhouse gas abatement costs related to conventional oil based vehicles. Based on the outcome of the previous investigation, the potential role of alternative fuels and power trains in Germany and the EU-27 as a whole until 2050 is evaluated, depending on the energy and climate policy framework and on the further technical development. For that purpose a model based analysis with the energy system model TIMES PanEU is applied, which allows to cover also the mentioned interconnections between the transport sector and the rest of the energy system. As a result of the analysis, especially biofuels and electric power trains like battery electric and plug-in hybrid electric vehicles prove to be important alternative technological options for the transport sector in the long run (after 2030), if ambitious climate targets are set or if the availability of conventional oil based fuels is limited.