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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.

Increasing maize cultivation and changed cropping practices promote the selection of typical maize weeds that may also profit strongly from climate change. Predicting potential weed problems is of high interest for plant production. Within the project KLIFF, experiments were combined with species distribution modelling for this task in the region of Lower Saxony, Germany. For our study, we modelled ecological and damage niches of nine weed species that are significant and wide spread in maize cropping in a number of European countries. Species distribution models describe the ecological niche of a species, these are the environmental conditions under which a species can maintain a vital population. It is also possible to estimate a damage niche, i.e. the conditions under which a species causes damage in agricultural crops. For this, we combined occurrence data of European national data bases with high resolution climate, soil and land use data. Models were also projected to simulated climate conditions for the time horizon 2070 - 2100 in order to estimate climate change effects. Modelling results indicate favourable conditions for typical maize weed occurrence virtually all over the study region, but only a few species are important in maize cropping. This is in good accordance with the findings of an earlier maize weed monitoring. Reaction to changing climate conditions is species-specific, for some species neutral (E. crus-galli), other species may gain (Polygonum persicaria) or loose (Viola arvensis) large areas of suitable habitats. All species with damage potential under present conditions will remain important in maize cropping, some more species will gain regional importance (Calystegia sepium, Setara viridis).

In dieser Arbeit werden Berechnungen zur klimatischen Sensitivität der Eiskappe von Devon Island (Nunavut, Kanada) durchgeführt, die auf einem mit Wärmesummen arbeitenden Massenbilanzmodell basieren. Wichtigste Datenbasis für die Modellrechnungen sind dabei höhenabhängige Massenbilanzreihen der Devon-Eiskappe sowie tägliche Klimadaten der WMO-Station Resolute Bay. Durch die Bestimmung geeigneter Modellparameter (Temperaturgradienten, Wärmesummenkoeffizienten) ist es möglich, das mittlere Massenbilanzprofil gut zu simulieren. Das auf diese Weise kalibrierte Modell kann dann – als einfache Alternative zu Energiebilanzmodellen – zur Berechnung der Sensitivität der Massenbilanz auf Veränderungen von Temperatur und Niederschlag genutzt werden. Anwendungen des Modells verdeutlichen, dass die Massenbilanz der Devon-Eiskappe stark abhängig von der Entwicklung der Sommertemperaturen und die klimatische Sensitivität im Vergleich mit anderen Eismassen aus feuchteren Klimaten sehr klein ist. Die Einbeziehung der saisonalen Abhängigkeit der Massenbilanz kann schließlich helfen, eine mit Schwierigkeiten verbundene Rekonstruktion der jährlichen Massenbilanz zu verbessern. In this study, a degree-day approach is used to carry out model simulations to determine the climatic sensitivity of the mass balance of the Devon Island ice cap (Nunavut, Canada). The most important data the model is fed by are a 38 yr long series of specific mass balance data and daily air temperature data from the WMO station Resolute Bay. By determining suitable model parameters (temperature lapse rates, degree-day coefficients) it is possible to simulate the mean mass balance profile convincingly. As a simple alternative to energy balance models, the calibrated degree-day model can then be used to determine the sensitivity of the mass balance to changes in temperature and precipitation. Results show that the mass balance of the Devon Ice Cap is strongly dependent on the summer temperatures and that the overall climatic sensitivity is small compared to those of other ice masses in more humid regions. The reconstruction of the mass balance series is attended with difficulties, but can be improved by including the mass balance''s seasonal sensitivity.

In future, heat pumps and shallow geothermal energy will play a central role in the decarbonization of the building and energy sector. The potentials of shallow geothermal energy have not been exploited so far, in particular due to the high complexity of planning and approval processes. In addition, the various stakeholders involved in the planning process create interfaces, which can lead to transfer gaps and barriers for an optimized system design. In order to raise the potentials and optimize the system design, a holistic planning process and the combination of different planning tools are necessary, which enable, among other things, geothermal site evaluations, the representation of the mutual thermal influence of geothermal borehole heat exchangers and their effects on neighboring properties, as well as the evaluation of geothermal systems under consideration of economic and ecological decision parameters. In this context, a simulation-based multi-level planning methodology is presented, which enables the holistic planning of geothermal heat pump systems with borehole heat exchangers on the scales of single buildings up to district level in the early planning phases. By integrating calculation tools for mapping the upper ground and subsurface into a closed simulation chain, existing transfer gaps between different trades can be closed. Using a prototypically implemented system configurator, geothermal heat pump systems can be designed in detail, compared with conventional systems, and evaluated on the basis of technical, energetic, economic, and ecological criteria. The combination of configuration, immediate result plotting and automatically triggered simulations running in the background enables an iterative and practical design process. In this context, a heat pump system model is presented which is adapted to the functionalities of the system configurator and specialized for the early planning process. This model includes thermal storage balances and control algorithms, is applicable on city district level and can be coupled bidirectionally to subsurface models. The tool chain's connection to an existing web- and GIS-based geoportal including databases enables a central data aggregation and geothermal site evaluations. This can provide tool-based support for the application and approval process of shallow geothermal systems and holistic planning approaches such as municipal heat planning. Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023; Aachen : RWTH Aachen University 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme (2023). = Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023 Published by RWTH Aachen University, Aachen

The share of renewable electricity generation of gross electricity consumption in Germany increased from 6.8 % to about 20 % during the years of 2000 and 2011. This share will increase even more in the future. The greater part of the renewable electricity generation is characterized by significant fluctuations, which can only be planned to a limited extent. Hence, the electricity system in Germany faces the challenge to integrate an increasing amount of fluctuating renewable electricity generation. Additionally the system stability needs to be ensured, despite a decreasing capacity in conventional power plants. One option to support the integration of large amounts of renewable electricity generation and to enhance system stability is the deployment of storage technologies. The aim of this research was to analyze the role of storage technologies to integrate high shares of renewable electricity generation into the electricity system of Germany. To achieve this aim, adiabatic compressed air energy storage, diabatic compressed air energy storage and mobile battery storage systems were simulated and compared with a pumped hydro storage as the reference storage system. Key characteristics of these storage systems were modeled within a fundamental stochastic unit commitment model of the German power markets (Joint-Market-Model) in order to analyze the effect of the implementation of these storage systems on the overall cost of the electricity system. Additionally, the operation of the storages in an electricity system with high shares of renewable energy was evaluated. The results show that the integration of large shares of renewable electricity generation into the grid can only be achieved with a substantial implementation of storage systems. To integrate 50 % of renewable energy, a storage power of 27 GW and storage capacity of 245 GWh is needed. For a renewable energy share of 80 %, a storage power of 78 GW and a storage capacity of 6.3 TWh are necessary. A 100 % renewable energy share requires a storage power of 139 GW and a storage capacity of 83 TWh. This also requires a significant capital expenditure. One option to reduce the overall system costs without compromising the system stability is to allow “curtailment” of wind and solar power. Curtailment is hereby only used, if it leads to lower operating costs of the system. For 50 % share of renewable energy the storage power can be reduced from 27 GW to almost 11 GW at constant storage capacity. The required storage capacity is reduced from 6.3 TWh to 5.4 TWh and the storage power from 78 GW to 66 GW for a share of 80 % of renewable energy. For a share of 100\% of renewable energy, the requirement of storage capacity is reduced from 83 TWh to 57 TWh and of storage power from 139 GW to 106 GW. In all assessments, where curtailment is allowed, the system costs are reduced. With this procedure only a minor share of renewable electricity generation (<1 %) is hereby not integrated into the grid. Furthermore, in this research the effects of different charging strategies of electric vehicles are analyzed. An uncontrolled charging, where the electric vehicles are charged at the instant they are connected to the grid is compared with a controlled charging (Vehicle-to-grid, V2G), where the time of charging can be delayed due to economic reasons until the starting time of the next trip. However, the controlled charging strategy of electric vehicles was found to have very little positive effect on the system costs. In a year with low wind and solar supply (reduced wind and solar supply by 15 %), the system stability is not given for a share of renewable electricity generation of 80 % and 100 %. To ensure the system stability for very high shares of renewable electricity generation, the power plant portfolio needs to be determined based on a load curve with yearly low wind and solar supply. Der Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch ist zwischen den Jahren 2000 und 2011 von 6,8 % auf über 20 % gestiegen. Zukünftig wird dieser Anteil weiter zunehmen. Ein Großteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist durch erhebliche Fluktuationen, die nur in begrenztem Umfang planbar sind, charakterisiert. Das Elektrizitätssystem Deutschlands steht daher vor der Herausforderung, immer höhere Anteile der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien aufzunehmen und trotz abnehmender Kapazitäten des konventionellen Kraftwerkparks die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Einen Beitrag zur Integration hoher Anteile erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung und zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit können Speicher liefern. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, die Rolle und Bedeutung von Stromspeichern zur Integration hoher Anteile erneuerbarer Energien in das Elektrizitätssystem Deutschlands zu analysieren und zu bewerten. Hierfür wurde der Speicherbetrieb adiabater Druckluftspeicher, diabater Druckluftspeicher und mobiler Batteriespeicher (in Elektrofahrzeugen) mit Hilfe eines technischen Modells simuliert und anhand einer technisch-ökonomischen Analyse dem Referenzsystem „Pumpspeicher“ gegenübergestellt. Wesentliche Charakteristika wurden anschließend in ein Optimierungsmodell der Einsatzplanung des Elektrizitätssystems Deutschlands (Joint-Market-Model) übernommen, um die Auswirkungen des Speichereinsatzes zur Integration hoher Anteile erneuerbarer Energien auf die Systemkosten und den Speicherbetrieb zu analysieren. Es wurden anhand verschiedener Szenarien die Anteile erneuerbarer Energien von 50 %, 80 % und 100 % am Bruttostromverbrauch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine vollständige Integration hoher Anteile der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nur mit einem erheblichen Ausbau an Speichern realisiert werden kann. Für einen Anteil von 50 % erneuerbarer Energien an der Elektrizitätsnachfrage in Deutschland wurde ein Bedarf an Speicherleistung von 27 GW und an Speicherkapazität von 245 GWh ermittelt. Zur Integration eines Anteils von 80 % erneuerbaren Energien sind eine Speicherleistung von 78 GW und eine Speicherkapazität von 6,3 TWh erforderlich. Für 100 % erneuerbare Energien werden Speicher mit einer signifikant höheren Speicherleistung von 139 GW und einer Speicherkapazität von 83 TWh benötigt. Dies geht mit einem erheblichen Kapitalaufwand einher. Bei einem Verzicht auf eine vollständige Integration der erneuerbaren Energien, einem „Curtailment“, kann die Stromeinspeisung aus Windenergie- und Photovoltaikanlagen reduziert werden, falls dies zu geringeren Systembetriebskosten führt. Hierdurch verringert sich der Speicherbedarf erheblich. Der Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, der aus ökonomischen Gründen nicht aufgenommen wird, ist dabei kleiner als 1 %. Für einen Anteil von 50 % erneuerbarer Energien wird bei gleichbleibender Speicherkapazität eine Speicherleistung von knapp 11 GW (statt 27 GW) benötigt. Bei einem Anteil von 80 % erneuerbarer Energien kann die Speicherleistung von 78 GW auf 66 GW und die Speicherkapazität von 6,3 TWh auf 5,4 TWh verringert werden. Für 100 % erneuerbare Energien liegt der Speicherbedarf bei 106 GW (statt 136 GW) Speicherleistung und 57 TWh (statt 83 TWh) Speicherkapazität. Das „Curtailment" führt somit in allen Szenarien zu einer Reduktion der Systemkosten.

The replacement of internal combustion engines by electric motors has been identified as a way to achieve widely-accepted international climate protection goals. Especially in the material handling sector, vehicles with electric drives have gained increasing market acceptance over the past decades. However, the electrification of counterbalanced forklift trucks with high tonnages requires batteries with extended energy capacity. Higher energy capacity usually correlates with higher volume-to-surface ratios resulting in decreased heat dissipation and, therefore, increased average operating temperatures of the commonly used lead acid batteries. As a consequence, battery lifetime is greatly reduced. Without design changes, one possibility for avoiding high operating temperatures is an adapted battery management strategy. This thesis reports on results obtained with flooded lead acid batteries, demonstrating that, with management strategies which include operation in a partial state of charge, energy efficiencies can be increased from about 0.7 to about 0.85 with minimal impact on lifetime.

Mit der Taxonomieverordnung hat die EU Kommission erstmals ein Klassifizie-rungssystem dafür geschaffen, ab wann eine wirtschaftliche Tätigkeit eines Un-ternehmens tatsächlich als nachhaltig zu betrachten ist. Damit Unternehmen ihre wirtschaftlichen Tätigkeiten als nachhaltig ausweisen dürfen, müssen sie unter-schiedlichste Kriterien erfüllen, nur eine Anforderung ist bei allen Tätigkeiten dieselbe: die Durchführung einer Klimarisiko- und Vulnerabilitätsanalyse. Mit dieser soll erhoben werden, ob die Geschäftstätigkeit und in weiterem Sinne das Geschäftsmodell klimafit und somit zukunftsfähig ist oder ob Anpassungsmaß-nahmen zur Erhöhung der Anpassungsfähigkeit erforderlich sind, um das Ge-schäft wirtschaftlich nachhaltig, d. h. profitabel zu halten. Die Durchführung von Klimarisiko- und Vulnerabilitätsanalyse ist für Unterneh-men noch großteils unbekanntes Terrain und aktuell existieren noch keine Leit-fäden für Unternehmen, wie sie solche standortbezogenen Analysen zeit- und ressourcenschonend durchführen können. In dieser Arbeit werden daher aus den zwei bekanntesten und umfangreichsten Rahmenwerken für Klimarisiko-analysen die wesentlichen Aspekte herausgearbeitet, um darauf basierend eine Vorgehensweise zu definieren, die Unternehmen als Leitfaden zur Durchfüh-rung eigener Klimarisikoanalysen dienen kann. Zudem wird die erarbeitete Vor-gehensweise am Beispiel eines fiktiven Unternehmens vorgeführt, um vor allem den Umgang mit Klimaszenarien zu demonstrieren und wie die darin enthalte-nen Prognosen für einzelne Klimagefahren interpretiert werden können. Zu gu-ter Letzt wird in dieser Arbeit auch auf Quellen für belastbare Daten und Klimamodelle hingewiesen, wodurch die Durchführung von adäquaten Klimari-sikoanalysen ermöglicht wird, die den Anforderungen der TaxonomieVO Genüge tun. With the Taxonomy Regulation, the EU Commission has for the first time created a classification system for determining when an economic activity of a company can actually be considered sustainable. In order for companies to be allowed to classify their economic activities as sustainable, they must fulfill a wide variety of criteria, but only one requirement is the same for all activities: the performance of a climate risk and vulnerability analysis. The purpose of this is to determine whe-ther the business activity and, in a broader sense, the business model are clima-te-compatible and thus fit for the future, or whether adaptation measures are re-quired to increase adaptive capacity in order to keep the business economically sustainable, i.e. profitable. The performance of climate risk and vulnerability analysis is still largely unknown territory for companies and currently there are no guidelines on how to perform such location-based analyses in a time- and resource-saving manner. In this master thesis, therefore, the essential aspects of the two best-known and most comprehensive frameworks for climate risk analyses are elaborated in order to define a procedure based on them that can serve as a guideline for companies to carry out their own climate risk analyses. In addition, the approach developed is demonstrated using the example of a fictitious company, in order to show how climate scenarios are handled and how the forecasts they contain can be used for a single company. Last but not least, this work also points to sources of robust data and climate models, enabling the performance of adequate climatic risk ana-lyses that meet the requirements of the Taxonomy Regulation. Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Masterarbeit Wien, FH Campus Wien 2023

I mean to analyze the reciprocity between urban policies and economic growth; and the role of agents and estate developers in China. Emergent economy with high inequality rates. The roles of capitalist corporations and the Government in the construction and reconstruction of cities, Examine the infrastructures, business and commerce developers, sport and leisure areas, academic and cultural centers, and housing in the Chinese metropolis. The Asian country has become one of the most polluting ones as result of the fast urbanization, and the rapid growth of industry and infrastructures. Teams of architects have planned sustainable building but megalopoleis make eco-cities necessary.

To satisfy national sustainability targets in Germany, both bioenergy and organic farming claim a growing area of farmland. Analyses with a land use model and ac-companying expert interviews show, how the competition for land is growing in certain regions. A restricted area potential for energy crops – even with an ever intensifying farming opposes targets for an increasing share of land for organic agriculture and nature conservation. Thus there is a need for policy action, to discuss and solve this goal conflict. An ongoing study currently develops strategies for two selected German regions for a more ecologically compatible bioenergy production.

This article examines the visualization of climate change through two empirical studies. First, a quantitative overview of the visuals emerging in newspapers in 15 different countries before, during and after the Copenhagen climate summit in 2009. The findings demonstrate a variety of visual topics as well as genres, and a global diversity having to do with press conventions as well as access to resources. Then follows an in-depth study of a small number of cartoons published in the same period addressing global conflict, most of them linked to framing the Global North as responsible for the development of climate change. Leaning on Barthes and supplemented by other scholars who have studied media visualization, the article discusses the particular challenges of climate change as an often unseen phenomenon.