• Energy Research
• 7. Clean energy close
• 13. Climate action close
• 11. Sustainability close
• 8. Economic growth close
• DE close
• German close

Mit einem Anteil von rund 30% am Endenergieverbrauch und etwa 20% an den CO2-Emissionen haben private Haushalte in Deutschland einen großen Einfluss auf die Umwelt. Gleichzeitig sind private Haushalte ein zentraler Adressat für politische Interventionen zur Bekämpfung des Klimawandels. Vor diesem Hintergrund hat die Politik zahlreiche Maßnahmen zur Verringerung des Energiekonsums und zur Förderung regenerativer Energietechnologien ergriffen. Diese politischen Maßnahmen bedürfen einer sorgfältigen Evaluierung ihrer Effektivität und Kosteneffizienz, um kostspielige Redundanzen durch sich überlappende Instrumente zu vermeiden. Eine solche Evaluation umwelt- und energiepolitischer Maßnahmen erfordert eine umfangreiche Datenbasis. Besonders im Bereich der privaten Haushalte waren solche Daten in Deutschland bislang nicht verfügbar. Die Reagibilität deutscher Haushalte auf Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels war daher weitgehend unbekannt. Das Sozial-Ökologische Panel stellt zu diesem Zweck umfangreiche, frei verfügbare Informationen zum Energieverbrauch und Umweltverhalten privater Haushalte bereit. Die Befragung wurde in vier Wellen durchgeführt. Es liegen Daten für die Jahre 2012, 2013, 2014 und 2015 vor. Diese Daten können anhand einer ID aneinander gespielt werden. Darauf aufbauend können ökonometrische Schätzungen und Analysen verschiedener Präferenzindikatoren sowie des Anpassungsverhaltens privater Haushalte an den Klimawandel durchgeführt werden. Dieser Datensatz umfasst die Daten der Erhebung im Jahr 2012. With a share of 30% in total final energy consumption and around 20% in CO2 emissions, private households in Germany strongly affect the environment. At the same time private households are an important target group for policy interventions to fight climate change. Against this background, numerous policy measures that intend to decrease energy consumption and to support renewable energy technologies have been introduced. These policy measures call for accurate evaluation to avoid expensive redundancies due to overlapping policy instruments. The evaluation of energy and environmental policy measures requires comprehensive and reliable data. So far such data was unavailable in Germany, especially in the context of private households. Hence, the responsiveness of German households to climate protection policies was unknown. For this purpose, the Socio-Ecological Panel offers rich information on household’s energy consumption and environmental behavior. The data was gathered in four household surveys conducted in 2012, 2013, 2014 and 2015. The survey waves can be merged using the household ID. The data builds the basis for empirical analyses of households’ adaptation to climate change and the evaluation of environmental and climate policy measures. This data set comprises the information gathered in the 2012 survey wave and is labelled in German. It is available in German and English. Offline Rekrutierung für das repräsentative forsa omninet panel Selbst ausgefüllter Fragebogen Self-completed questionnaire 10.000 deutsche Haushalte Green-SÖP Green-SÖP

Diese Dissertation beantwortet verschiedene politikrelevante ökonomische Fragen in den Bereichen Handelspolitik, Geldpolitik, sowie Rohstoffmärkte und Energieökonomik mit Hilfe von strukturellen Vektorautoregressionsmodellen (SVAR). SVARs stellen eine effektive Möglichkeit dar, die Beziehungen zwischen verschiedenen makroökonomischen und/oder Finanzmarkt-Variablen zu modellieren und werden verwendet, um die dynamischen kausalen Effekte von ökonomischen Schocks zu schätzen. Für jede ökonomische Fragestellung wird eine Identifikationsstrategie angewandt, die auf die betrachteten Daten und ihre statistischen Eigenschaften sowie die zugrundeliegenden Annahmen über ökonomische Mechanismen zwischen den betrachteten Zeitreihen zugeschnitten ist. Im Einzelnen besteht diese Dissertation aus vier Kapiteln. In den ersten beiden Kapiteln werden die Auswirkungen von Handelspolitik auf Finanzmärkte und auf die Makroökonomie geschätzt. Das dritte Kapitel liefert einen methodischen Beitrag zur SVAR-Literatur, der in einer Anwendung zu den Effekten von Geldpolitik dargestellt wird. Das letzte Kapitel verlässt die Felder der Handels- und Geldpolitik und wendet sich Rohstoffmärkten und der Energiewirtschaft zu, stützt sich dabei aber ebenfalls auf Zeitreihenmethoden. Es analysiert die Rolle von Metallen in der Energiewende. This dissertation answers various policy relevant economic questions in the fields of trade policy, monetary policy, and commodity markets and energy economics using structural vector autoregression (SVAR) models. SVARs constitute a parsimonious way to model the relations between different macroeconomic and/or financial variables and they are used to estimate the dynamic causal effects of economic shocks. For each economic question, this dissertation applies an identification strategy that is tailored to the relevant data and its statistical properties as well as the underlying assumptions about economic mechanisms among the regarded time series. Specifically, this dissertation consists of four chapters. The first two chapters estimate the effects of trade policy on financial markets and on the macroeconomy. The third chapter makes a methodological contribution to the SVAR literature in an application to monetary policy shocks. The final chapter moves away from trade and monetary policy to commodity markets and energy economics but also relies on time series methods. It analyzes the role of metals for the clean energy transition.

Die Stromerzeugung aus Windenergie hat in den vergangenen Jahren, insbesondere unterstützt durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), stark zugenommen und belief sich im Jahr 2006 auf einen Anteil von rund 4,8 % an der Bruttostromerzeugung. Aufgrund des fluktuierenden Charakters der Windstromerzeugung ist die Integration und Einspeisung dieses Anteils in das Netz der öffentlichen Versorgung bereits heute mit teilweise erheblichen Problemen verbunden. Diese werden sich in Zukunft weiter verstärken, wenn der geplante Einstieg in die Offshore-Windenergienutzung wie geplant stattfindet und in den kommenden Jahren einige GW Leistung Offshore installiert werden. Grundsätzlich bieten sich zwei Lösungsansätze für die angesprochene Problematik an, die sich gegenseitig ergänzen: Zum einen können durch exaktere Prognoseverfahren die zu erwartenden Windstrommengen besser vorhergesagt und damit zugleich die Fahrpläne der konventionellen (Schatten-)Kraftwerke genauer erstellt werden. Der Bedarf an Ausgleichsenergie wird durch dieses Verfahren minimiert. Im Fall von Windflauten muss jedoch die gesamte nachgefragte Leistung durch konventionelle Kraftwerke bereitgestellt werden. Zum anderen kann durch den Einsatz von Speicherkraftwerken eine zeitliche Entkopplung von Energieangebot und –bedarf realisiert werden, indem in Zeiten hohen Windenergieangebots ein Teil des Windstroms zwischengespeichert wird und umgekehrt in Windflauten das Speicherkraftwerk die Strombereitstellung übernimmt. Mit Hilfe dieses Verfahrens erfolgt dementsprechend eine Anpassung des Angebots an die Nachfrage. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf den zweiten Ansatz und entwickelt ein Simulationsmodell, mit dessen Hilfe ein Windpark-Speicher-System abgebildet und eine Vergleichmäßigung des Windstroms durch Integration verschiedener Speichertechnologen (diabates/adiabates Druckluft-Speicherkraftwerk, Pumpspeicherkraftwerk) simuliert wird. Ziel der Vergleichmäßigung ist die kontinuierliche Bereitstellung einer garantierten Leistung. Die verbleibenden Fluktuationen werden durch einen Abgleich mit der Nachfrageseite in Form der Netzlast berücksichtigt. Für unterschiedliche Systemvarianten werden sowohl die Stromgestehungskosten als auch die spezifischen CO2-Emissionen berechnet, um auf dieser Basis einen Vergleich der einzelnen Systeme zu ermöglichen. Grundlegende Parameter wie beispielsweise die energetische Speicherkapazität, die spezifischen Investitionskosten der Windenergieanlagen und des Speicherkraftwerks oder auch die Bezugskosten für Ausgleichsenergie werden anschließend in Form von Sensitivitätsanalysen und Parametervariation detailliert untersucht. Auf diese Weise können die unter konstant gesetzten Parametern gewonnenen Ergebnisse bestätigt bzw. kritisch hinterfragt werden, wobei insbesondere der Einfluss der verschiedenen Eingangsgrößen auf die Stromgestehungskosten im Detail analysiert wird. In der Folge werden vielversprechende Systemkonfigurationen unter dem Zielkriterium möglichst geringer Stromgestehungskosten identifiziert. Zudem wird geprüft, welche Anforderungen an die Kostenentwicklung speziell von Druckluft-Speicherkraftwerken zu stellen sind, um mit einem konventionellen Vergleichssystem konkurrenzfähig zu werden. Power generation from wind energy has increased significantly in the past years reaching 4.8 % of the gross power generation. This development was especially promoted by the re-newable energy law (Erneuerbares-Energien-Gesetz). The integration and feed-in of this power into the grid is associated with considerable problems as the wind power generation is characterised by its fluctuating nature. These diffi-culties will grow and accelerate if the planned wind parks in the North or Baltic Sea with some GW power are realised in the following years. In principle there are two methods of resolution for this kind of problem which com-plement one another: On the one hand it’s possible to develop better forecasting models in order to forecast the wind power generation more accurately. By this means also the operation of the conventional power plants can be planned more accurately. In the consequence the de-mand for balancing power is minimized. Nevertheless it’s inevitable to provide the total sum of demanded power in times of wind calms by conventional power plants. Concerning the second method the operation of storage facilities is involved in the system in order to realise a temporal decoupling of energy supply and demand. In times with high wind power generation the storage unit is filled and vice versa in wind calms the storage facility is able to provide power. Thus the supply side is adapted to the demand side. The following thesis focuses on the second method. A tool is developed, simulating the operation of a windpark-storage system, in order to equalise the wind power generation by the help of different storage technologies (diabatic/adiabatic compressed air energy storage, pumped hydro). The equalisation aims at the continuous supply of a guaranteed power. Re-maining fluctuations of wind power are considered by a comparison of demand and supply side, whereas the demand side is represented by the system load. The costs of generating electricity as well as the specific CO2-emissions are calculated for different configurations resulting in a comparison of the different systems. Following fun-damental parameters as the energy storage capacity, the specific investment costs of the wind power plants and the storage facility or the price of balancing power are examined in detail by the help of a sensitivity analysis. In so doing it is possible to confirm or to question the results calculated with fixed parameters. In this context especially the influence of different parame-ters on the costs of generating electricity is analysed. Finally promising system configurations with the aim of reducing the costs of generat-ing electricity are identified. Moreover the requirements concerning the reduction of invest-ment costs especially of compressed air energy storage systems in order to achieve competi-tiveness with a conventional system are examined.

The companies of the photovoltaic industry have experienced considerable growth in recent years. And further growth is forecasted for the coming years. By now, nearly two million single photovoltaic (PV) installations generate electricity from sunlight around the world. Thereby, the wafer-based PV products have a market share of about 80-85%. The interim shortage of silicon and the increasing cost pressure in the market give rise to ever thinner and larger wafers. Thus, the "PV Roadmap for Crystalline Silicon" of the German cell producers expects an average wafer thickness of 100 µm until 2020 and the next generation of wafer thickness in 2015. This trend brings about new challenges for the PV industry: due to the manual and automated handling in the manufacturing the silicon-based wafers are exposed to mechanical stress. If the wafers, however, become ever thinner they lose their mechanical stability and might form cracks when exposed to huge forces during the handling.These cracks, however, cause a higher breakage rate and are one of the main reasons for breakdowns of the finished modules. The damage-free handling of the very fragile silicon wafers will gain in importance due to the expected increase in the throughput. Therefore, the handling systems and components must not only handle the sensitive substrates as gently as possible but also with high speed and precision in the µm range. For this purpose, new adjusted handling components are required. This thesis aims at making a contribution to the optimal selection of handling components for the photovoltaic industry. The primary target is the development of an objective and vendor-independent evaluation procedure for grippers especially used in the cell and module manufacturing. The procedure to be developed should be suitable for cell, equipment and machine manufacturers as well as for component suppliers. Furthermore, the procedure should be applicable to identical and variable grippingprinciples. The result of the method should be the optimal decision guidance for the user and should enable an adequate and neutral classification of the tested gripper. Der enorme Ausbau der Produktionskapazitäten der Photovoltaik-Industrie in den vergangenen Jahren hat auch die Anforderungen an den Maschinen- und Anlagenbau erhöht. Die Automatisierung in der Fertigung von Solarzellen spielt dabei zur Sicherung von Qualität und Ausbeute und somit auch für die Kostenreduktion eine entscheidende Rolle. Die sich erhöhenden Materialtransportintensitäten zwischen den einzelnen Prozessschritten stellen dabei eine nicht zu vernachlässigende Herausforderung dar: Die zunehmend dünneren und fragilen Substrate bei verkürzten Zykluszeiten bringen insbesondere die Handhabung an deren physikalische Grenzen. Vor diesem Hintergrund gewinnt eine Bewertung der Leistungsfähigkeit von Handhabungskomponenten verstärkt an Bedeutung. Die Ausgangssituation zeigt, dass in der Zellfertigung aktueller Fertigungslinien insbesondere die greiferbasierte Handhabung mit Pick-and-Place-Charakter bereits parallel eingesetzt wird, um den hohen Durchsätzen gerecht zuwerden. Hierbei muss der Aufnahme- und Ablagevorgang so schnell und schädigungsarm durchgeführt werden, dass sowohl der geforderte Durchsatz, wie auch die erforderliche Qualität erreicht werden können. Durch diese Randbedingungen sind neue und erhöhte Anforderungen an die Greiferauswahl und die optimale Parametereinstellung des eingesetzten Greifers zu stellen. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein neues, angepassten Verfahren für die Leistungsbewertung von Greifern für Silizium-Wafer. Im Vordergrund steht die Entwicklung eines objektiven und herstellerunabhängigen Bewertungsverfahrens für Greifer, die insbesonders in der Zell- und Modulfertigung eingesetzt werden. Das zu entwickelnde Verfahren kann sowohl von Zellherstellern, Anlagen- und Maschinenbauern, aber auch von Komponentenlieferanten eingesetzt werden. Das daraus resultierende Ergebnis soll eine optimale Entscheidungshilfe für den Anwender darstellen aber auch eine adäquate, neutrale Klassifizierung der getestetenGreifer ermöglichen.

Die Energiewende einschließlich der Substitution von russischem Erdgas ist eine große Herausforderung, welche fördernde Maßnahmen in vielen Bereichen des Energiesektors verlangt. Einer dieser Bereiche ist die Erzeugung von Biomethan aus häuslichen Küchenabfällen. Diese beinhalten vorwiegend Lebensmittelabfälle. Ein großes ungenutztes Potenzial zu deren Nutzung ist vorhanden. Bürger, Abfallentsorger und Politik können beitragen, dieses zu realisieren. The energy transition, including the substitution of Russian natural gas, is a major challenge that requires supportive measures in many areas of the energy sector. One of these areas is the production of biomethane from domestic kitchen waste. This mainly includes food waste. There is a large untapped potential for its use. Citizens, waste management companies and politicians can contribute to realise this.

The project partners Duisport AG, the DLR Institute of Vehicle Concepts and the Center for Fuel Cell Technology (ZBT) have investigated the feasibility of locomotives with hydrogen fuel cell hybrid powertrains (FCH) for typical use by Duisport Rail (dpr) in the Duisburg port area and on the public rail network.

The objective of this work is to examine the temporal and spatial variability of the climate types of China with regard to the climate shift that happened during the last century. Therefore, the climate types of China had to be defined with high precision. The method presented here is based on a non-hierarchical cluster analysis that allows us to define the climate types of China by an objective and statistical method. Thresholds were not defined prior to but after the analysis in order to describe areas covered by the same climate type and further to characterise the different regions by the chosen meteorological parameters. In addition to this, the cluster analysis allows us to define the climate types considering 7 parameters on the same level of classification. Using the significant trend analysis, climate change in China could be associated with the shifting of climate types during the last century. Summarizing the utility of cluster analysis and trend tests for the examination of climate change in China produced the following results: The shifting of climate types in China is mainly dominated by temperature which appears to correspond with the global warming process during the last century. Trend tests show a significant increase of the annual temperature for all analysed regions. Furthermore, well-known scientists have deduced a considerable increase of winter temperatures in China. Only the north-eastern regions show a significant influence of winter precipitation on the variability of climate types. Bisherige Arbeiten zur Klimaklassifikation Chinas verfolgen mehrheitlich die Ansätze effektiver Klassifikationsmethoden. Es fehlt bislang jedoch ein Ansatz, der versucht, den subjektiven Einfluss bei der Wahl der Grenzdefinitionen zu minimieren. Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine Klassifikation des chinesischen Klimas unter Minimierung des subjektiven Einflusses durch die Anwendung des multivariaten statistischen Verfahrens einer erweiterten nicht-hierarchischen Clusteranalyse. Als Datengrundlage wird ein hochauflösender Rasterdatensatz (0,5° x 0,5°) der CLIMATE RESEARCH UNIT verwendet, der monatliche Mittelwerte für Temperatur und Niederschlag für einen 100jährigen Zeitraum von 1900 bis 2000 liefert. Auf der Basis einer erweiterten nicht-hierarchischen Clusteranalyse werden 12 Klimatypen für die VR China ermittelt. Für jeden Klimatyp werden Parametermittelwerte berechnet, die eine umfassende Definition der Einzelklimate ermöglichen.Die hiesige Arbeit ist die aktuellste Typisierung des chinesischen Klimas. Eine zusätzliche Untersuchung des zeitlichen Wandels ergab starke räumlich und zeitliche Schwankungen der Klimatypengrenzen, die im Hinblick auf rezente Klimaänderungen in China wichtige Anhaltspunkte liefern.

Motiviert durch ein Anwendungsbeispiel wird die Komfortzone für mobile, kinematisch redundante Manipulatoren definiert. Die Lage und Orientierung der Basis des Manipulators und die Gelenkwinkel werden so gewählt, dass ausgesuchte Zielfunktionen minimal werden. Diese Zielfunktionen werden aus bekannten Maßen wie kartesische Geschwindigkeit, Kraft und Steifigkeit abgeleitet. Sie werden abhängig von den Parametern der Basis und den Gelenkwinkeln des Manipulators bestimmt, wobei nur ein Unterraum an möglichen Konfigurationen aufgrund der vorgegebenen Lage und Orientierung des Endeffektors (EE) für die Optimierung frei wählbar ist. Es werden im Sinne der multikriteriellen Optimierung Pareto-Fronten errechnet, welche durch vordefinierte Grenzen (z.B. minimale erreichbare Kraft oder minimale erreichbare Geschwindigkeit) begrenzt werden. Motivated by an application example, the comfort zone for mobile kinematically redundant manipulators is defined. The position and orientation of the mobile platform (=base of the manipulator) and the joint angles are selected in such a way that selected target functions are minimized. These objective functions are derived from known measures such as Cartesian velocity, force and stiffness. The objective functions are evaluated depending on the parameters of the base and the joint angles of the manipulator, whereby only a subspace of possible configurations is freely selectable for optimization due to the given position and orientation of the end effector (EE). Pareto-fronts are calculated in the sense of multi-criteria optimization, which are limited by, e.g., minimum achievable force or minimum achievable speed. IFToMM D-A-CH Konferenz, vol. 2020Sechste IFToMM D-A-CH Konferenz 2020: 27./28. Februar 2020, Campus Technik Lienz