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Veröffentlichung Methode einer integrierten und erweiterten Vulnerabilitätsbewertung(2013) Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung; Deutschland. UmweltbundesamtZiel des Projekts ist - ausgehend von einer kritischen Bestandsaufnahme der gegenwärtigen Verwendung relevanter Konzepte wie Vulnerabilität, Resilienz und Risiko - die Entwicklung eines eigenen konzeptuellen Ansatzes, der (a) die Vulnerabilität Deutschlands gegenüber dem Klimawandel sektoren- und regionenübergreifend vergleichbar macht (integrierte Vulnerabilitätsbewertung) und (b) die Vulnerabilität Deutschlands gegenüber den Folgen des Klimawandels mit der Vulnerabilität gegenüber nicht-klimabedingten Dynamiken vergleichbar macht (erweiterte Vulnerabilitätsbewertung). Orientiert am soziologischen Verständnis 'systemischer Risiken' und einem sozial-metabolischen Gesellschaftsmodell wird Vulnerabilität als Ausmaß der Gefährdung der Funktionsfähigkeit der Gesamtgesellschaft konzipiert. Drei gesellschaftliche Teilbereiche (Energiesystem, Außenhandel, soziale Ungleichheit) werden ausgewählt, die so hinsichtlich ihrer Vulnerabilität gegenüber unterschiedlichen externen und internen Treibern (z.B. Klimawandel, Handelsinstabilitäten, demographischer Wandel) vergleichbar gemacht werden können. Die exemplarische Erprobung des Ansatzes einer integrierten Vulnerabilitätsbewertung erfolgt am Beispiel des Systemkomplexes Energie-Wasser-Biomasse. Dabei werden die Auswirkungen des Klimawandels auf die Stromproduktion (thermische Kraftwerke, Wasserkraft, Windkraft) und auf die Holzproduktion im Forst und auf Kurzumtriebsplantagen für unterschiedliche Klimaszenarien (0-3 K mittlere Erwärmung) flächendeckend für ganz Deutschland simuliert.Veröffentlichung Strommarktdesign der Zukunft(Umweltbundesamt, 2016) Peek, Markus; Diels, Robert; r2b energy consulting GmbH; Deutschland. Umweltbundesamt; Lünenbürger, Benjamin; Klaus, ThomasDie Transformation des Stromversorgungssystems, in dem die erneuerbaren Energien zur tragenden Säule werden, wird die Anforderungen an alle Akteure verändern. Zentral für das Gelingen der Energiewende ist eine zunehmende Flexibilisierung von Erzeugung und Verbrauch. Sie ermöglicht eine kostengünstige Integration der volatilen Einspeisung der erneuerbaren Energien. Einerseits bestehen vielfältige technische Optionen zum Abbau heute vorhandener technischer Inflexibilität. Andererseits zeigen Analysen, dass überregionale Ausgleichseffekte der Last und der Einspeisung aus erneuerbaren Energien die Flexibilitätsanforderungen deutlich reduzieren können. Technologieneutrale wettbewerbliche Strommärkte stellen ein geeignetes Instrument zur Flexibilisierung des Stromversorgungssystems dar. Die Wirkungsmechanismen wettbewerblicher Strommärkte gewährleisten in der kurzen Frist eine effiziente Synchronisierung von Angebot und Nachfrage. In der mittleren und langen Frist setzen sie effiziente Anreize für eine Anpassung des Technologiemix an die Anforderungen, die aus einer sich verändernden residualen Last resultieren. Das Auftreten negativer Großhandelspreise bei deutlich positiven residualen Lasten in den vergangenen Jahren zeigt aber auch, dass aktuell noch Flexibilitätshemmnisse bestehen. Ursächlich dafür sind zumindest zum Teil Regelungen des Marktdesigns und des regulatorischen Rahmens, die einerseits Markteintrittsbarrieren darstellen und andererseits dazu führen, dass die Preissignale der wettbewerblichen Strommärkte nicht oder nur verzerrt bei einem Teil der Marktakteure ankommen. Für eine effiziente Erschließung der unterschiedlichen Flexibilitätsoptionen in einem technologieneutralen Wettbewerb sollten die Hemmnisse in den entsprechenden Regelungen, z. B. in den Bereichen Netznutzungsentgelte, Regelleistungsmärkte und Ausgleichsenergie, abgebaut oder zumindest reduziert werden. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Die Nutzung von Exergieströmen in kommunalen Strom-Wärme-Systemen zur Erreichung der CO2-Neutralität von Kommunen bis zum Jahr 2050(2016) Hertle, Hans; Jentsch, Andrej; Eisenmann, Lothar; Deutschland. UmweltbundesamtMit der Einbeziehung der Exergie eines Energiestroms in die Betrachtung von kommunalen Energiesystemen lässt sich neben der Quantität von Energieströmen auch die Qualität berücksichtigen. Als Maßstab für die Qualität eines Energiestroms gilt dabei die physikalische Arbeitsfähigkeit. Wie die verschiedenen kommunalen Energieversorgungssysteme und Energieabnahmesysteme in Zukunft sowohl exergetisch als auch in Bezug auf CO2-Minderung optimiert werden können, wurde im Rahmen dieses Forschungsprojektes analysiert. Bei der Betrachtung von Basissystemen zeigt sich, dass in den klassischen konventionellen Systemen Exergie in hohem Maße verloren geht. In modernen gekoppelten Fernwärme- oder Abwärme-Systemen in Kombination mit der Nutzung erneuerbarer Energieträger und unter Einbeziehung von Kaskaden-Nutzung von Wärme auf jeweils dem angepassten Temperaturniveaus zeigt sich die Stärke des Exergie-Konzepts. Hier werden die wenigsten Ressourcen beansprucht, um den größtmöglichen Nutzen zu erhalten. Im Forschungsbericht wird sowohl die Übertragung des Exergie-Konzepts auf die Ausstellung von Energie/Exergie-Ausweisen für Wohn- und Nichtwohngebäude untersucht, als auch ein Vorschlag für die exergetische Bewertung von kommunalen Energiesystemen gemacht. Die Exergie sollte als zusätzlicher Indikator in das Benchmark Kommunaler Klimaschutz mit aufgenommen werden. Außerdem sollte bei der Berechnung von Kraft-Wärme-Kopplungsprozessen nach der exergetischen Methode allokiert werden. Für Kommunen ist es notwendig, den Exergieansatz in die kommunale Bewertungs- und Planungspraxis zu integrieren. Quelle: Umweltbundesamt