Search

Bei der Herstellung von Zement für die Errichtung von Gebäuden werden weltweit große Menge an Treibhausgasen freigesetzt. Durch den voranschreitenden Klimawandel ist das Bedürfnis der Allgemeinheit nach ressourcenschonenden und klimafreundlichen Baustoffen in den letzten Jahren gestiegen. Die vorliegende Diplomarbeit untersucht den Einfluss der mechanischen Aktivierung der Tonminerale im Lehm auf dessen mechanische Eigenschaften. Konkret wurden dabei die Druck und Biegezugfestigkeit untersucht. Die im Zuge des Forschungsprojektes angefertigten REM-Aufnahmen zeigen deutlich, dass es zu einer Veränderung der vorhandenen Materialstruktur kommt in Zuge dessen sich die Eigenschaften des Materials verändern. Um den Einfluss der Aktivierung zu untersuchen wurden Probekörper hergestellt, die bis zur Massenkonstanz getrocknet und anschließend auf ihre Festigkeit geprüft wurden. Für die Probekörper wurde Berglehm der Firma Andreas Zöchbauer GmbH aus St. Pölten in Niederösterreich verwendet. Das Material wurde im Vorfeld mit einer Brechanlage aufbereitet und danach gesiebt. Für die Erstellung der Probekörperwurde eine Prüfmethodik angelehnt an die europäische Norm EN 1015-11 – Prüfverfahren für Mörtel für Mauerwerk festgelegt. Dazu wurde das Material mit 10, 15 oder 20 Ma% Wasser angemischt und mit einem Druck von bis zu 200 bar verpresst. In Anhängigkeit der Zusammensetzung konnten bei einigen Probekörpern Verbesserungen der Druckfestigkeit durch Aktivierung nachgewiesen werden. Insbesondere bei den Probekörpern mit einer Wasserzugabe von 15 Ma% (Serie 9) und 20 Ma% (Serie 10) war eine Steigerung der Druckfestigkeit um 37% und um 74% bei einer Mahldauer von 60 Minuten nachweisbar. Die Ergebnisse der Biegezugfestigkeit zeigten keine Festigkeitssteigerung. Durch den Versuch wurde allerdings deutlich, dass die mechanischen Eigenschaften stark von der zugegebenen Wassermenge, der Art der Verdichtung und dem angewendeten Druck, sowie dem Ausgangsmaterial abhängen., The production of cement for the construction of buildings leads to a great amount of greenhouse gases being emitted worldwide. Due to increasing climate change, the general demand for sustainable and climate-friendly building materials has been on the rise in recent years. The thesis at hand studies the influence of mechanical activation of clay materials in loam on its mechanical properties, specifically compressive strength and flexural strength. This thesis aims to serve as a starting point for further research and the development of sustainable loam construction material. The REM images taken as part of the research project clearly show a change in the structure of the material which in turn changes its properties. The influence of activation was studied on samples that were dried until constant mass was reached and subsequently tested on their stability. The samples were produced using mountain loam by the Company Andreas Zöchbauer GmbH from St. Pölten in Lower Austria. Beforehand, the material had to be processed in a crushing plant and was then sifted. The testing method for the production of the samples wasderived from the European Norm EN 1015-11 – Method of testing for mortar formasonry. The material was mixed with 10, 15 or 20 Ma% water. A pressure up to 200 bar for the grouting of the samples was used. While the results for flexural strength came up inconclusive, significant improvement of compressive strength was proven in several samples. Especially the samples with 15 Ma% (Series 9) and 20 Ma% (Series 10) water showed an improvement of compressive strength up to 37% and 74% after grinding the material for 60 Minutes. The trial also showed, however, that the mechanical traits were strongly dependent onthe amount of water added, the form of compression used and the pressure applied, as well as the starting material used.

Im ersten Teil dieser Arbeit konnte eine alternative Synthese symmetrischer Hydroxystilbene entwickelt werden. Zuerst wurde der Rohstoff Cardanol durch Ethenolyse verkürzt und anschließend mittels isomerisierender Ethenolyse/Selbst-Metathese in das Hydroxystilben überführt. Im zweiten Teil wurde eine decarboxylierende Kreuzkupplung der Anacardinsäure erforscht, um einen Zugang zu industriell wertvollen Biarylen zu ermöglichen. In einem weiteren Projekt wurde die olefinische Seitenkette der Anacardinsäure, zur Bildung eines biologisch aktiven Tyrosinase-Inhibitors variiert. Die Ethenolyse des Cashew-Nussschalenöls ermöglichte die Isolierung des verkürzten Anacardinsäure-Derivats und eine Kreuz-Metathese mit Hydrierung konnte den biologischen Wirkstoff bilden. Zuletzt konnte, aus 10-Undecenol der Rindfleischaromastoff 12-Methyltridecanal dargestellt werden. Durch eine Kreuz-Metathese wurde die Kettenlänge aufgebaut und eine Isomerisierung ermöglicht die selektive Bildung des Aldehyd.

OleT aus \(\it Jeotgalicoccus\) sp. ATCC 8456 katalysiert die Decarboxylierung von \(\omega\)-funktionalisierten Fettsäuren zu den entsprechenden Alkenolen, die ihrerseits als Ausgangsmaterial für die Synthese von Polymeren und Feinchemikalien dienen können. Um die Vielseitigkeit möglicher Reaktionen aufzuzeigen, wurde eine Reihe von \(\it in-vitro\)-Reaktionskaskaden entwickelt, in denen ein gebildetes Alkenol weiter in Säure oder Alkylamine umgewandelt werden kann. Dazu wurde die oxidative Decarboxylierung von OleT mit nachfolgender Oxidation durch Alkoholdehydrogenase oder Alkoholoxidase und der reduktiven Aminierung durch \(\omega\)-Transaminase in einem Topf kombiniert. Durch die Verwendung verschiedener Cofaktoren oder Elektronenquellen können die Reaktionen nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden. Darüber hinaus bietet die Kombination von OleT mit einem Rutheniumkatalysator in einer chemo-enzymatischen Kaskade eine neue Möglichkeit langkettige Diole zu synthetisieren.

The increasing utilization of renewable energy sources (RES) is a major energy policy strategy in many countries worldwide. Germany is a forerunner in the deployment of RES and has ambitious goals for the future. The support and use of renewables affects the economy: It creates business opportunities in sectors producing renewable energy facilities, but comes with costs related to supporting its deployment. This paper analyses and quantifies the net balance of economic effects associated with renewable energy deployment in Germany until 2030. To this end, we use a novel model, the ‘Sectoral Energy-Economic Econometric Model’. This is an econometric multi-country model which, for Germany, contains a detailed representation of industries, including 14 renewable energy technology sectors. Our results show that renewable energy expansion can be achieved without compromising growth or employment. The analysis reveals a positive net effect on economic growth in Germany. Net employment effects are small, but also positive. Their size depends strongly on labour market conditions and policies. Results at the industry level indicate the size and direction of the need for restructuring across the sectors of the Germany economy. This is the preprint of an article published in Renewable and Sustainable Energy Reviews 40 (2014), pp. 1070-1080, available online at: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.134

This dissertation was written by Johannes Pfeiffer while he was working with the ifo Institute for Economic Research. It was completed in November 2016 and accepted as a doctoral thesis by the department of economics of the University Regensburg in December 2016. The thesis studies unintended intertemporal reactions of fossil resource supply to climate policies, which often are subsumed under the notion of the green paradox, while taking into account the interrelationship between the resource and the capital market in a general equilibrium framework. Its specific contributions derive from three observations: First, resource markets, in particular of oil and natural gas, are often considered as not being truly competitive. Second, resource-rich countries invest in the international capital market and by now often hold substantial assets, for example in so-called sovereign wealth funds. Third, “green” energy technologies such as renewable energies mostly use physical capital to substitute fossil resources in energy generation, while generally capital and fossil resources are still seen as highly complementary in production. Overall, the thesis illustrates that general equilibrium approaches, particularly when accounting for these observations, can substantially alter the supply-side effects of climate policies. Diese Dissertation wurde von Johannes Pfeiffer während seiner Zeit am ifo Institut verfasst. Sie wurde im Dezember 2016 von der Universität Regensburg als Dissertation angenommen. Die Arbeit untersucht unbeabsichtigte intertemporale Reaktionen des fossilen Ressourcenangebots auf klimapolitische Maßnahmen, die oft unter dem Begriff des Grünen Paradoxons gefasst werden. Sie verdeutlicht, dass der Zusammenhang zwischen Ressourcen- und Kapitalmarkt in einem Modell im allgemeinen Gleichgewicht die angebotsseitige Wirkung von klimapolitischen Maßnahmen grundlegend verändern kann. Insbesondere die folgenden Beobachtungen werden in diesem Zusammenhang näher betrachtet: 1. Nach verbreiteter Einschätzung werden fossile Ressourcen, gerade Erdöl und Erdgas, nicht auf vollkommenen Wettbewerbsmärkten gehandelt. 2. Ressourcenreiche Länder investieren am Kapitalmarkt und halten bereits beträchtliche Anlagevermögen, etwa in sogenannten Sovereign Wealth Funds. 3. "Grüne" Technologien wie erneuerbare Energien ersetzten fossile Ressourcen in der Energieerzeugung überwiegend über Einsatz von Kapital, während fossile Ressourcen und Kapital allgemein in der Produktion immer noch als stark komplementär gelten. Die Arbeit stellt dar, dass in Abhängigkeit davon, ob und inwieweit die marktübergreifenden Effekte des Ressourcenangebots im allgemeinen Gleichgewicht internalisiert werden, zusätzliche Motive das Verhalten eines Monopolisten maßgeblich verändern können. Insbesondere ergibt sich aus dem Einfluss des Ressourcenangebots auf die Kapitalrendite im Zusammenspiel mit den Kapitalanlagen des Ressourcenanbieters das sogenannte Asset Motiv, das zugleich einen neuen Wirkungskanal von Klimapolitik eröffnet: Über die Umverteilung von Ressourcenrenten führt Klimapolitik zu einer Anpassung der Anlagetätigkeit, die im Zusammenspiel mit dem Asset Motiv den Monopolisten im Gegensatz zum Grünen Paradoxon zu einer Verlangsamung der Ressourcenextraktion veranlassen kann. Die Kapitalintensität 'grüner' Substitute zu fossilen Ressourcen stellt einen bislang nicht betrachteten Zusammenhang zwischen Ressourcen- und Kapitalmarkt dar und führt damit einen weiteren Wirkungskanal von Klimapolitik in die Literatur ein. Auch ohne zusätzliche Angebotsmotive zeigt sich, dass mit Berücksichtigung dieses Zusammenhangs dem Vorliegen von Marktmacht erneut entscheidende Bedeutung für die Wirkung von Klimapolitik zukommen kann, indem eine Subventionierung des Substituts (nicht jedoch eine CO2-Steuer) in diesem Fall nicht nur die residuale Ressourcennachfrage reduziert, sondern auch die Preiselastizität der Nachfrage verändert.

Succinic acid is a highly versatile chemical with the potential of replacing the maleic acid platform currently derived from petroleum. Among the microorganisms suitable for succinic acid production, Basfia succiniciproducens stands out as one of the most efficient commercial producers. In the present work, succinic acid production by B. succiniciproducens from sucrose, fructose, and xylose was analyzed at a systems level by means of 13C metabolic flux analysis. Qualitative 13C tracer studies and in vitro enzymatic assays shed light on so far unknown key properties of the B. succiniciproducens metabolism. Strategies for systems metabolic engineering of B. succiniciproducens were inferred from these results and successfully applied. Compared to other sugars, succinate yields on sucrose and fructose were reduced. This effect could be traced back to the PTS systems responsible for substrate uptake. The beneficial effect of fructokinase, a key enzyme of the B. succiniciproducens sucrose catabolism newly discovered in this work, was exploited to engineer a mutant strain with a tremendously increased succinate yield. Towards utilizing hemicellulose as a raw material, xylose was identified as a promising substrate for succinate production, with formate dehydrogenase possibly involved in superior redox recycling, leading to high succinate yields coupled to reduced by-product formation. Bernsteinsäure ist eine vielfältig einsetzbare Chemikalie mit dem Potential, die aus Rohöl gewonnene Plattformchemikalie Maleinsäure zu ersetzen. Unter den verschiedenen Bernsteinsäure-produzierenden Mikroorganismen sticht Basfia succiniciproducens als effizienter kommerzieller Produzent hervor. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Bernsteinsäurebildung durch B. succiniciproducens auf Saccharose, Fructose und Xylose mithilfe von 13C-metabolischer Flussanalyse auf Systemebene untersucht. Qualitative 13C Markierungsstudien und Enzymaktivitätsmessungen trugen zur Aufklärung bisher unbekannter Eigenschaften des Metabolismus von B. succiniciproducens bei. Aus den Ergebnissen wurden Strategien zur Stammverbesserung mittels Systems Metabolic Engineering abgeleitet und erfolgreich umgesetzt. Die Produktausbeuten auf Saccharose und Fructose waren vergleichsweise gering. Dies konnte auf die für die Aufnahme der Zucker verantwortlichen PTS Systeme zurückgeführt werden. Der vorteilhafte Effekt der Fruktokinase, eines wichtigen Enzyms im Saccharosekatabolismus von B. succiniciproducens, das in dieser Arbeit erstmals nachgewiesen wurde, konnte zur Konstruktion eines Produzenten mit deutlich erhöhter Bernsteinsäureausbeute genutzt werden. In Hinblick auf die Verwendung von Hemicellulose als Rohstoff wurde Xylose als vielversprechendes Substrat identifiziert. Dabei war das Enzym Formiatdehydrogenase in einen vorteilhaften Redoxstoffwechsel involviert, der zu hohen Produktausbeuten führte.

Wirtschaft und Politik wollen die starke Abhängigkeit von fossilen Energierohstoffen vermindern und die Nutzung so genannter erneuerbarer Energien forcieren. Dabei fällt vor allem den nachwachsenden Rohstoffen eine Schlüsselstellung zu. Nach der Biokraftstoffrichtlinie der EU soll bis 2010 der Biokraftstoffanteil auf 5,75% angehoben werden. Dem Biomasse-Aktionsplan der EU von 2005 zufolge soll die energetische Biomassenutzung bis 2010 auf das Doppelte des Standes von 2005 steigen, was etwa 8% entsprechen dürfte. Fördermaßnahmen, an denen neben dem Bund und der EU auch die Länder beteiligt sind, haben Landwirtschaft und Industrie animiert, völlig neue Wertschöpfungsketten aufzubauen, die von der landwirtschaftlichen Erzeugung bis zum Verbraucher reichen. Dabei wurden und werden weiterhin erhebliche Anstrengungen unternommen, die Verfahren zu optimieren und die Technologie für wirtschaftlich rentable Größen serienreif zu machen, und es wurden bzw. werden Investitionen in beachtlichem Umfang vorgenommen. Die Landwirtschaft profitiert von dieser Entwicklung, indem sich erweiterte Absatzmöglichkeiten für ihre Erzeugnisse bieten (Raps für Biodiesel, Getreide für Bioethanol) oder gar neue Erwerbszweige erschließen lassen, wie es bei der Biomassenutzung der Fall ist.

The increasing demands of world’s growing population for food, energy and products, the effects of climate change and the depletion of fossil resources forces the development of sustainable industries. Based on renewable resources, state-of-the-art processes have to be transformed to eco-friendly production sequences to lead the industry to a new, bio-based economy. An essential part of the bio-based economy will be biorefineries, as they enable the production of goods and energy from bio-based resources. The aim of this study was to establish an innovative green biorefinery concept to optimize biogas process chains. The green biorefinery concept was set up to both utilize and add value to green biomass, as well as other common raw substrates used in biogas processing, by producing platform chemicals and biogas. New ensiling techniques were applied, in order to increase the amount of valuable ingredients in the silage with a special focus on lactic acid. After solid-liquid separation of the silage to exploit organic acids, the solid residue was used for anaerobic digestion. In particular the objectives were: (1) to clarify which valuable chemicals can be increased in significant amounts, depending on the raw substrate, (2) to examine the technical, chemical and biological parameters affecting the increase of valuable products in the silage and (3) to investigate the methane formation potential of the residual biomass and the fresh silage to identify potential methane losses. Lactic acid was the most promising chemical, increased to highest amounts during the ensiling process. The addition of carbonated lime was the most effective treatment to increase the amount of lactic acid, requiring a high fermentability coefficient of the utilized raw substrate. Additional lactic acid producing bacteria can help to stabilize the silage and promote the growth of lactic acid contents. Supplying the lactic acid bacteria with additional trace elements (manganese) showed no effect on lactic acid production. The comparison of specific methane yields of the fresh silages with the corresponding solid residues always yielded higher values for the fresh silage (not always significant), due to the loss of volatile solids during the fractionating. Furthermore, there is a loss of overall methane production, due to the reduction of mass while fractionating. An initial economic assessment revealed that selected variations of the treated raw substrates maize and grass offer a huge potential for the presented biorefinery concept, as the increase in lactic acid contents was immense while simultaneously having no significant losses in specific methane yields. Crucial importance for the economic feasibility lies on the downstream process of lactic acid. Future research has to be focused on establishing adequate extraction techniques, as the extraction and purity of lactic acid is the primary challenge for the economic viability of the concept. In the context of adding value to existing biogas process chains, the presented green biorefinery concept is an alternative conversion path of biomass and will likely be of monetary interest in the near future. Moreover, the improved silages can be beneficial in other applications, such as the production of middle chain fatty acids for further processing. The presented biorefinery concept is of high value for numerous applications and shows an improved method of green biorefining, which can contribute to leading our society and industry to a sustainable and multifaceted future. Der zunehmende Bedarf der wachsenden Weltbevölkerung an Nahrungsmitteln, Energie und Gütern, sowie die Auswirkungen des Klimawandels und die Verknappung fossiler Ressourcen erfordern eine nachhaltigere Wirtschaft. Heutige Prozesse müssen auf Basis nachwachsender Rohstoffe umweltfreundlicher gestaltet, und unsere produzierende Industrie auf eine neue, biobasierte Wirtschaftsweise vorbereitet werden. Wesentlicher Bestandteil der biobasierten Wirtschaft werden Bioraffinerien sein, die es ermöglichen Güter und Energie aus biobasierten Rohstoffen herzustellen. Ziel dieser Studie war es, ein neues, verbessertes, Konzept einer grünen Bioraffinerie aufzustellen, um bestehende Biogasprozessketten zu optimieren. Dabei sollten Plattformchemikalien und Biogas sowohl aus grüner Biomasse als auch aus anderen gängigen Rohstoffen der Biogasproduktion gewonnen werden. Neuartige Siliertechniken wurden angewandt, um die Menge an wertvollen Inhaltsstoffen in der Silage, insbesondere die Milchsäure, zu erhöhen. Mittels einer Fest-Flüssig-Trennung der Silage wurden zunächst organische Säuren von der Biomasse abgetrennt, im Anschluss wurde der feste Rückstand anaerob fermentiert. Die Teilziele der Untersuchungen waren: (1) zu prüfen, welche wertvollen Chemikalien in Abhängigkeit des Ausgangssubstrats großen Mengen angereichert werden können; (2) die Ermittlung der technischen, chemischen und biologischen Einflussfaktoren, welche zu einer Erhöhung der werthaltigen Produkte in der Silage führen; (3) die Erfassung der Methanbildung aus den Pressrückständen und der frische Silage zur Identifizierung potentieller Methanverluste. Milchsäure erwies sich als der meistversprechende Inhaltsstoff, welcher in größten Mengen erzeugt werden konnte. Die Zugabe von kohlensaurem Kalk stellte dabei den wirksamsten Einflussfaktor dar. Voraussetzung hierfür war ein ausreichend hoher Fermentationskoeffizient des verwendeten Rohsubstrats. Zusätzlich applizierte Milchsäure produzierende Bakterien trugen zur Stabilisierung der Silage bei und förderten die Bildung der Milchsäure. Eine Versorgung der Milchsäurebakterien mit Mangan als zusätzlichem Spurenelementen zeigte keine Auswirkung auf die Milchsäureproduktion. Beim Vergleich der spezifischen Methanausbeute zwischen frischen Silagen und den entsprechenden Pressrückständen wiesen die frischen Silagen stets höhere Werte auf (nicht immer signifikant). Grund hierfür ist ein in den Pressrückständen reduzierter Gehalt an organischen Säuren nach der Fest-Flüssig-Trennung. Des Weiteren führte der aus der Fest-Flüssig-Trennung resultierende Masseverlust zu einem absoluten Verlust an produziertem Methan. Eine erste wirtschaftliche Betrachtung ergab für das vorgestellte Bioraffineriekonzept ein enormes Potential ausgewählter Varianten der behandelten Substrate Mais und Gras. Mit diesen konnte, bei gleichzeitig unerheblichen Verlusten im spezifischen Methanertrag, ein wesentlich gesteigerter Milchsäuregehalte erzielt werden. Die Extraktion und Reinheit der Milchsäure ist von entscheidender Bedeutung für die wirtschaftliche Realisierung des Bioraffineriekonzeptes. Zukünftige Forschung sollte daher auf die Entwicklung geeigneter Extraktionstechniken ausgerichtet werden. Vor dem Hintergrund bestehende Biogasprozessketten zu optimieren, weist das vorgestellte Bioraffineriekonzept vielversprechende und alternative Umwandlungspfade für Biomasse auf und könnte in naher Zukunft wirtschaftlich interessant werden. Darüber hinaus kann die milchsäureangereicherte Silage für weitere Anwendungen, wie beispielsweise in der Herstellung von mittelkettigen Fettsäuren geeignet sein. So ist das vorgestellte Bioraffineriekonzept von großer Bedeutung für zahlreiche Anwendungen und bietet eine Möglichkeit zur Optimierung der grünen Bioraffinerie. Es trägt dazu bei, unsere Gesellschaft und Industrie in eine nachhaltigere und an Verfahren vielfältigere Zukunft zu führen.

vorgelegt von: Christoph Segall Zsfassung in engl. Sprache FH Campus Wien, Masterstudiengang Technisches Management, Master-Arb., 2015

Dieses Diskussionspapier beleuchtet die PRME-Verpflichtung der Hochschule Pforzheim und die daraus resultierenden Probleme (Abschnitt 2) aus vier Perspektiven: der erkenntnistheoretischen (Abschnitt 3), der erfahrungswissenschaftlichen (Abschnitt 4), der juristischen (Abschnitt 5) und einer sozial-psychologischen (Abschnitt 6). Es kommt zu dem Ergebnis, dass dieses Projekt nicht nur verfassungsrechtlichen Grundsätzen, wie dem Prinzip der Gewaltenteilung (Art. 1 (3) GG) wi-derspricht, sondern auch den Erfordernissen einer modernen Forschung und Lehre nicht gerecht wird. In this paper I analyze the PRME-commitment of Pforzheim University and the resulting problems (Section 2) from four different point of views: From the epistemological point of view (Sec-tion 3), from the point of view of empirical sciences (Section 4), from the juridical point of view (Sec-tion 4) and from an socio-psychological point of view (Section 6). The result is: The PRME-commitment and the declared abandonment of the principle of ideological neutrality of the Pforzheim University does not only contradict basic constitutional principles like the division of powers (Art. 1 (3) GG) but also neglect the requirements of modern research and teaching.

We analyze future scenarios of integrating electric vehicles (EV) into the German power system, drawing on different assumptions on the charging mode. We use a numerical dispatch model with a unit-commitment formulation which minimizes dispatch costs over a full year. While the overall energy demand of the EV fleets is rather low in all scenarios, the impact on the system’s load duration curve differs strongly between charging modes. In a fully user-driven mode, charging largely occurs during daytime and in the evening, when power demand is already high. User-driven charging may thus have to be restricted in the future because of generation adequacy concerns. In contrast, cost-driven charging is carried out during night-time and at times of high PV availability. Using a novel model formulation that allows for intermediate charging modes, we show that even a slight relaxation of fully user-driven charging results in much smoother load profiles as well as lower charging costs. Different charging patterns go along with respective changes in power plant dispatch. By 2030, cost-driven EV charging strongly increases the utilization of lignite and hard coal plants, whereas additional power in the user-driven mode is predominantly generated from natural gas and hard coal. Specific CO2 emissions of EV are substantially larger than those of the overall power system, and highest under cost-driven charging. Only in additional model runs, in which we link the introduction of EVs to a respective deployment of additional renewable generation capacity, electric vehicles become largely CO2-neutral.

We analyze various regulatory regimes for electricity transmission investment in the context of a transformation of the power system towards renewable energy. We study distinctive developments of the generation mix with different implications on network congestion, assuming that a shift from conventional power plants towards renewables may go along with exogenous shocks on transmission requirements, which may be either of temporary or permanent nature. We specifically analyze the relative performance of a combined merchant-regulatory price-cap mechanism, a cost-based rule, and a non-regulated approach in dynamic generation settings. Through application in a stylized two-node network, we find that incentive regulation may perform satisfactorily only when appropriate weights are used. While quasi-ideal weights generally restore the beneficial properties that incentive regulatory mechanisms are well-known for in static settings, pure Laspeyres weights may either lead to overinvestment (stranded investments) or delayed investments as compared to the welfare optimum benchmark. Stranded investments could then be avoided through proper handling of weights. Model results indicate that using average Laspeyres-Paasche weights appears to be an appropriate strategy in the context of permanently or temporarily increasing network congestion. Our analysis motivates further research aimed to characterize optimal regulation for transmission expansion in the context of renewable integration.

We examine the effects of future renewable expansion in Germany on residual load and renewable surplus generation for policy-relevant scenarios for 2022, 2032 and 2050. We also determine the storage capacities required for taking up renewable surpluses for varying levels of accepted curtailment. Making use of extensive sensitivity analyses, our simulations show that the expansion of variable renewables leads to a strong decrease of the right-hand side of the residual load curve. Renewable surpluses generally have high peaks which only occur in very few hours of the year, whereas overall surplus energy is rather low in most scenarios analyzed. Surpluses increase substantially with growing thermal must-run requirements, decreasing biomass flexibility and decreasing load. On average, most surpluses occur around noon and in spring time. Whereas the energy of single surplus hours is often in the range of existing German pumped hydro capacities, the energy of connected surpluses is substantially larger. Using an optimization model, we find that no additional storage is required in the scenarios for 2022 and 2032 in case of free curtailment. Even restricting curtailment to only 1% of the yearly feed-in of non-dispatchable renewables would render storage investments largely obsolete under the assumption of a flexible system. In contrast, further restrictions of curtailment and a less flexible system would strongly increase storage requirements. In a flexible 2050 scenario, 10 GW of additional storage are optimal even in case of free curtailment due to larger surpluses. Importantly, minor renewable curtailment does not impede achieving the German government's renewable energy targets. We suggest avoiding renewable surpluses in the first place by making thermal generators more flexible. Afterwards, different flexibility options can be used for taking up remaining surpluses, including but not limited to power storage. Curtailment remains as a last resort. Full surplus integration by power storage will never be optimal because of the nature of surpluses shown in this paper. Future research should explore synergies and competition between different flexibility options, while not only covering the wholesale market, but also ancillary services.

vorgelegt von Sabrina-Sigrid Spiegel Zsfassung in dt. und engl. Sprache Graz, Univ., Masterarb., 2013

vorgelegt von Gerald Findenig Zsfassung in dt. und engl. Sprache Graz, Univ., Diss., 2013 OeBB

Aus dem Vorwort: Die Konferenz „Nachhaltige Energieversorgung und Integration von Speichern“ wird veranstaltet von der Professur für Elektrische Energiesysteme der Helmut-Schmidt- Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, um Wissenschaftlern und Experten ein Forum für die Gestaltung der zukünftigen Energieversorgung in Deutschland und weltweit zu bieten. Der Paradigmenwechsel, weg von fossilen und nuklearen Brennstoffen hin zu einer nachhaltigen und sicheren Versorgung auf Basis erneuerbarer Energien stellt neue Herausforderungen an die Energieversorgung. Innovative Lösungsansätze und die Schaffung geeigneter politischer und marktregulatorischer Rahmenbedingungen sind dafür notwendig. Auf der Konferenz sollen Kenntnisse zu den neuesten Entwicklungen und Erfahrungen in den Themenfeldern Erneuerbare Energien, Energiespeicher, deren Netzintegration und Rahmenbedingungen der Energiewende ausgetauscht werden. Neben den technischen Aspekten stehen auch die wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und juristischen Seiten im Fokus der Konferenz.

We present a model of a multi-species fishery and show that (i) consumer preferences for seafood diversity may trigger a sequential collapse of fish stocks under open-access fishery, (ii) the stronger the preferences are for diversity the higher is the need for coordinated multi-species regulation, (iii) second-best optimal management of only one (or a few) species is less strict than socially optimal management of the same species. Finally, (iv) myopic regulation of one species, ignoring spill-overs to other species, may cause depletion of other stocks that would not be depleted under open access.

vorgelegt von: Peter Bosin Zusammenfassung in englischer Sprache Masterarbeit FH Campus Wien 2012

The structural stability of different languages subject to the import of external elements is analyzed. We focus on the temporal side of the different processes interacting to produce a change in the structure of the language. That is, the rate of import and dissipation of new elements is seen in relation to the rate at which a language absorbs such new elements into its structure. The analysis leads to a model that in the steady state is formally similar to the standard model used to analyze the extraction of renewable natural resources. This model is applied to different sociolinguistic situations and we speculate about how the structural type of a language might influence its rate of adaptation of the external innovations and how the cultural and social status of the idiom (partially) determines the rate of import of such innovations. Conditions that might lead to attrition and decay of the linguistic system, are characterized and some policy implications are drawn.

In this thesis, specific questions dealing with sustainability of bioenergy were analysed on regional scales. One focus was put on food security and the connections to bioenergy production. Therefore a study, based on the comprehensive range of information available, was conducted for ethanol production in Brazil. The second focus laid on Europe and the potentials and environmental risks which come along with bioenergy production. A study on interannual yield performance of long-term Miscanthus plantations was conducted to evaluate potentials and genotype diversities of Miscanthus cropping in Southwest Germany. To identify the possible contribution of by-products from agriculture, a third study dealt with amount and distribution of surplus straw in Southwest Germany. Environmental aspects were addressed in a field trial, which monitored trace gas fluxes from soils under different energy plants also in Southwest Germany. The last study examined the potential of establishing large-scale poplar plantations in Romania and how this could contribute to the regional energy security. Diese Dissertation befasst sich mit wichtigen Aspekten der Energiegewinnung aus Biomasse, wobei der regionale Kontext im Vordergrund steht. Ein wichtiger Schwerpunkt im Rahmen der Arbeit wurde auf das Spannungsfeld Nahrungsmittelerzeugung bei gleichzeitiger Ausweitung der Bioenergieproduktion gelegt. Um dies näher zu untersuchen, wurde eine Studie über die Ethanolproduktion in Brasilien durchgeführt, wobei auf umfassendes Datenmaterial von Behörden und Literaturquellen zurückgegriffen werden konnte. Ein zweiter Fokus wurde auf die Potentiale und die Risiken einer wachsenden Bioenergieerzeugung in Europa gelegt. Dafür wurden die langfristigen Ertragspotentiale verschiedener Miscanthus-Genotypen in Südwestdeutschland in einer zweiten Studie evaluiert. Um die Potentiale aus Rest- und Nebenprodukten aus der Landwirtschaft zu erörtern, wurde eine dritte Studie durchgeführt, welche die Verteilung und das Aufkommen von verfügbarem Getreidestroh in Baden-Württemberg untersuchte. Um die Auswirkungen des Energiepflanzenanbaus auf die Umwelt besser quantifizieren zu können, wurden bodenbürtige Spurengasemissionen verschiedener Anbausysteme in einem Feldversuch gemessen. In einer weiteren Studie wurde das Potential der Anlage großer Pappelplantagen in Rumänien untersucht und erörtert wie groß der mögliche Beitrag zur regionalen Energieversorgung wäre.

A completely revised and enhanced version of the water balance model MODBIL of the regional water balance dynamics of Cyprus was developed for this study. The model is based on a physical, process-oriented, spatially distributed concept and is applied for the calculation of all important water balance components of the island for the time period of 1961-2004. The calibrated results are statistically analysed and visualised for the whole island area, and evaluated with respect to the renewability of natural water resources. Climate variability and changes of the past decades are analysed with regard to their influence on water balances. A further part of the study focusses on the simulation of impacts of potential climate change. The water balances are simulated under changing climatic conditions on the base of theoretical precipitation, temperature and relative humidity changes and the revealed impacts on the water balances and renewable resources are discussed. Furthermore, a first principal water balance scenario is developed for the assessment of the regional hydrological changes expected for Cyprus by the end of the 21st century. The scenarios are based on recently calculated climate change assessments for this part of the Mediterranean, under an assumed further increase of greenhouse gasses in the atmosphere., Eine vollständig überarbeitete und erweiterte Version des Wasserhaushaltsmodells MODBIL ist für die Untersuchung des Wasserhaushalts auf Zypern entwickelt worden. Auf der Basis dieses physikalischen, prozessorientierten und flächendifferenzierten Modells werden alle wesentlichen Wasserhaushaltskomponenten für die gesamte Insel im Zeitraum 1961-2004 berechnet, die Ergebnisse statistisch und visuell ausgewertet sowie hinsichtlich der Erneuerbarkeit der natürlichen Wasserressourcen bewertet. Weiterhin erfolgt die Untersuchung von Klimavariabilität und Trends der letzten Jahrzehnte und deren Einfluss auf die Wasserbilanzen. Im zweiten Teil dieser Studie werden Auswirkungen potentieller Klimaänderungen anhand simulierter Wasserbilanzen unter veränderten Niederschlags-, Temperatur-, und Luftfeuchtebedingungen ermittelt und hinsichtlich deren Einfluss auf die erneuerbaren Wasserressourcen beurteilt. Abschließend folgt eine erste prinzipielle Simulation der hydrologischen Veränderungen, die für Zypern bis zum Ende des 21. Jahrhunderts zu erwarten sind. Diese Simulation basiert auf aktuellen Klimawandelabschätzungen für diese Teilregion des Mittelmeerraumes unter Verwendung eines Szenarios fortschreitender Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre.

We analyze how the threat of a potential future regime shift affects optimal management. We use a simple general growth model to analyze four cases that involve combinations of stock collapse versus changes in system dynamics, and exogenous versus endogenous probabilities of regime shift. Prior work in economics has focused on stock collapse with endogenous probabilities and reaches ambiguous conclusions on whether the potential for regime shift will increase or decrease intensity of resource use and level of resource stock. We show that all other cases yield unambiguous results. In particular, with endogenous probability of regime shift that affects system dynamics the potential for regime shift causes optimal management to become precautionary in the sense of maintaining higher resource stock levels.

eingereicht von Bettina Hellein Zsfassung in engl. Sprache Wien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2010

After the 2000 Water-War, access to water in Bolivia has become a major social demand and thus a prime and contentious political issue. The event has revealed an overwhelming opposition to neo-liberal approaches to water management and has allowed the articulation of a new discourse that sees water not as an economic resource but as a human right. In this context, the paper reviews the two contrasting positions within the debate about whether or not water should be treated as an economic resource. In doing so, it presents the arguments underpinning each position which then allows the elaboration of some relevant conclusions.

Commodity price increases associated with the entry of China, India and other countries into the world economy has led to increased pressure on common-property renewable natural resources (NR). The problem is particularly worrisome for economies that obtain a large share of their income from the exploitation of NR in the production of an exportable commodity. This paper contributes to the analysis by examining the issue in the framework of a general equilibrium dynamic model and by solving for both the steady state and the transition dynamics. We show that i) a resource-rich, capital-poor economy is more likely to be subject to a natural resource curse and complete (irreversible) NR depletion; ii) the latter's likelihood rises with the relative commodity price and labor inflow; iii) a labor inflow under internal equilibrium results in a higher steady-state capital-labor ratio and manufacturing output, and unchanged NR and commodity output; iv) import and export taxes result in a larger steady-state NR and commodity output and a smaller capital stock and manufacturing output, and may prevent complete NR depletion; and v) the latter may also be prevented through capital inflows (foreign aid) and labor outflow (openness by the North), improved regulation, technical change and a production tax.

This paper extends economic models of optimal resource extraction by integrating biodiversity indicators. So far, biodiversity was only implicitly treated in models of multiple renewable resources, or it was considered in terms of (genetic) diversity or species richness only, but not in terms of biodiversity indicators that account for both species richness and evenness. Biodiversity is threatened in many cases where non-renewable resources are extracted by man, and it needs to be considered explicitly. This paper integrates non-use values derived from the existence of multiple living resources, expressed by a biodiversity indicator that accounts for both species richness and species evenness, into a social welfare function. An optimal control model with one non-renewable and two living resources is set up and conditions for optimal management are derived. Main findings are that multiple equilibria are possible when a biodiversity indicator is considered explicitly in the model. The optimal program involves a stable rate of resource extraction that is adjusted according to the damage it causes. In steady state, the biodiversity indicator will be below its maximum value, which implies that the shadow price of at least one living resource is positive while the other one can be negative. Contrary to models with strictly increasing value functions, steady states with low stocks of both living resources are possible when a biodiversity indicator is applied.

We analyze the effects of socially responsible investment and public abatement on environmental quality and the economy in a continuous-time dynamic growth model featuring optimizing households and firms. Environmental quality is modelled as a renewable resource. Consumers can invest in government bonds or firm equity. Since investors feel partly responsible for environmental pollution when holding firm equity, they require a premium on the return to equity. We show that socially responsible investment behaviour by households partially offsets the positive effects on environmental quality of public abatement policies.

eingereicht von Susanne Geissler Zsfassung in engl. Sprache Wien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2007 OeBB

In a Small Fish War two agents interacting on a body of water have essentially two options: they can fish with restraint or without. Fishing with restraint is not harmful; fishing without yields a higher immediate catch, but may induce lower future catches. Inspired by recent work in biology, we introduce into this setting rarity value and Allee effects. Rarity value means that extreme scarcity of the fish may affect its unit profit 'explosively'. An Allee effect implies that if the population size or density falls below a so-called Allee threshold, then only negative growth rates can occur from then on. We examine equilibrium behavior of the agents under the limiting average reward criterion and the sustainability of the common-pool resource system. Assuming fixed prices at first, we show that patience on the part of the agents is beneficial to both sustainable high catches and fish stocks. An Allee effect can not influence the set of equilibrium rewards unless the Allee threshold is (unrealistically) high. A price mechanism reflecting effects of the resource's scarcity, is then imposed. We obtain a rather subtle picture of what may occur. Patience may be detrimental to the sustainability of a high fish stock and it may be compatible with equilibrium behavior to exhaust the resource almost completely. However, this result does not hold in general but it depends on complex relations between the Allee threshold, the dynamics in the (interactive) resource and price systems, and the actual scarcity caused if the agents show no restraint. Keywords: common pool resource systems, fish wars, limiting average rewards, sustainability, rarity value, Allee effect, stochastic games

We evaluate the effectiveness of non optimal and temporally inconsistent incentive policies for regulating the exploitation of a renewable common-pool resource. The corresponding game is an N-person discrete-time deterministic dynamic game of T periods fixed duration. Three policy instruments with parameters that remain constant for the whole horizon are evaluated: a pigouvian tax (flat tax), an ambient tax (ambient flat tax) and an instrument combining the two previous ones (mixed flat instrument). We test in the lab the predictions of the model solved for 3 distinct behavioural assumptions: (a) sub-game perfection, (b) myopic behaviour, and (c) joint payoff maximization. We find that subjects behave myopically in the unregulated situation, which agrees with previous results in the literature. Conditional on predictions, the mixed flat instrument and the flat tax are the most effective policies in approaching the optimum extraction path. However, in absolute terms the ambient flat tax and the mixed flat instrument curb most significantly the mean extraction path towards the optimum path. Paradoxically, these instruments are the less efficient ones.

Evolutionary and environmental economics have a potentially close relationship. This paper reviews past and identifies potential applications of evolutionary concepts and methods to environmental economics. This covers a number of themes: resource use and ecosystem management; growth and environmental resources; economic and evolutionary progress; and individual behavior and environmental policy. The treatment will address both biological and economic—including institutional, organizational and technological-evolutionary phenomena. Attention will be drawn to the fact that evolutionary economics shows a surprising neglect of environmental and natural resource factors.

graph. Darst.

U radu se razmatraju društvena posredovanost diskontinuiteta i neravnomjernosti uzgoja konoplje u svijetu tijekom XX stoljeća. Oni se očituju u više desetljeća dugom potiskivanju konoplje na margine industrijskog razvoja, a ponovni interes za nju postupno se javlja u razvijenim, pretežno europskim zemljama tijekom proteklih petnaestak godina, ponajprije u sklopu različitih ekoloških tema – bioraznolikosti, obnovljivih resursa, održive industrije i poljoprivrede i sl. Iznose se važniji sociokulturni elementi koji su obilježili dugu integriranost konoplje u civilizacijskim razvojima, kako bi se ukazalo da su zastoji u proizvodnji početkom XX stoljeća imali dvostruki karakter: uvjetovani su unutarnjim razlozima sadržanim u radno‐intenzivnim obilježjima industrije konoplje, s nedostatkom rješenja koja bi omogućila njenu strojnu preradu, ali su i društveno podržani iznenadnim i znanstveno neutemeljenim predodžbama o njenoj štetnosti, neupotrebljivosti i nizom diskvalificirajućih stereotipa pripisanih njenim uzgajivačima i korisnicima. Neposredni sociokulturni kontekst formiranja ključnih oznaka povezanih s problematičnošću konoplje i njenom zabranom upućuje na američko društvo s početka proteklog stoljeća, reflektirajući se u budućim razdobljima ugrađivanjem prohibicionističkih oblika regulacije njenog uzgoja u ključne međunarodne dokumente. Sociološka analiza tog konteksta upućuje na tri pristupa interpretaciji društvenih uzroka zabrane i restrikcija uzgoja konoplje, koji se na razini dominantnih predodžbi o njoj mogu razabrati i danas. Napokon, razmatraju se i noviji rezultati u istraživanjima mogućnosti uzgoja, prerade i upotrebe konoplje uključujući njihove glavne prednosti i probleme, koji upućuju na potrebu za ponovnim širim društvenim otvaranjem prema integriranju konoplje u buduće industrijske razvoje., In this paper the author considers the social mediation of discontinuity and unevenness of growing hemp in the world during the 20th century. These are being evident in the course of the several decades long suppressing of hemp on the margins of industrial development, and the renewed interest gradually became evident in industrial countries, predominantly European countries, for the past fifteen years, especially within the pattern of different environmental topics – biodiversity, renewable resources, sustainable industry and agricultural economics etc. The author reports on more significant social and cultural elements that marked the long standing integrated state of hemp within civilisation developments, in order to indicate that the production breakdowns at the beginning of 20th century had a dual character: conditioned by internal reasons implicit in intensive quality of the working process of hemp production, with inadequacy of solutions that would enable its machine‐made processing, although also supported socially by sudden and scientifically unfounded images on its hazardousness , uselessness and a series of other disqualifying stereotypes attributed to their growers and users. The immediate social and cultural context of establishing key features connected with the dubiousness of hemp and its prohibition refers to American society at the beginning of the last century, with a reflection to future periods by incorporating prohibitive forms of regulation of growing hemp, within key international documents. Sociological analysis f this context directs to the three approaches to the interpretation of social causes of prohibitions and restrictions of growing hemp that on this level of dominant perceptions on hemp can be discernible even today. And finally, comparatively recent results of the research on the possibility of growing, processing and use of hemp are considered here, including their main advantages and problems, that direct to the need for resumed greater societal opening towards integrating hemp within future industrial development., In der vorliegenden Arbeit wird das gesellschaftliche Vermitteltsein der Diskontinuität und der Ungleichmäßigkeit des Hanfanbaus in der Welt im Laufe des 20sten Jahrhunderts betrachtet. Es widerspiegelt sich in einer mehrere Jahrzente langen Verdrängung des Hanfes auf die Margine der industriellen Entwicklung, und ein erneutes Interesse am Hanf zeigt sich allmählich in den letzten fünfzehn Jahren in entwickelten, vorwiegend europäischen Ländern, vor allem im Zusammenhang mit verschiedenen ökologischen Themen, wie z.B. biologische Vielfalt, erneuerbare Ressourcen, nachhaltige Industrie und Landwirtschaft u. Ä. Wichtige soziokulturelle Elemente werden gezeigt, die eine lange Integrierung von Hanf in die Zivilisationsentwicklungen gekennzeichnet haben. Damit soll darauf hingewiesen werden, dass die Produktionsstopps am Anfang des 20. Jahrhunderts einen doppelten Charakter hatten: Sie wurden durch innere Gründe verursacht, beruhend auf dem arbeitsintensiven Charakter der Hanfindustrie, es fehlte nämlich an Lösungen, die eine maschinelle Verarbeitung von Hanf ermöglicht hätten; andererseits wurden sie auch gesellschaftlich unterstützt durch plötzliche und wissenschaftlich nicht fundierte Vorstellungen darüber, dass Hanf schädlich und unbrauchbar ist, sowie durch eine Reihe von Stereotypen über die Hanfanbauer und –benutzter. Der unmittelbare soziokulturelle Kontext für die Schaffung von Schlüsselbezeichnungen, die damit verbunden sind, dass Hanf problematisch und verboten sei, weist auf die amerikanische Gesellschaft Anfang des vergangenen Jahrhunderts hin und widerspiegelt sich in den zukünftigen Perioden durch die Implementierung einer prohibitionistischen Regelung des Hanfanbaus in die wichtigsten internationalen Dokumente. Eine soziologische Analyse dieses Kontexts weist auf drei Ansätze bei der Interpretierung von gesellschaftlichen Ursachen für den Verbot und die Restriktion vom Hanfanbau hin, die auf einer Ebene von vorherrschenden Vorstellungen darüber auch heute noch zu merken sind. Schließlich werden auch neuere Forschungsergebnisse hinsichtlich des Anbaus, der Verarbeitung und des Gebrauchs vom Hanf in Betracht gezogen, einschließlich der wichtigsten Vorteile und Nachteile, sie weisen auf ein Bedürfnis hin, dass die Gesellschaft sich einer Integrierung von Hanf in die zukünftige industrielle Entwicklung öffnet.

Exhaustion of a natural resource stock may be a rational choice for an individual and/or a community, even if a sustainable use for the resource is feasible and the resource users are farsighted and well informed on the ecosystem. We identify conditions under which it is optimal not to sustain resource use. These conditions concern the discounting of future benefits, instability of social system or ecosystem, nonconvexity of natural growth function, socio-psychological value of employment, and strategic interaction among resource users. The identification of these conditions can help design policies to prevent unsustainable patterns of resource use.

This paper analyzes overlapping-generations models where natural capital is owned by sel sh agents. Transfers in favor of young agents reduce the rate of depletion and increase output growth. It is shown that intergenerational transfers may be preferred to laissez-faire by an inde nite sequence of generations: if the resource share in production is su¢ ciently high, the welfare gain induced by preservation compensates for the loss due to taxation. This conclusion is reinforced when other assets are available, e.g. man-made capital, claims on monopoly rents, and R&D investment. Transfers raise the welfare of all generations, except that of the first resource owner: if resource endowments are taxed at time zero, all successive generations support resource-saving policies for purely sel sh reasons., Economics Working Paper Series, 06 (55)

In this paper we develop a micro ecosystem model whose basic entities are representative organisms which behave as if maximizing their net offspring under constraints. Net offspring is increasing in prey biomass intake, declining in the loss of own biomass to predators and Allee's Law applies. The organism's constraint reflects its perception of how scarce its own biomass and the biomass of its prey is. In the short-run periods prices (scarcity indicators) coordinate and determine all biomass transactions and net offspring which directly translates into population growth functions. We are able to explicitly determine these growth functions for a simple food web when specific parametric net offspring functions are chosen in the micro-level ecosystem model. For the case of a single species our model is shown to yield the well-known Verhulst-Pearl logistic growth function. With two species in predator-prey relationship, we derive differential equations whose dynamics are completely characterized and turn out to be similar to the predator-prey model with Michaelis-Menten type functional response. With two species competing for a single resource we find that coexistence is a knife-edge feature confirming Tschirhart's (2002) result in a different but related model.