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Energieprobleme des 21. Jahrhunderts: Globale Erwärmung und knappe Ressourcen

In diesem Forschungsprojekt sollen zwei gegenläufige Aspekte der zukünftigen Entwicklungen auf den Energiemärkten untersucht werden: Energieknappheit momentan (Energiearmut charakteristisch für den Großteil der Weltbevölkerung) und vor allem in der Zukunft durch das einerseits rasante Bedarfswachstum (vor allem in China, Indien und anderen Schwellenländern) und andererseits der begrenzten Ressourcen an fossiler Energie. Globale Erwärmung und andere externe Effekte durch die Verwendung fossiler Energieträger. Daher sind aus umweltpolitischer Sicht eigentlich zu viele fossile Energieträger vorhanden. So unterschiedlich die beiden Probleme scheinen, deren Lösung ist durch einen gemeinsamen Nenner charakterisiert: ein relativ schneller Übergang zu alternativer und erneuerbarer Energie. In dieser Studie soll dieser Übergang aus unterschiedlichen Gesichtspunkten und auch mit interdisziplinären Ansätzen analysiert werden. Eine Fragestellung ist die; ob Preis- oder Mengeninstrumente (wie Zertifikate) geeigneter sind CO2-Emissionen zu reduzieren. Ein anderer Aspekt ist der der Gestaltung von Anreizen für die Bereitstellung von erneuerbarer Energie. Dabei sollen auch auf mögliche Skalenerträge berücksichtigt werden, wie sie auch im Vorschlag Desertic (Solarstrom aus der Sahara) implizit zum Ausdruck kommen. Dieses exemplarische Projekt unterstreicht auch noch andere wichtige Aspekte wie die einer geopolitischen Dimension und das Problem, dass sich Regierungen nicht binden können, die versprochenen Anreize zu streichen. Weitere Vorhaben sind die Analyse der Konkurrenz von Biotreibstoffen mit Lebensmitteln um landwirtschaftlich nutzbare Flächen und die strategische Wahl der russischen Erdölförderung (Angebotsdynamik, der russische 'Oil Peak, Konkurrenz mit Erdgas, Energieeffizienz und damit verbunden das Problem lokal niedriger Preise und der Übergang zu erneuerbarer Energie). Zur Analyse wird eine breite Palette von Methoden wie Gleichgewichtsmodelle, dynamische Optimierung und Spiele (deterministisch und stochastisch), Anreizmechanismen, Ansätze der Neuen Politischen Ökonomie, etc. zur Anwendung kommen.

Oekonomische Theorie der Nutzung natuerlicher Ressourcen

Die Forschung entwickelt die Grundlagen fuer die oekonomische Theorie der Nutzungsstrategien fuer natuerliche Ressourcen weiter. Hier stehen vor allem zwei Schwerpunkte an: Uebergang von nicht-erneuerbaren auf quasi-unerschoepfliche Ressourcen (Bsp fossile Energietraeger auf Solarsysteme) und Nutzung von regenerierbaren natuerlichen Ressourcen mit komplexen oekologischen Interpendenzen in 2-Species-Systemen. Innerhalb dieses inhaltlichen Schwerpunktes werden mathematische Methoden und Modellierungen weiter entwickelt: Beispielsweise finden Seminare und eigene Entwicklungen zu Modellierung mit GAMS (Meta-Sprache fuer komplexe Systemanalysen) am Lehrstuhl statt. Als drittes ergibt sich ein Schwerpunkt bezueglich der Anwendungen auf umweltoekonomische Probleme, da Umweltqualitaet zumindest teilweise als regenerierbare natuerliche Ressource modelliert werden kann.

Konzeption zur Entwicklung eines Holzbausystems fuer die Errichtung kostenguenstiger Niedrigenergie- und Passivhaeuser unter Einsatz umweltvertraeglicher Baustoffe und Materialien - Vorphase

Durchfuehrung des Medienprojektes 'Solararchitektur in Europa'

Untersuchung von Solarzellen mit geeigneter Anpasselektronik, Wechselrichter und rechnergestuetzter Messwerterfassung

1) Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde eine Anlage zur photovoltaischen Energiewandlung beschafft und auf dem Dach eines Laborgebaeudes der Fachhochschule Bochum installiert. Kenndaten und Leistungsmerkmale verschiedener Module werden untersucht, um Aussagen ueber Einsatzmoeglichkeiten am Standort Gelsenkirchen treffen zu koennen. Nachgeschaltete Anlagenkomponenten zur Speicherung und Wandlung der elektrischen Energie werden in bezug auf ihren Wirkungsgrad und auf Oberwellen oder weitere Stoersignale untersucht. Daneben dient die Anlage der Ausbildung von Studenten in diesem neuen Arbeitsgebiet der Energietechnik. Es ergeben sich Ausbildungs- und Entwicklungsmoeglichkeiten aus dem Bereich der Leistungselektronik und der Informationsverarbeitung.2) Die vorhandene Solaranlage besteht aus 16 Solarzellenmodulen mit je 50 Watt Peak-Leistung. Zur Zeit wird die maximale Leistung der Anlage auf 1600 Watt erweitert. Ueber einen angeschlossenen Rechner kann die Solaranlage wahlweise entweder im Inselbetrieb oder alternativ in Verbindung mit einem Wechselrichter im Netzparallelbetrieb arbeiten. Im Inselbetrieb sind die Module mit einem Laderegler verbunden, der sie je nach Ladezustand mit einem angeschlossenen Bleiakkumulator-Speicher oder einem Gleichstromverbraucher verbindet. Verbraucher koennen auch ueber einen Wechselrichter im Inselbetrieb mit der gespeicherten Energie des Akkus betrieben werden.

Photovoltaik-Demonstrationsanlage Evangelische Kirchengemeinde Schonungen

Gebäudecharakteristik und Konzeption der Anlagentechnik: Gebäude: Kirche, Baujahr 1954, 205 qm Bruttofläche, Nutzung für Gottesdienste und gelegentliche Konzerte. PV-Anlage: - Aufdachgenerator, bestehend aus 30 Modulen je 120 Wp. Modulmasse 1456 x 731 mm; - 2 Strang-Wechselrichter Typ SMS Sunnyboy 2000 und 850. - Verschaltung mit Solarleitung Ho7-RN-F 1 x 4 qm; - Dachneigung 50 Grad, Himmelsrichtung 32 Grad Südwest. Geplante Maßnahmen zur Verbreitung: Die Anlage wurde am 5. September 2001 anlässlich des Gemeindefestes offiziell in Betrieb genommen. Strom wurde bereits einige Tage früher ins Netz eingespeist. Vorangegangen sind als Werbemaßnahmen 1 Sonderbeilage und weitere Artikel im Gemeindebrief, 1 Sonderbeilage im Gemeindeblatt (Amtliches Mitteilungsblatt für alle Haushalte der Großgemeinde), Auslage der Broschüre in diversen Läden in Schonungen selbst und in der Umgebung, Vorstellung in der Lokalpresse. Ab dem Jahr 2002 sind Öffentlichkeitsinformationen geplant im Rahmen einer Agenda 21-Arbeitsgruppe, der VHS-Aussenstelle Schonungen im Rahmen von Vorträgen und Besichtigungen usw. Das Anzeigemodul der Fa. Skytron ist an der Außenseite des Pfarrhauses angebracht und von jedem gut einsehbar. Fazit: Öffentliche Gebäude (Kirchen, Schulen, Kindergärten, Rathäuser) eignen sich hervorragend zur Verbreitung der solaren Stromerzeugung. Auf dem Neubau des Schonunger Rathauses wurde nach unserer Solaranlage inzwischen bereits eine weitere Anlage installiert. Ästhetische Vorbehalte werden gerade durch eine Anlage auf einem Kirchendach abgebaut, die durch den Förderanschub wohl zu erwartenden Preissenkungen werden im Zusammenhang mit dem EEG für eine weitere Verbreitung im privaten Bereich sorgen. Weitere Informationen zur Förderung bei Privatpersonen wären zur Weitergabe an diese sinnvoll.

Solarthermiedemonstrationsanlage Evangelische Kirchengemeinde Gangelt

Gebäudecharakteristik und Konzeption der Anlagentechnik: Pfarrhaus der Ev. Kirchengemeinde Gangelt, errichtet 1978, bestehend aus Pfarrwohnung (150 m2), Einliegerwohnung (55 m2), Pfarrbüro mit Gemeinderaum (75 m2). Art der Heizungsanlage: Ölheizung; Warmwasserbereitung zentral durch Ölheizung; Konzeption der Anlage ist auf 8 Personen ausgelegt (z.Zt. 5 Pers. + Gemeindebüro); Installation von 6 Kollektoren (delta-tec, Typ: heliotrop), Bruttofläche 12 m2, auf der südlichen Dachfläche-Bindl-Warmwasserspeicher (400 l)Temperaturdifferenzregler mit Bypass-Funktion und Kühlfunktion; Plattenwärmemengentauscher zur Rücklauf-Beheizung der Zentralheizung; Energetische Bewertung der Solaranlage: 70 Prozent der Warmwasserbereitung; 30 Prozent des Gesamtwärmeverbrauchs. Geplante Maßnahmen zur Verbreitung: 1. Rückgriff auf das Angebot der DBU zur zentralen Beschaffung geeigneter Visualisierungseinrichtungen; 2. Im Verbund mit Kirchengemeinden der Region Veröffentlichung in kirchlicher und kommunaler Presse; 3. In Zusammenarbeit mit dem Erwachsenenbildungsreferats unseres Kirchenkreises Einbindung in Modelle der Öffentlichkeitsarbeit (z.B. Seminare); die Unterstützung des Landespfarrers für Ökologie, Herrn Wennmacher/Moers, wird angefragt; 4. Thematisierung und Demonstration der Anlage in Gruppen der Gemeinde als Beispiel einer umweltschonenden Alternative (vor dem Hintergrund der Braunkohleproblematik im Osten unseres Kirchenkreises); 5. Angebote an ortsansässige Schulen, sich mit Fragen von Energieverbrauch etc. zu befassen. Dazu wird die Einspeisung der Verbrauchsdaten/Wärmemengenzähler in den Computer vorgesehen; 6. Im hiesigen ländlichen Raum, der zur Zeit einen enormen Bauboom erfährt, wird die Anlage als Muster zur Besichtigung für interessierte Bauherrn zur Verfügung stehen. Die Vermittlung durch die lokale Entwicklungsgesellschaft wird dabei angefragt. Die Durchführung von Seminaren ist durch die ausführende Firma zugesagt. Fazit: Für eine Berechnung der Wirtschaftlichkeit ist es noch zu früh. Dennoch sind wir über die Entscheidung zur Errichtung unserer Solaranlage froh. Die Fördermöglichkeiten haben diese erleichtert. Andererseits war der Verwaltungsaufwand z.T. zu hoch. Wir sind nun gespannt, wie sich die Anlage über einen längeren Zeitraum bewährt und verfolgen darüber hinaus die Möglichkeit, auch über Stromerzeugung aus Solarenergie nachzudenken.

Entwicklung von Verfahren zum Nachweis der Integritaet von Rotorblaettern fuer Windkraftanlagen

Es sollen Methoden entwickelt werden, mit denen sich untersuchen laesst, ob die Rotorblaetter von Windkraftanlagen in einwandfreiem Zustand sind. Dabei stehen 3 Pruefkomplexe im Vordergrund: 1. Die Bewertung der Fertigungsqualitaet nach der Herstellung, 2. die Gewaehrleistung der Betriebssicherheit der Anlage und 3. die Bestimmung der Restlebensdauer nach Ablauf der Mindestlebensdauer. Weiterhin soll untersucht werden, ob es fuer zukuenftige Rotorblaetter sinnvoll sein kann, ein Messsystem schon bei der Herstellung mit einzubauen, um eventuelle Schaedigungen des Rotorblattes leichter feststellen zu koennen.

Strassenbeleuchtung und Werbung mit Photovoltaik

Zielsetzung: In Zusammenarbeit mit den Stadtwerken Duesseldorf AG sollte eine neuartige PV-Strassenlampe entwickelt werden, die im Gegensatz zu den z Zt auf dem Markt befindlichen PV-Strassenlampen allen gesetzlichen Anforderungen an eine Innenstadtbeleuchtung genuegt. Durch ein ansprechendes Design sowie die Integration eines Schaukastens, der die Moeglichkeit zu Einnahmen aus Vermietung von Werbeflaeche bietet, sollte die Lampe die Moeglichkeit bieten, an exponierten Standorten die vielfaeltigen Anwendungsmoeglichkeiten der Photovoltaik zu demonstrieren. Neben den technischen Aspekten ist der Kostenvergleich mit einer konventionellen Lampe sowie eine Kostenanalyse unter verschiedenen Randbedingungen Ziel der Arbeiten. Arbeitsprogramm: Das Arbeitsprogramm umfasst Auslegung, Konstruktion, Bau und mindestens einjaehrige messtechnische Erfassung mit evtl daraus resultierenden Verbesserungen.

Gutachten zu den Aussagen ueber Umweltwirkungen in der Studie 'Moeglichkeiten und Grenzen beim Anbau regenerativer Rohstoffe fuer Energieerzeugung und chemische Industrie'

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