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Biofuels and electrification are potential ways to reduce CO2 emissions from the transport sector, although not without limitations or associated problems. This paper describes a life-cycle analysis (LCA) of the Brazilian urban passenger transport system. The LCA considers various scenarios of a wholesale conversion of car and urban bus fleets to 100% electric or biofuel (bioethanol and biodiesel) use by 2050 compared to a business as usual (BAU) scenario. The LCA includes the following phases of vehicles and their life: fuel use and manufacturing (including electricity generation and land-use emissions), vehicle and battery manufacturing and end of life. The results are presented in terms of CO2, nitrous oxides (NOx) and particulate matter (PM) emissions, electricity consumption and the land required to grow the requisite biofuel feedstocks. Biofuels result in similar or higher CO2 and air pollutant emissions than BAU, while electrification resulted in significantly lower emissions of all types. Possible limitations found include the amount of electricity consumed by electric vehicles in the electrification scenarios.
Much of the current literature on climate clubs sees mitigation costs creating free rider incentives as the main problem of climate policy. Climate clubs are supposed to solve this problem by creating additional incentives for mitigation. Looking more in detail, one sees that the situation differs from sector to sector. Some industry sectors indeed have substantial cost and competitiveness issues. In others such as electricity and transport, there are costs at micro level but balance for economy and society as a whole is rather positive. International climate policy in general and clubs in particular should therefore be tailored to sectoral specifics.
The new mechanism defined under Article 6.4 of the Paris Agreement is supposed to allow for international cooperation with regard to climate change mitigation and thereby enable an increase in overall mitigation. Nevertheless, the design of the mechanism under Article 6.4 should also make sure that it is not be in conflict with the long-term goal of net-zero GHG emissions but even better foster national pathways leading to this objective. Building this into the mechanism requires to shift the focus from short- and mid-term considerations to the long-term perspective in one way or another.
This discussion paper explores three different approaches that may help to foster the long-term objective of net-zero GHG emissions in the operationalization of Article 6.4, namely positive and negative lists, additionality with regard to a baseline consistent with both, NDCs and long-term targets, as well as adaptation of existing instruments and criteria from climate finance. The detailed discussion of the ap-proaches shows that the approaches should not be seen as mutually exclusive but rather as comple-mentary to each other. From the analyses, two storylines emerge how to combine aspects of the differ-ent approaches in a reasonable way to foster the long-term objective of net-zero GHG emissions under Article 6.4.
Article 6.4 of the Paris Agreement explicitly acknowledges the need to incentivize and facilitate the participation of private entities in the mitigation of greenhouse gas emissions. Under the Clean Development Mechanism (CDM), private sector actors had already the opportunity to participate in a new and fast-growing market. However, they faced numerous challenging investment barriers. The study provides an overview on key factors and barriers determining private sector participation in Article 6 mechanisms. It distinguishes between the three topics demand side factors, rules and standards for market mechanisms, and supply side factors and provides for each of them options to mitigate or overcome barriers.
In a short analysis, it further explores three of the identified options:
- Improving the design and support of national systems and capacities is an important pre-requisite for the private sector to be able to generate and sell ITMOs
- The up-scaling of mitigation activities e. g. through (sub-) sector level crediting, and policy crediting helps private sector actors to benefit from economies of scale
- Exploring the potential of digitization of measuring, reporting and verification (MRV), e. g. the use of sensors, internet of things, artificial intelligence and blockchain to make the project cycle more efficient and reduce transaction costs.
Overall, the report stresses the importance of host country readiness to provide the private sector with a robust and trusted environment that allows for the adoption of Article 6 mechanisms.
Um die Klimaschutzziele der Bundesregierung zu erreichen sind im Rahmen der Energiewende die CO2-Emissionen besonders in den Sektoren Strom und Wärme durch geeignete Maßnahmen zu reduzieren. Aus diesem Grund liegt der Fokus auf einer Steigerung des Anteils regenerativer, CO2-freier Erzeugungsanlagen an der Energieversorgung. Kann man im Stromsektor bereits auf ein beachtliches Wachstum des Anteils erneuerbarer Energien in der Erzeugung zurückblicken, so stagnieren die Werte im Wärmebereich, obwohl dieser ein hohes Einsparpotenzial aufweist.
Zur Aktivierung der Wärmewende ist eine Vielzahl an Maßnahmen von Nöten. Eine Möglichkeit, erneuerbare Wärme in die Wärmeversorgung dicht besiedelter Stadtgebiete zu integrieren, stellen Wärmenetze dar. Die verlustarme Verteilung über weite Strecken ermöglicht eine verbrauchsferne Erzeugung, wodurch auch Gebiete ohne verfügbare Flächen beispielsweise mit solarthermischer Wärme versorgt werden können. Des Weiteren vereinfachen Wärmenetze die Kopplung der Sektoren Strom und Wärme, da sie durch die Brennstoff- und Erzeugungstechnologieoffenheit verstärkt durch Wärme aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) und Power-to-heat-Systeme gespeist werden können. Die fluktuierende, nichtregelbare Erzeugung und Einspeisung erneuerbarer Energien stellt die Netzbetreiber allerdings vor neue Herausforderungen zur Sicherstellung eines stabilen Netzbetriebes.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen der vermehrten Einspeisung erneuerbarer Wärme auf alle weiteren Komponenten eines Energiesystems, welches aus Erzeugungs-, Verteilungs- und Speicherungsinfrastruktur besteht. Erneuerbare Wärmeerzeuger, insbesondere Solarthermieanlagen, sind durch eine fluktuierende, dargebotsabhängige Erzeugung charakterisiert. Aus diesem Grund sind der konventionelle Betrieb sowie bei Neubauprojekten die Auslegung der regelbaren KWK-Anlagen dahingehend anzupassen, dass ein möglichst hoher Anteil erneuerbare Wärme in die Versorgung integriert werden kann, ohne dass es zu wirtschaftlichen Einbußen für den Versorger kommt. Ebenso ist ein effizienter und stabiler Netzbetrieb zur Gewährleistung einer kontinuierlichen Versorgungssicherheit von höchster Priorität. Zu diesem Zweck erfolgt im Rahmen dieser Arbeit die Erarbeitung von zwei Simulationsprogrammen, mit denen zum einen Wärmenetze verschiedenster Größe und Topologie sowie zum anderen regelbare und regenerative Erzeugungsanlagen sowie alle weiteren Komponenten eines Energiesystems zur Betriebssimulation abgebildet werden können.
Die Auswahl von drei geeigneten Simulationsszenarien und aussagekräftigen technischen sowie ökonomischen und ökologischen Kennzahlen ermöglicht neben einer umfassenden Bewertung ebenso die Ableitung von Handlungsmaßnahmen, die eine verstärkte Einbindung der Wärmewende in die Energiewende ermöglichen.
The earth as we know it can only continue to exist if humanity finds a way to switch to a sustainable use of energy and resources. This work contributes to the research carried out to achieve this goal by improving the coating of adsorptive materials. These are used in heat transformation and drying processes that allow for efficient temperature and humidity control in buildings. A central component of these adsorptive coatings is the binder that acts as "glue" in the manufacturing of the coating. In this work the methods to evaluate binder performance regarding their thermal stability under the process conditions, their mechanical stability and their influence on the adsorptive properties of the coating were established. The coatings have to meet special requirements due to the thermal stresses and low pressure atmosphere they experience in these applications. A selection of silicone binders was then characterized with the established tests according to these requirements. Additionally a selection of inorganic binders was investigated because they allow for the use of high desorption temperatures and thus a high energy efficiency of the process. Out of these binders Silres® MP50E emerged as the most promising one due to very good adsorptive properties of the coating, its good temperature stability and ease of use. While some of the inorganic binders showed very good adsorptive properties and temperature stability the mechanical stability of all inorganic binders was not sufficient for their use in adsorption heat transformation technology. This is the first time that a broad selection of binders was evaluated with regards to adsorptive coatings and the results published in literature. With a suitable binder identified, the next step was to optimize the coating of the heat exchangers in order to work out how to manufacture the most efficient and powerful heat exchangers. Samples with different coating thicknesses were manufactured in small scale and full scale and their adsorption behavior was characterized. It could be shown for the first time that it is possible to increase energy efficiency by improving the mass ration of adsorber to coating and increase the delivered power at the same time. This was shown for small and full scale samples. It was shown that under the corresponding conditions the heat transfer from the coating layer to the adsorber metal substrate is the limiting step in the process. These results can now be used for the planning and construction of adsorbers. With knowledge of a suitable binder and how to coat efficient, powerful adsorbers, the coating process itself was improved to allow for industrial scale manufacturing. A central point here is the ability to control slurry rheology. Out of many rheology additives those that are suited for the application in adsorption heat transformation were identified and their influence on the slurry rheology thoroughly characterized. Additionally the process of slurry preparation could be simplified for several different adsorbents. Here it was shown that the supersonic deagglomeration step is not necessary to prepare a slurry. Extending the possible coating techniques and in addition to the dip coating process used so far, the spray coating of adsorptive coatings was established for the first time in literature. This process is widely used in the industry and allows for easier plugin into existing coating processes. For the coating of high resolution patterns a proof of concept of the screen printing process was carried out.
Der Umbau des Bahnhofsbereichs in Wuppertal und die damit verbundene dreijährige Vollsperrung der Hauptverkehrsstraße Bundesstraße 7 wird in dieser Dissertation als ein urbanes Mobilitätslabor genutzt. Darin wird untersucht, wie sich eine Verkehrssystemstörung auf die Resilienz des Systems Stadtverkehr auswirkt. Insgesamt analysiert diese Arbeit die Auswirkung dieser Sperrung auf ein Konglomerat von zusammenhängenden Systemelementen. Die Herangehensweise zur Ermittlung des Gesamtbildes geschieht mit einem Multi-Methoden-Mix. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählt, dass die B7-Sperrung trotz anfangs gegenteiliger Befürchtungen zu keinem Verkehrszusammenbruch führte und die Resilienz des Systems Stadtverkehr dafür verantwortlich zu machen ist. Das Nicht-Eintreffen eines Verkehrszusammenbruchs ist bedingt durch die Anpassungs- und Lernfähigkeit, die Robustheit und die Gewöhnung des Systems Stadtverkehr. Die B7-Sperrung war ein Auslöser für die Re-Evaluation des eigenen Mobilitätsverhaltens. Die Auswirkung auf die Luftqualität wird an Hand von Stickstoffdioxid beurteilt. Die Zu- und Abnahmen der NO2-Werte kongruieren mit den Zu- und Abnahmen der Verkehrsstärken. Dies kann darauf hindeuten, dass sowohl die Sperrung als auch die Wiedereröffnung einen Effekt auf die Luftqualität haben könnten. Das Interesse der lokalen Medien ließ parallel zur Eingewöhnung nach. Die Forschungsarbeit zeigt einen in den Verkehrswissenschaften neuartigen Ansatz, Verhaltensbeobachtungen während eines widrigen Ereignisses durchzuführen und messbar zu machen. Mit dieser Arbeit lässt sich belegen, dass nachhaltige Transformationsprozesse im Verkehr im Hinblick auf die Autonutzung gestaltbar sind - eine wichtige Erkenntnis mit hoher Bedeutung für die Raum- und Verkehrsplanung.
