Am Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement werden zwei verschiedene Publikationsreihen herausgegeben. Die Schriftenreihe ist eine seit 2011 im Logos-Verlag publizierte Printausgabe. Die Beiträge des IIRM erscheinen digital und sind seit 2015 über ECONSTOR erhältlich. Beide Publikationsreihen erscheinen in unregelmäßigen Abständen.
Die Publikationen geben dabei die Meinung der Autoren wieder, nicht notwendigerweise auch die der Herausgeber.
- Herausgeber: Prof. Dr. Thomas Bruckner, Prof. Dr. Erik Gawel, Prof. Dr. Robert Holländer und Prof. Dr. Daniela Thrän
Schriftenreihe
Konsequenzen des demographischen Wandels für die betriebswirtschaftliche Ausrichtung der Wasserwirtschaft am Beispiel Rheinland-Pfalz
Harald Breitenbach
ISBN 978-3-8325-2818-8
260 Seiten, Erscheinungsjahr: 2011
Die demographische Entwicklung wird in den nächsten Jahrzehnten dazu führen, dass die finanzielle Belastung der Bürger für die Abwasserbeseitigung deutlich ansteigen wird. Vor diesem Hintergrund werden im vorliegenden Buch für die verschiedenen Akteure im Bereich der Wasserwirtschaft individuelle Strategien und Konzepte entwickelt, die dazu beitragen können, das Ausmaß der Erhöhung zu begrenzen. Hierzu wird zunächst eine Analyse der Ursachen dargestellt, die in einer Einordnung der einzelnen Gebietskörperschaft in einen bestimmten Typus von Entsorgungsträgern mündet. Ausgehend von dieser Bewertung der jeweiligen Schwächen, tragen die Handlungsempfehlungen dazu bei, dass die Entwicklung "erträglicher" gestaltet werden kann.
Kosten-Nutzen-Abwägung im Kontext der EG-Wasserrahmenrichtlinie. Methodik zur Begründung von Ausnahmen aufgrund unverhältnismäßiger Kosten
Britta Ammermüller, Marcel Fälsch, Linda Kochmann, Robert Holländer, Bernd Klauer, Katja Sigel, Melanie Mewes, Ingo Bräuer, Max Grünig
ISBN 978-3-8325-2958-1
70 Seiten, Erscheinungsjahr: 2011
Das Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM) der Universität Leipzig verfolgt einen integrativen Ansatz, der die ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekte eines nachhaltigen Ressourcenmanagements in allen relevanten Bereichen (Energie/Wasser/Fläche/Abfall) gleichermaßen adressiert. Die am IIRM durchgeführte Forschung ist anwendungsorientiert und darauf ausgerichtet, umweltpolitischen und energiewirtschaftlichen Entscheidungsträgern auf betrieblicher, kommunaler, nationaler und globaler Ebene eine wissenschaftsbasierte Beratung bei der Lösung zukünftiger Infrastrukturprobleme anbieten zu können.
Die Notwendigkeit eines effizienten Mitteleinsatzes im Umsetzungsprozess der EG-Wasserrahmenrichtlinie wird in Artikel 4 anerkannt, der unverhältnismäßig hohe Kosten der erforderlichen Maßnahmen als eine mögliche Begründung für das Nichterreichen des guten Zustands anführt. Vor diesem Hintergrund wird im vorliegenden Buch ein praktikables Verfahren zur Durchführung einer qualitativen Kosten-Nutzen-Abwägung vorgestellt, mit dem die Verhältnismäßigkeit von Maßnahmenkosten mit vergleichsweise geringem Aufwand geprüft werden kann.
Cost-benefit assessment within the context of the EC Water Framework Directive. Method for justifying exemptions based on disproportionate costs
Britta Ammermüller, Marcel Fälsch, Linda Kochmann, Robert Holländer, Bernd Klauer, Katja Sigel, Melanie Mewes, Ingo Bräuer, Max Grünig
ISBN 978-3-8325-2957-4
70 Seiten, Erscheinungsjahr: 2011
The Institute for Infrastructure and Resources Management (IIRM) at the University of Leipzig pursues an integrative approach that addresses economic, environmental and social aspects of sustainable resources management in the relevant fields of energy, water, land-use and waste. The IIRM research activities focus on solving environmental and energy related infrastructure problems and are geared to provide scientific support for decision makers on corporate, municipal, national and global levels.
The European Water Framework Directive aims at reaching good status of all European water bodies by 2015. With Article 4, the European Water Framework Directive recognises the need for an efficient use of financial resources in achieving its objectives. The presented guideline proposes a feasible methodology for assessing disproportional costs for potential measures through a non monetary cost-benefit assessment. The approach can be used to justify exemptions, if good status of a water body could not be achieved due to disproportional cost.
The Photovoltaic Support Scheme in Germany. An Environmental Criteria Assessment of the EEG Feed-in Tariffs
Christoph Töpfer, Erik Gawel
ISBN 978-3-8325-3485-1
199 Seiten, Erscheinungsjahr: 2013
The German Renewable Energy Sources Act (Erneuerbare-Energien-Gesetz EEG) promotes the generation of electricity from renewable energy sources by a feedin tariff scheme. In general, renewables are considered to be environment-friendly with respect to climate change and other environmental harm associated with fossil-nuclear energy provision. In fact, renewables themselves cause new environmental costs regarding space requirements, related land-use conflicts and the need for scarce raw materials. Therefore, support policies should not only take into account economic but also ecological criteria.
The objective of this study is to assess whether or not environmental criteria are reflected in the German photovoltaic support scheme stipulated by the EEG. It thereby aims to establish a connection between the economic investment stimulus of renewable electricity support schemes and the environmental performance of their supported technologies taking photovoltaic as an example.
Zehn Jahre transdisziplinäre Nachhaltigkeitsforschung an der Universität Leipzig. Festschrift aus Anlass des zehnjährigen Bestehens des Instituts für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM)
Thomas Bruckner, Erik Gawel, Robert Holländer, Daniela Thrän, Theresa Weinsziehr, Mart Verhoog (Hrsg.)
ISBN 978-3-8325-4158-3
141 Seiten, Erscheinungsjahr: 2015
Das Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM) gehört mit über 50 Mitarbeitern zu den forschungs- und drittmittelstärksten Instituten der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Universität Leipzig. Durch eine Vielzahl von Publikationen, Studien, Projekten und Beratungsaktivitäten hat es auf dem Gebiet des Nachhaltigkeitsmanagements in den letzten zehn Jahren national und international eine hohe Sichtbarkeit erlangt.
Die Forschungsschwerpunkte des Instituts für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM) der Universität Leipzig betreffen das nachhaltige Planen und Betreiben technischer Infrastruktursysteme zur Bereitstellung von Energie-, Wasser-, Abwasser- und Abfalldienstleistungen. Ein weiteres zentrales Thema ist die nachhaltige Bewirtschaftung von Ressourcen wie Energie, Wasser, Boden und Fläche in unterschiedlichen institutionellen Kontexten.
Systemintegrierte Analyse konkurrierender Energieversorgungsoptionen auf kommunaler Ebene - ein modellbasierter Ansatz
Maria Gröger
ISBN 978-3-8325-4343-3
221 Seiten, Erscheinungsjahr: 2016
Die effiziente Energieversorgung des Gebäudesektors spielt eine entscheidende Rolle in der europäischen Klimaschutzpolitik. Der notwendigen Transformation des kommunalen Energiesystems zu einer CO2-ärmeren Energieerzeugung stehen verschiedene, z. T. konkurrierende, Energieversorgungstechnologien zur Verfügung. Um die Wechselwirkungen zwischen dem umfangreichen Angebot dieser Maßnahmen unter Berücksichtigung der Heterogenität des Gebäudebestandes zu analysieren, wurde ein technologieorientiertes Simulationsmodell entwickelt.Der detaillierte bottom-up engineering Modellansatz vereint die Anforderungen der Energiesimulation, der ökologischen Bewertung und der Wirtschaftlichkeitsanalyse. Durch die Berücksichtigung der Gebäudecharakteristika und deren Einfluss auf die Anlagendimensionierung und Erzeugungsprofile werden Kosten- und Emissionsminderungspotenziale objektgenau berechnet. Die Einbindung des Quartiersansatzes trägt zudem dem Forschungsziel der Skalierbarkeit der räumlichen Dimension Rechnung.
Kleinkläranlagen mittels Ökoeffizienzanalyse zur Ableitung von Produktverbesserungen
Sabine Lautenschläger, Lydie Laforet, Jacqueline Schimpke, Robert Holländer, Ingo Töws, Stefan Böttger, Gabriele Stich, Antje Lange
ISBN 978-3-8325-4368-6
200 Seiten, Erscheinungsjahr: 2016
Obwohl vollbiologische Kleinkläranlagen (KKA) als dauerhafte Lösung der Abwasserreinigung anerkannt sind und auch bereits in großem Umfang Anwendung finden, stehen Informationen zur ökologischen Nachhaltigkeit der Herstellung und des Betriebs dieser KKA bisher nicht zur Verfügung. Der vorliegende Abschlussbericht stellt die im Rahmen eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projekts entwickelten methodischen Ansätze zur Analyse und Bewertung der Ökoeffizienz von KKA vor.
Der entwickelte Bewertungsansatz erfasst Umweltwirkungen und Ressourcenverbrauch über den gesamten Produktlebenszyklus, macht diese Wirkungen transparent und für die Bewertung zugänglich. Indem die Bewertung ökologische und ökonomische Aspekte verbindet, zeigt sie auch Abwägungsmöglichkeiten zwischen beiden auf. Damit liegen für KKA nun aussagekräftige, praxisgerechte Nachhaltigkeitsindikatoren und Bewertungsansätze vor, die vom Betreiber einer KKA als Entscheidungshilfe bei der Produktauswahl herangezogen werden können.
Gleichzeitig werden den überwiegend mittelständischen Herstellern dieser Produktgruppe gezielte Ansatzpunkte für weitere umweltentlastende Verbesserungen aufgezeigt. Damit können die Ergebnisse kleinen und mittelständischen Unternehmen auch zur Steigerung ihrer Wettbewerbs- und Innovationsfähigkeit verhelfen.
Klimaschutzpolitik im Bereich des motorisierten Individualverkehrs in Deutschland. Eine ökonomische Analyse
Paul Tribisch, Erik Gawel
ISBN 978-3-8325-4461-4
100 Seiten, Erscheinungsjahr: 2017
Der Verkehrssektor war 2015 mit einem Anteil von 18% an den gesamten Treibhausgas-Emissionen in Deutschland der zweitgrößte Emittent nach der Energiewirtschaft. Während von 1990 bis 2015 die jährliche Gesamt-Emissionsmenge um ca. 27% reduziert werden konnte, befinden sich die verkehrsbedingten THG-Emissionen 2015 weiterhin in etwa auf dem Niveau von 1990. Der Verkehr bleibt das klimapolitische Sorgenkind.
Innerhalb des Verkehrssektors spielt der motorisierte Individualverkehr (MIV) mit fast 70% der Verkehrsleistung eine bedeutende Rolle. Obwohl es vor allem seit 2009 verstärkte Bemühungen zur Reduktion der THG-Emissionen im Bereich des MIV gibt, bestehen Zweifel an der Wirksamkeit der politischen Maßnahmen. Eine kritische Bestandsaufnahme und Reformoptionen für das klimapolitische Instrumentarium tun daher not. Die vorliegende Arbeit geht aus ökonomischer Sicht der Frage nach, ob die europäische und deutsche Klimaschutzpolitik angemessene Impulse für einen klimagerechten MIV in Deutschland setzt und wie das Instrumentarium künftig weiterentwickelt werden muss.
Energize the Base of the Pyramid! Contributions to scale-up energy access in Nigeria and Senegal
Robert Holländer, Mart Verhoog (Hrsg.)
ISBN 978-3-8325-4903-9
252 Seiten, Erscheinungsjahr: 2019
PDF – OpenAccess
In many countries of the Global South, energy infrastructure is holey, unreliable or simply not existent. This leads to different kinds of severe problems. Just to name a few: Family members, mostly women, spend hours every day to collect firewood for cooking. In many cases, they suffer under pulmonary diseases, because they have no access to clean cooking facilities. And companies are less productive without access to electricity.
Students of the Joint International Master on Sustainable Development worked on energy access scale-up projects during their third semester at Leipzig University. In this semester, students are requested to work on an ''integration project'': integrating various aspects of sustainable development in a particular case study. The class of 2017 approached energy access from the interdisciplinary perspective of sustainable development, anchored however in the field of Economics and Management Science to ensure feasibility of their work. This present edition of Studies in Infrastructure and Resources Management looks at their work in two different energy access scale-up projects in the sub-Saharan countries Nigeria and Senegal.
Qualitätsleitfaden Offshore-Kampfmittelbeseitigung
Torsten Frey, Jens-Uwe Fischer, Robert Holländer
ISBN 978-3-8325-4889-6
212 Seiten, Erscheinungsjahr: 2019
PDF – OpenAccess
Europaweit besteht großes Potenzial, die wirtschaftliche Nutzung der Meere auszudehnen. Jedoch befinden sich bis heute allein in deutschen Meeresgewässern ca. 1,6 Mio. Tonnen Kampfmittel. Für eine umfangreiche zukünftige Flächennutzung des Meerbodens stellen diese Kampfmittel ein Hindernis und eine Gefährdung dar. Als Folge des Wachstums der Offshore-Industrie und aufgrund ökologischer Notwendigkeiten steht eine Zunahme von Aktivitäten zur technischen Erkundung und zur Räumung von Kampfmitteln im Meer bevor. Um dieser Herausforderung systematisch zu begegnen, wurde der Qualitätsleitfaden Offshore-Kampfmittelbeseitigung entwickelt.
Der Qualitätsleitfaden gilt für den Gesamtablauf der Kampfmittelbeseitigung im Meer mit dem abschließenden Ziel der Kampfmittelfreigabe von Flächen oder Punkten. Er umfasst die schreibtischbasierte Vorerkundung, die technische Erkundung zur Erstellung einer Verdachtspunktliste sowie die Untersuchung und Beräumung dieser Verdachtspunkte. Damit liegt nun ein vollumfängliches Dokument vor, dass für die involvierten Akteure eine Richtlinie für die Gewährleistung von hoher Qualität bei den Arbeiten der Offshore-Kampfmittelbeseitigung darstellt.
Optimal operation, configuration and sizing of energy storage and energy conversion technologies for residential house energy systems
Tobias Alexander Beck
ISBN 978-3-8325-5098-1
158 Seiten, Erscheinungsjahr: 2020
In recent years a rapid growth in the interest in self-consumption of electricity generated by distributed electricity generation technologies such as rooftop photovoltaic (PV) systems has been observed in the residential sector. Due to this development, future residential house energy systems will face an increased complexity with respect to operation, system configuration and sizing of generation and storage technologies. In this thesis, a mixed integer linear programming model for the integrated operation, configuration and sizing of house energy systems is developed and discussed with respect to its applicability to the specifics of self-consumption in residential dwellings.
The conducted scenario analysis shows, that over a wide range of assumptions, PV is a robust measure to decrease the total cost of ownership for heat pump and gas boiler based house energy systems. The existence of a feed-in-tariff and the electricity price structure have a much larger influence on the results than the energy price development. A feed-in-tariff generally incentivizes larger PV systems with higher levels of self-sufficiency, whereas small demand-driven PV systems with high levels of self-consumption are favored in absence of a feed-in-tariff. Overall, the proposed model is regarded as applicable for the identified minimum flexibility requirements for the employed generation technologies. The results from the scenario computations provide a clear and robust picture of the role of electricity generation technologies and flexibility options for future house energy systems.
Beiträge des Instituts
A review of designing empirically grounded agent-based models of innovation diffusion: Development process, conceptual foundation and research agenda
Fabian Scheller, Simon Johanning, Thomas Bruckner
No. 01/2019
Modeling the diffusion of innovations is a very challenging task, as there are various influencing factors to consider. At the same time, insights into the diffusion process can help decision makers to detect weak points of potential business models. In the literature, various models and methodologies that might tackle this problem are presented. Between these, empirically grounded agent-based modeling turned out to be one of the most promising approaches. However, the current culture is dominated by papers that fail to document critical methodological details. Thus, existing agent-based models for real-world analysis differ extensively in their design and grounding and therefore also in their predictions and conclusions. Additionally, the selection of modeling aspects seems too often be ad hoc without any defendable rationale. Concerning this matter, to draw on experiences could guide the researcher. This research paper seeks to synthesize relevant publications at the interface of empirical grounding, agent-based modeling and innovation diffusion to provide an overview of the existing body of knowledge. The major aim is to assess existing approaches regarding development procedure, entity and dynamics consideration and theoretical grounding to suggest a future research agenda. This might lead to the development of more robust models. According to the findings of this review, future work needs to focus on generic design, model coupling, research consistency, modular testing, actor involvement, behavior modeling, network foundation, and data transparency. In a subsequent step and based on the findings, a novel model approach needs to be designed and implemented.
Causes and effects of historical transmission grid collapses and implications for the German power system
Marika Behnert, Thomas Bruckner
No. 03/2018
Against the background of the energy transition accompanied by a rising penetration of renewable energy (REN) sources and a stepwise phase out of conventional power plants in order to fulfill climate protection targets, the requirements for a reliable transmission grid infrastructure increased in the last years. High coordination and communication efforts among market and system operators as well as weather extremes that occur more frequently enhance the probability of critical network states. In this paper, causes and impacts of 250 prominent transmission grid collapses in the period from 1965 to 2012 were analyzed. Based on historical events, blackout data sets were clustered inter alia by their date, affected continent as well as the duration of interrupted supply, respectively. We find an ascending number of outages along with a longer averaged duration over time. It is studied how different categories of causes evoking large-scale power blackouts are distributed regionally and temporally. Furthermore, challenges to prevent grid malfunctions, both from a technical and societal perspective, are elaborated focusing on the German power system.
IRPsim: A techno-socio-economic energy system model vision for business strategy assessment at municipal level
Fabian Scheller, Simon Johanning, Thomas Bruckner
No. 02/2018
Decision makers of municipal energy utilities responsible for future portfolio strategies are confronted with making informed decisions within the scope of continuously evolving systems. To cope with the increasing flexibility of customers, and their autonomous decision-making processes, determining newly established municipal energy-related infrastructure has become a challenge for utilities, which are struggling to develop suitable business models. Even though business portfolio decisions are already supported by energy system models, models only considering rational choices of economical drivers seem to be insufficient. Structural decisions of different market actors are often related to bounded rationality and thus are not fully rational. A combined analysis of sociological and technological dynamics might be necessary to evaluate new business models by providing insights into the interactions between the decision processes of market actors and the performance of the supply system. This research paper outlines a multi-model vision called IRPsim (Integrated Resource Planning and Simulation) including bounded and unbounded rationality modeling approaches. The techno-socio-economic model enables the determining of system impacts of behavior patterns of market actors on the business performance of the energy supply system. The mutual dependencies of the coupled models result in an interactive and dynamic energy model application for multi-year business portfolio assessment. The mixed-integer dynamic techno-economic optimization model IRPopt (Integrated Resource Planning and Optimization) represents an adequate starting point as a result of the novel actor-oriented multi-level framework. For the socioeconomic model IRPact (Integrated Resource Planning and Interaction), empirically grounded agent-based modeling turned out to be one of the most promising approaches as it allows for considering various influences on the adoption process on a micro level. Additionally, a large share of available applied research already deals with environmental and energy-related innovations.
Smart Markets für regionale Systemdienstleistungen: Entwicklung eines Marktdesigns
Sophia Kraft
No. 01/2018
Die Energiewende in Deutschland bringt große Veränderungen im Stromversorgungssystem mit sich. Auf der einen Seite wächst der Anteil erneuerbarer Energien, insbesondere im Verteilnetz. Auf der anderen Seite verlagern sich Verbrauchsschwerpunkte, beispielsweise durch Elektromobilität. Aufgrund von Einspeise- und Lastspitzen verschärfen sich lokale kritische Netzsituationen und der Bedarf an Systemflexibilität steigt. Gleichzeitig werden konventionelle Kraftwerke von den Erneuerbare-Energien-Anlagen zunehmend vom Netz verdrängt. Folglich können sie nicht mehr wie gewohnt die zur Systemstabilität notwendigen Systemdienstleistungen bereitstellen. Aus diesem Grund bedarf es in Zukunft zur Gewährleistung einer sicheren und stabilen Stromversorgung neuer Rahmenbedingungen hinsichtlich der vier Systemdienstleistungen: Frequenzhaltung, Spannungshaltung, Versorgungswiederaufbau und Betriebsführung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Frage zu klären, wie ein Smart Market-Konzept ausgestaltet sein muss, damit zur Aufrechterhaltung eines sicheren Stromversorgungssystems Anreize für netzdienliches Verhalten von regionalen Anbietern von Systemdienstleistungen gesetzt werden. Die Arbeit zeigt durch ihre Analyse, dass der Bedarf an Systemdienstleistungen insgesamt zunehmen wird. Dieser Bedarf kann zukünftig technisch durch eine alternative Anbieterstruktur gedeckt werden. Für die erforderliche Koordination zwischen Netz und Markt wird das Smart Market-Modell "Flexibilitätsplattform" entworfen. Auf Basis einer vollständig digitalisierten Netzinfrastruktur können über diese Webplattform netzdienliche Flexibilitäten - insbesondere aus unteren Spannungsebenen - bei absehbaren kritischen Netzsituationen gehandelt werden.
Retrieval Probabilities of Secondary Control Reserve within Systems with a High Share of Renewable Energies
Philipp Hanemann, Thomas Bruckner
No. 01/2016
In this paper, empirically determined retrieval probabilities for control power are investigated. Since there is a continuous need for balancing unscheduled deviations of supply and demand, control power is of very high importance for the stability of the power system. Systems that are characterized by a high share of intermittent energy feed-in are especially effected. Since the market conditions have an influence on bidding behavior, those who are participants in the balancing market have an interest in gaining information about the activation of control power. Though the magnitudes have been changing over the last years, there are clear time dependent patterns.
Ostdeutsche Städte auf dem Weg in die energieeffiziente urbane Moderne: Status quo und Entwicklungsmöglichkeiten bei der energetischen Gebäudesanierung. Beispielhafte Haushaltsbefragung einer Kreisstadt in Sachsen
Stefan Geyler, Carina Gleiche, Mart Verhoog, Thomas Völkner, Thomas Bruckner
No. 01/2015
In dem Bericht wurden die Ergebnisse einer schriftlichen Haushaltsbefragung vorgestellt, die in der Großen Kreisstadt Delitzsch – stellvertretend für kleine und mittlere Kommunen mit deutlichen demographischen Veränderungen – im Frühjahr 2010 durchgeführt wurde. Diese richtete sich an private Eigentümer von Wohnraum sowie an die Mieter der Stadt und diente der Bestandsaufnahme im Hinblick auf bauliche energetische Maßnahmen. Die schriftliche Befragung sollte die Informationsbasis zu Bestand und Entwicklungstendenzen bei Heizungsanlagen und Wärmedämmung maßgeblich verbessern und hierdurch die Grundlage für die Konzeptentwicklung zum kommunalen Energiemanagement legen. Mit Blick auf die Eigentümer von Wohnraum standen deren Heizungsanlagenbestand bzw. Dämmsituation sowie zukünftige Verbesserungspotentiale, Handlungsabsichten und technologische Präferenzen im Mittelpunkt. Die Fragen an die Mieter bezogen sich auf die Bedeutung, die diese als Nachfrager von Wohnraum den Dämmmaßnahmen an Mietswohnungen zumessen.