Challenges and potential improvements of systems analyses for sector coupling: a discussion along the dimensions of socio-technical problems

This paper discusses the challenges of systems analysis for policy advice in the context of sector coupling along the three dimensions of socio-technical problems: control, change, and action. Research shows that the challenges of systems analyses increase significantly when considering sector coupling, both with respect to the choice of areas of investigation and with respect to the basic methods and practices of systems analysis for policy advice. In particular, social aspects and practical expertise need to be considered, results of different studies should ideally be combinable for reflexive meta-analyses, and analyses should focus on key messages.In diesem Beitrag werden Herausforderungen der Systemanalyse für die Politikberatung im Bereich der Sektorkopplung entlang der drei Dimensionen soziotechnischer Probleme diskutiert: Kontrolle, Veränderungsprozesse und Handlungen. Es zeigt sich, dass Herausforderungen von Systemanalysen unter Berücksichtigung der Sektorkopplung deutlich steigen, sowohl hinsichtlich der Wahl der Untersuchungsbereiche als auch hinsichtlich der grundlegenden Methoden und Praktiken der Systemanalyse zur Politikberatung. Insbesondere gesellschaftliche Aspekte und praktische Expertise müssen berücksichtigt werden, Ergebnisse verschiedener Studien sollten idealerweise für reflexive Metaanalysen kombinierbar sein und die Analysen sollten sich auf die wichtigsten Aussagen konzentrieren

Energiespeicher und alternative Energieausgleichsoptionen aus diversen systemischen Perspektiven

Die Herausforderungen sind groß: Bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien müssen zunehmend Differenzen zwischen Angebot und Nachfrage im elektrischen Netz ausgeglichen und kritische räumliche Distanzen überwunden werden, um eine sichere Elektrizitätsversorgung in Deutschland und Europa zu gewährleisten. Neben Energiespeichern können auch diverse andere Optionen eingesetzt werden, um Angebot und Nachfrage im Stromsektor auszugleichen. Ausgehend von den erwartbaren Herausforderungen und Anwendungsbereichen werden in diesem Beitrag die bereits heute absehbaren möglichen und teilweise konkurrierenden Optionen aus verschiedenen systemischen Perspektiven diskutiert. Dazu werden zunächst vorliegende technisch-ökonomische Szenarioanalysen untersucht und ihre Grenzen diskutiert. Danach wird eine erweiterte Bewertung der Zukunftsfähigkeit einiger relevanter Ausgleichsoptionen unter Umwelt-, Ressourcen- und gesellschaftlichen Aspekten vorgenommen.The challenges are big: In order to enable a safe and reliable energy supply in Germany and Europe with large shares of renewable energy, differences between supply and demand in the electrical grid have to be balanced as well as critical spatial distances need to be overcome. Beside storages, other diverse options can be used to stabilize supply and demand in the electricity sector. Based on expected challenges and areas of application this contribution discusses the already existing and partly competing options from different systemic perspectives. For this, assessments from technical-economic scenario-analyses are examined. Then, with the help of a framework of the assessment regarding future viability, several options and combinations with production facilities environmental aspects, resource use and societal aspects are analysed

Explaining the lack of dynamics in the diffusion of small stationary fuel cells

Using the reaction of hydrogen with oxygen to water in order to produce electricity and heat, promises a high electrical efficiency even in small devices which can be installed close to the consumer. This approach seems to be an impressive idea to contribute to a viable future energy supply under the restrictions of climate change policy. Major reasons currently hampering the diffusion of such technologies for house energy supply in Germany are analysed in this paper. The barriers revealed, include high production costs as well as economic and legal obstacles for installing the devices so that they can be operated in competition to central power plants, beside others in tenancies.fuel cell, diffusion processes, valuation of environmental effects, technological innovation

Amplified socio-technical problems in converging infrastructures: a novel topic for technology assessment?

Converging infrastructures illustrate the complexity of the processes involved in both operational sector coupling and socio-technical sector integration. What consequences of this development can technology impact research estimate today and what difficulties will arise in doing so? This article introduces the TATuP special topic as well as the individual contributions and also addresses socio-political aspects, beyond the usual questions of technical feasibility and efficiency: What strategies are developed to initiate and control comprehensive change? What are the mechanisms to maintain the ability to act despite great uncertainties for all those concerned with future converging infrastructures for energy, transport, and heating/cooling. The interdisciplinary approach to the topic focuses on three central "socio-technical problems" and gives a first insight into the conditions under which converging infrastructures emerge and what consequences these processes might have.Konvergierende Infrastrukturen verdeutlichen die Komplexität in Prozessen der operationalen Sektorkopplung sowie der soziotechnischen Sektorintegration. Welche Konsequenzen dieser Entwicklung kann die Technikfolgenforschung bereits jetzt abschätzen und welche Schwierigkeiten ergeben sich dabei? Dieser Artikel stellt das TATuP-Thema sowie die einzelnen Beiträge vor und stellt neben technischer Machbarkeit und Effizienz auch explorative Fragen nach gesellschaftspolitischen Aspekten: Welche Strategien sollen den umfassenden Wandel initiieren und kontrollieren? Welche Mechanismen erlauben Handlungsfähigkeit trotz großer Unsicherheiten für zukünftige Akteure konvergierender Infrastrukturen für Energie, Transport und Wärme/Kühlung? Der interdisziplinäre Ansatz orientiert sich an drei zentralen "soziotechnischen Problemen" und gibt einen ersten Einblick, unter welchen Bedingungen konvergierende Infrastrukturen entstehen und welche Konsequenzen diese Prozesse möglicherweise haben werden

Quantification of environmental damages as contribution to green accounting

Ziel dieser Arbeit ist es, ausgehend von vorhandenen Ansätzen, ein geschlossenes Konzept für die Berücksichtigung von Schäden durch die Schadstoffbelastung der Umwelt als Ergänzung von Volkswirtschaftlichen Gesamtrechnungen, sogenannten Umweltökonomischen Gesamtrechnungen (UGR), abzuleiten und dieses anhand der Umweltbelastung durch Luftschadstoffe und toxische Substanzen durchzuführen. Ausgehend von der Diskussion der beiden übergeordneten Ziele für eine umweltverträgliche wirtschaftliche Entwicklung, Effizienz und Nachhaltigkeit, werden zunächst Unterziele in Form von Prioritäten aufgestellt. Aus ihnen wird dann auf der Basis vorhandener Konzepte zu Indikatoren und UGR ein System von aggregierten Indikatoren entwickelt. Zur Berechnung der Indikatoren wird die Methodik des erweiterten Wirkungspfadansatzes vorgestellt. Neben der detaillierten Diskussion von Konzentrationswerten und Gesamtschäden für 1990 und 1998 erfolgt eine Analyse des zeitlichen und räumlichen Imports und Exports von Schäden sowie der Schäden, die durch unterschiedliche wirtschaftliche Aktivitäten in Deutschland entstehen. Zusätzlich werden mit Hilfe der Indikatoren die Nachhaltigkeit der wirtschaftlichen Entwicklung und die Effizienz definierter Umweltziele beispielhaft für das Jahr 2005 untersucht. Zur Demonstration der Anwendbarkeit der berechneten Ergebnisse im Rahmen von UGR werden unter anderem beispielhaft Korrekturen der Wirtschaftsindikatoren durchgeführt, wie sie von Projekten der Europäischen Kommission und Aktivitäten der Vereinten Nationen in diesem Bereich vorgeschlagen werden. Die ermittelten gesamten Schadenskosten für die Jahre 1990 und 1998 in den EU-15 Staaten und Deutschland betragen mehrere Prozent des jeweiligen Bruttoinlandsprodukts. Die Analyse des Jahres 2005 hat gezeigt, dass die politischen Ziele für 2010 größtenteils bereits in 2005 eingehalten werden können. In einigen Ländern sind effiziente Minderungen über die Einhaltung der Ziele hinaus möglich.The objective of this thesis is to develop a consistent concept for the consideration of impacts due to the pollution of the environment in order to supplement national accounting systems in a so-called green accounting framework and to apply the concept for air pollution and the dispersion of toxic substances. Based on a discussion of the two major aims for environmentally friendly economic development, efficiency and sustainability, first, subordinate aims are formulated as priorities. These are used together with a discussion of existing concepts for indicators and environmental accounting to develop a system of aggregated indicators. For the estimation of indicator values, the extended impact pathway approach is presented. Besides a detailed discussion of the concentration levels and damages for 1990 and 1998, an analysis of temporal and spatial import and export of damages as well as the amount of damages caused by different economic activities in Germany are assessed. Furthermore, the sustainability of the economic development and the efficiency of given environmental targets are analysed applying the indicators exemplarily for the year 2005. In order to demonstrate the applicability of the results within environmental accounts, among other things exemplary corrections of economic indicators are carried out following the proposals from European Commission projects and from activities of the United Nations in this area. The estimated total damage costs occurring in 1990 and 1998 within the EU-15 and Germany result to a few percent of the respective gross domestic product. The analysis of the year 2005 showed that in some countries political targets which were originally set for 2010 can already be reached in 2005. Furthermore, in some countries efficient reductions beyond the accomplishment of the targets are possible

Achieving transparency and robustness of regional energy scenarios by using morphological fields in inter- and transdisciplinary project groups

In order to analyse long-term viable solutions for future energy supply, transparent and robust energy scenarios are needed. These require including diverse expertise as well as thoroughly analysing the option space and considering stakeholders’ interests. We propose that using Morphological Fields in inter- and transdisciplinary project groups is appropriate and show how this can be translated into practice for the development of regional scenarios. Besides the technical tools developed to create scenarios, interactively visualise assumptions and allow for scenario variations, a combination of morphological fields is presented that includes the basic scenario definition with respect to main sustainability criteria together with the basic assumptions for each respective technology. The first usage of the methodology in the project EnAHRgie illustrates its applicability in practice