Constrained Quantum Systems as an Adiabatic Problem

We derive the effective Hamiltonian for a quantum system constrained to a submanifold (the constraint manifold) of configuration space (the ambient space) in the asymptotic limit where the restoring forces tend to infinity. In contrast to earlier works we consider at the same time the effects of variations in the constraining potential and the effects of interior and exterior geometry which appear at different energy scales and thus provide, for the first time, a complete picture ranging over all interesting energy scales. We show that the leading order contribution to the effective Hamiltonian is the adiabatic potential given by an eigenvalue of the confining potential well-known in the context of adiabatic quantum wave guides. At next to leading order we see effects from the variation of the normal eigenfunctions in form of a Berry connection. We apply our results to quantum wave guides and provide an example for the occurrence of a topological phase due to the geometry of a quantum wave circuit, i.e. a closed quantum wave guide.Comment: 19 pages, 4 figure

Effective Hamiltonians for Thin Dirichlet Tubes with Varying Cross-Section

We show how to translate recent results on effective Hamiltonians for quantum systems constrained to a submanifold by a sharply peaked potential to quantum systems on thin Dirichlet tubes. While the structure of the problem and the form of the effective Hamiltonian stays the same, the difficulties in the proofs are different.Comment: 6 pages, 1 figur

Rahmenszenarien: Entwicklung dreier Szenarien für mögliche Rahmenbedingungen in der Metropolregion Bremen-Oldenburg im Nordwesten im Jahr 2050

'nordwest2050' hat mit der „Roadmap of Change“ einen Fahrplan entwickelt, der Wege zu einer nachhaltigen, klimaangepassten und resilienten Metropolregion Bremen-Oldenburg bis zum Jahr 2050 beschreibt. In ihm sind Handlungsoptionen für regionale Akteure beschrieben, um dieses Ziel zu erreichen. Zu berücksichtigen sind dabei die externen Rahmenbedingungen, in denen sich die Region im Jahr 2050 bewegen wird. Aus diesem Grund hat 'nordwest2050' gemeinsam mit regionalen Akteuren so genannten Rahmenszenarien entwickelt, die mögliche Rahmenbedingungen für die Region im Jahre 2050 beschreiben und damit die 'Leitplanken' möglicher Entwicklungen für die Bereiche Energie, Ernährung, Hafen/Logistik sowie Regionalpolitik bilden. Zum Erstellen der Rahmenszenarien wurden in den Sektoren Energie, Ernährung/Landwirtschaft, Hafen/Logistik und Regionalpolitik die jeweils wichtigsten Einflussfaktoren identifiziert. Aus diesen wurden drei konsistente Szenarien erarbeitet, die eine mögliche Welt im Jahr 2050 beschreiben: Regionalisierte Welt, Nachhaltige Globalisierung, Ungebremste Globalisierung

Technical assistance to assess the potential of renewable liquid and gaseous transport fuels of non-biological origin (RFNBOs) as well as recycled carbon fuels (RCFs), to establish a methodology to determine the share of renewable energy from RFNBOs as well as to develop a framework on additionality in the transport sector

This report is a summary of the work conducted in Task 1 of the technical assistance to assess the potential of renewable fuels of non-biological origin (RFNBOs) and recycled carbon fuels (RCFs) to establish a methodology to determine the share of renewable energy from RFNBOs as well as to develop a framework on additionality in the transport sector. The goal of Task 1 within the entire project was the assessment of the deployment potential of RFNBOs and RCFs over the period from 2020 to 2050 in the EU transport sector. All relevant transport sub-sectors and modalities are considered: road transport, maritime and inland shipping, aviation, and railway. Furthermore, the competition for RFNBOs and RCFs between the transport sectors and other sectors and applications of RFNBOs is considered. A central result is the potential gross final consumption of RFNBOs and RCFs that would count towards the RES target in the transport sector. In addition, the needed resources and the arising costs for this deployment as well as the impacts on greenhouse gas emissions and local environments are analyzed. Finally, barriers to the deployment and options to overcome these are outlined

Towards Resilient Energy Systems!

Ziel des Projekts RESYSTRA – Resiliente Gestaltung der Energiesysteme am Beispiel der Transformationsoptionen „EE-Methan-System“ und „Regionale Selbstversorgung“ war ein besseres Verständnis der Erfolgsfaktoren gerichteter Transformationen des Energiesystems herauszuarbeiten. Diese Faktoren wurden im Rahmen eines erweiterten Modells der Innovationssysteme im Bereich der Energieversorgung in Deutschland mit Bezug auf konkrete Akteure und deren Einflussmöglichkeiten dargestellt. http://www.resystra.de

Wirkung der Maßnahmen der Bundesregierung innerhalb der Zielarchitektur zum Umbau der Energieversorgung

Um die weitere Entwicklung der Energiewende zu gestalten, wurde mit dem Ersten Fortschrittsbericht zur Energiewende eine Strukturierung der verschiedenen Energiewendeziele nach Sektoren und Kategorien vorgenommen und in eine Hierarchie nach Strategie- und Steuerungsebene gebracht. Diese Strukturierung der Ziele wird in dieser Studie (und auch darüber hinaus) als Zielarchitektur bezeichnet. In der vorliegenden Studie werden die Wirkungen der Instrumente innerhalb der Zielarchitektur und ihr Zusammenspiel zur Erreichung der energiepolitischen Ziele analysiert. Auf Basis der erzielten Ergebnisse wird die Zielarchitektur im Hinblick auf die Erreichung der energie- und klimapolitischen Ziele sowie einer weiteren Optimierung der Energiewende hin untersucht. Dabei sollen insbesondere anhand der beiden Leitkriterien Kosteneffizienz und Systemintegration mögliche Korridore für Steuerungsziele wie auch Flexibilisierungsoptionen der Ziele identifiziert werden

Sektorale Roadmap Energie: Handlungspfade und Handlungsempfehlungen auf dem Weg zu einer klimaangepassten und resilienten Metropolregion Bremen-Oldenburg im Nordwesten

Die sektorale Roadmap Energie gibt Empfehlungen und zeigt Handlungsoptionen auf, die zu einer klimaangepassten und resilienten Entwicklung des Energiesystems in der Metropolregion Bremen-Oldenburg beitragen, und soll so als ein Wegweiser für die Umgestaltung des regionalen Energiesystems im Kontext der Energiewende und Klimawandel dienen. Die Roadmap beschreibt die langfristige Zielperspektive für die Entwicklung des regionalen Energiesystems, nennt die wesentliche Hindernisse und zu erwartenden Zielkonflikte auf dem Weg dorthin und identifiziert mögliche Änderungen der relevanten Rahmenbedingungen. Daraus ergeben sich Handlungsempfehlungen an die Akteure des regionalen Energiesystems

Zusammenfassung des Ansatzes, Ablaufs und der Resultate der Dynamischen Modellierung im Rahmen von 'nordwest2050'

Eine mögliche Anpassung an den Klimawandel erfordert Wissen über potenzielle technische, soziale, ökonomische und ökologische Rahmenbedingungen in der Zukunft. Das Wechselspiel all dieser Bedingungen, deren Evolution und deren Verhältnis zur Gegenwart erschweren es häufig, heute Entscheidungen vorzubereiten oder zu treffen, die zukünftig wünschenswerte Resultate hervorbringen. Dynamische Modellierung ist eine Vorgehensweise, die einzelne Sachverhalte komplexer Systeme miteinander in Beziehung setzt, deren potenzielle Entwicklungen aufzeigt und damit eine Basis für die Analyse von Systeminterventionen bietet. In der Regel werden die Dynamiken einzelner Teilsysteme in mathematischer Form im Rahmen eines Computermodells dargestellt und miteinander in Verbindung gesetzt. In ‚nordwest2050‘ wurde die dynamische Modellierung für die Frage eingesetzt, wie sich der Energiesektor (Strom-, Fern- und Nahwärmeversorgung) und die Nahrungsmittelwirtschaft (Landwirtschaft und Tierzucht) unter alternativen Klimabedingungen entwickeln und wie sich diese Entwicklungen gegenseitig beeinflussen