This paper examines the long-term relationship between primary energy consumption and other key macroeconomic variables, including real GDP, labour force, capital stock and technology, using a panel dataset for 64 countries over the period 1965-2009. Deploying panel error correction models, we find that there is a positive relationship running from physical capital, GDP, and population to primary energy consumption. We observe however a negative relationship between total factor productivity and primary energy usage. Significant differences arise in the magnitude of the cointegration coefficients, when we allow for differences in geopolitics and wealth levels. We also argue that inference on the basis of a single model without taking model uncertainty into account can lead to biased conclusions. Consequently, we address this problem by applying simple model averaging techniques to the estimated panel cointegration models. We find that tackling the uncertainty associated with selecting a single model with model averaging techniques leads to a more accurate representation of the link between energy consumption and the other macroeconomic variables, and to a significantly increased out-of-sample forecast performance. (authors' abstract) / Series: Department of Economics Working Paper Series

Univ., Habil.-Schr.--Linz, 2002.

No description available.

Aus der Einführung: "Werbung für elektrische Haushaltsgroßgeräte spielte für die Durchsetzung und breite Akzeptanz von Elektrizität in den Privathaushalten der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts eine wichtige Rolle. Diese ist in zahlreichen Studien zur Technisierung des Haushaltes beschrieben worden.1 Im Zeichen einerbreitenwirksamen Ökologisierung von Politik und Alltag seit den 1970er Jahren entwickelte sich in den darauf folgenden Jahrzehnten eine neue Verbindung von Energieversorgung und Hausgerätekonsum. Standen bis 1970 Argumente der Arbeitserleichterung und Zeitersparnis durch elektrische Hausgeräte im Vordergrund von Werbebemühungen, so wurde dies in einem bis zur Gegenwart andauernden Prozess durch Hinweise auf einen besonders geringen Stromverbrauch von Kühlschränken oder Waschmaschinen ergänzt. Das Fortschrittsversprechen eines vollelektrischen Haushaltes sollte unter ökologischen Vorzeichen neu verhandelt werden und im Fortschrittsversprechen eines energieeffizienten Haushaltes seinen heutigen Ausdruck finden."

Mineralischen Rohstoffe werden in vielen Industriezweigen verarbeitet. Hierbei ist der notwendige Energieeinsatz zur Zerkleinerung von Gestein von großer Bedeutung. In dieser Arbeit wurden die Mechanismen der spanenden Gesteinszerstörung sowie grundlegende Ansätze der schlagenden Zerstörung von Hartgestein untersucht. Dazu wurde ein Kleinkaliberbohrversuchsstand entwickelt und genutzt, um unterschiedliche Schneidstoffe im Kontakt mit Festgestein zu beproben. Die Beanspruchung der zum Einsatz kommenden Schneidmaterialien orientiert sich an realen spanenden Gesteinsbohrvorgängen und liefert eine hochaufgelöste Datenbasis für grobspanende Bohrverfahren. Weiterhin fanden Tests an einem Fallwerk statt, die zur Untersuchung dynamischer Belastungen auf Bohrmeißelinserts genutzt wurden. Die Experimente wurden durch Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera begleitet und veranschaulichen die Zerstörungsvorgänge in unterschiedlichen Gesteinen. Die Zerspanbarkeiten der Gesteine wurden hinsichtlich der spezifischen Energie, der Flächenpressungen auf die Schneiden und des Verschleißes der Schneidmaterialien bewertet. Vergleichende Bohrversuche mit einem neuen Schneidstoff wurden durchgeführt. Aus der Arbeit konnten Entwicklungstendenzen für den Einsatz neuer Materialien bei der Hartgesteinszerstörung herausgearbeitet werden. Die Untersuchung der Mechanismen bei der spanenden Zerstörung von Festgestein unter atmosphärischen Bedingungen stellt in Zusammenhang mit den Beurteilungskriterien für die Effizienz des Bohrvorganges eine Basis für die praktische Übertragbarkeit auf Anwendung in der Tiefbohrtechnik dar.

Decentralised power systems with a high portion of power generated from renewable energy sources and cogeneration units (CHP) are emerging worldwide. Optimising the energy usage of such systems is a difficult task as the stochastic fluctuations of generation from renewable sources, the coupling of electrical and thermal power generation by CHP and the time dependence of necessary storage devices require new approaches. Evolutionary algorithms are able to solve the optimisation task of the energy management. They use the principles of erroneous replication and cumulative selection that can be observed in biological processes, too. Very often recombination is included in the optimisation process. Using these quite simple principles the algorithm is able to explore difficult, large and high dimensional solution spaces. It will converge to the optimal solution in most of the cases quite fast, compared to other types of optimisation algorithms. At the example of an one dimensional replicator it is derived that the convergence speed in optimising convex functions increases by several orders of magnitude even after a few cycles compared to Monte-Carlo-simulation. For several types of equipment models are developed in this work. The cost to operate a given power system for a given time span is chosen as objective function. There is a variety of parameters (more than 15) that can be set in the algorithm. With quite extensive investigations it could be shown that the product of number of replicators and the number of calculated cycles has the most important influence on the quality of the solution but the calculation time is also proportional to this number. If there are reasonable values chosen for the remaining parameters the algorithm will find appropriate solutions in adequate time in most of the cases. Although a pure evolutionary algorithm will converge to a solution the convergence speed can be greatly enhanced by extending it to a hybrid algorithm. Grouping the replicators of the first cycle in suggestive regions of the solution space by an intelligent initialisation algorithm and repairing bad solutions by introducing a Lamarckian repair algorithm makes the optimisation converge fast to good optima. The algorithm was tested using data of several existing energy systems of different structure. To optimise the energy usage in a power system with 15 different types of units the required computation time is in the range of 15 minutes. The results of this work show that extended hybrid evolutionary algorithms are suitable for integrated optimisation of energy usage in combined local energy systems. They reach better results with the same or less effort than many other optimisation methods. The developed method of optimisation of energy usage can be applied in energy systems of small and large size and complexity as optimisation computations of energy systems on the island of Cape Clear, at FH Offenburg and in the Allgäu demonstrate.

Den globala situationen för person- och godstransporter visar att energianvändningen inom transportsektorn stadigt ökar och prognoser tyder på att den kommer att fördubblas till 2050. Den största ökningen förväntas ske i Asien där, Kina kommer att stå för över 12 % av den globala energianvändningen år 2050. Inom EU, Europeiska Unionen, stod personbilarna 2012 för över 81 % av passagerartransporterna räknat i antal passagerarkilometrar. Nya energieffektiva och miljövänliga transportlösningar behöver utvecklas. En lösning med spårtaxi kombinerar fördelarna med konventionella vägtransportsystem (flexibilitet, tillgänglighet och attraktivitet) och spårtransportsystem (säkerhet, kapacitet och miljövänlighet). I detta examensarbete undersöks energianvändningen för spårtaxi. Detta sker i form av en fallstudie. Spårtaxi är en automatiserad transporttjänst för direktresor utan väntetider (likt taxiservice) i ett nätverk med banor som kompletterar masstransportsystem. Fokus i studien ligger på att utvärdera fordonens energianvändning i drift. Målet är att identifiera relevanta parametrar som avgör energianvändningen samt deras bidrag till denna. Frågan om effektiv energianvändning besvaras med hjälp av en simuleringsmodell. Denna baseras på konceptet SkyCab och en bedömning av fordonets parametrar. En beräkning är utförd som utgör en referens för att sedan jämföras med 16 variationer av nyckelparametrar. Relationen till växhusgaser undersöks och utsläppen beräknas för olika elektricitetsblandningar. Ett andragradspolynom är framtaget för att beskriva fordonets gångmotstånd som inkluderar uppskattningar av vagnens rullmotstånd för små, pneumatiska däck på en raksträcka samt i doserade kurvor. Hjälpkraftens energianvändning uppskattas säsom motsvarande en liten elektrisk bil och är starkt beroende av passagerarnas komfortbehov och yttre (väder)förhållanden. Ett resultat är att rullmotståndet står för cirka 44 % av energianvändningen och hjälpkraften för 33 %. Båda är potentiella mål för effektivitetsförbättringar. Ändringar av accelerationsnivåer har liten betydelse för energianvändningen då det är en mindre del av energin som regenereras. En ökning av topphastigheten är ett effektivt sätt att minska restiden med förhållanderis liten ökning av energianvändningen. Förslag lämnas i studien hur man kan minska energianvändningen genom att förbättra fordonets och banans nyckelegenskaper. / he global situation of personal and freight transport shows that the energy demand for transportation steadily increases, and prognoses indicate that the energy usage will double until 2050. The largest growth rates are expected in Asia, and China in particular will account for over 12 % of global transport energy usage in 2050. Over 81 % of passenger transport in passenger kilometre was produced by passenger cars in 2012 in the European Union, and new energy eÿcient and environmental friendly solutions have to be developed.PRT (Personal Rapid Transit) systems combine the benefits of traditional road systems (flexibility, accessibility, attractiveness) and rail systems (safety, capacity, environmental friendliness). This MSc thesis investigates a concept by SkyCab AB as a case study, which o˙ers an automated, non-stop and on-demand transportation service in a dedicated network and is supposed to fill a gap between personal cars and public transport. The focus is put on the energy usage of the vehicles in the operational phase.The objective is to identify the relevant parameters that determine the energy usage and their contributions. This request is addressed by setting up a simulation model, based on the SkyCab concept and estimations of vehicle parameters. A reference calculation and 16 variations of key parameters are conducted. The relation to greenhouse gas emissions is investigated and emissions are calculated for di˙erent electricity mixes.A second-order polynomial of running resistance for the vehicle is determined, includ-ing estimations of rolling resistance of small pneumatic tyres on straight track and in superelevated curves. The auxiliary power is estimated for the SkyCab vehicle on basis of a small electric passenger car.For the reference case the energy for rolling resistance is approx. 44 % of the energy usage, and auxiliary energy contributes by 33 %. Both o˙er potential for eÿciency im-provement. The auxiliary power is strongly dependent on the passengers’ comfort needs and the ambient conditions. Changes of acceleration rates have low impact on the energy usage, since a smaller proportion of energy is regenerated. An increase in top speed is a suÿcient measure to reduce trip time with comparably low increase in energy usage. Finally, suggestions are proposed to reduce the energy usage by improving key properties of the vehicle and guideway. / Der weltweite Energiebedarf des Personen- und Gütertransports zeigt einen kontinuier-lichen Anstieg, und der Ausblick bis 2050 zeigt eine Verdopplung des gesamten Ener-giebedarfs. Die größten Zuwachsraten werden in Asien erwartet, und insbesondere China allein wird in 2050 über 12 % des weltweiten Energiebedarfs verzeichnen. Über 81 % aller Personenkilometer in der Europäischen Union in 2012 wurden mit dem persönlichen Auto-mobil durchgeführt, und ein Bedarf für energieeÿziente und umweltfreundliche Transport-möglichkeiten wird deutlich.PRT (Personal Rapid Transit) Systeme vereinen die Vorzüge von traditionellen straßenge-bundenen Transportsystemen (Flexibilität, Zugänglichkeit, Attraktivität) und Schien-ensystemen (Sicherheit, Kapazität, Umweltfreundlichkeit). Diese MSc Thesis untersucht das Transportkonzept von SkyCab AB als Fallstudie. Es bietet einen automatisierten, un-unterbrochenen und bedarfsgesteuerten Transportdienst auf einem exklusiven Netzwerk und soll so die Lücke zwischen dem persönlichen Automobil und ö˙entlichen Transport-mitteln schließen. Der Fokus wird dabei auf den Energieverbrauch des Fahrzeugs in der operativen Phase gelegt.Die Zielsetzung besteht in der Identifizierung und Quantifizierung der relevanten Para-meter, die den Energieverbrauch bestimmen. Zu diesem Zweck wird ein Simulationsmodell konfiguriert welches auf dem Konzept von SkyCab basiert und zusätzlich Abschätzungen von Fahrzeugparametern enthält. Eine Referenzberechnung und 16 Parametervariationen werden durchgeführt. Der Bezug zur Emission von Treibhausgasen wird für verschiedene Energiemixe hergestellt.Das Polynom zweiter Ordnung für den Fahrwiderstand wird aufgestellt, wobei Abschätzun-gen bezüglich des Rollwiderstands kleiner pneumatischer Reifen auf gerader Strecke und in überhöhten Kurven berücksichtigt werden. Die Zusatzleistung für das Konzeptfahrzeug wird auf Basis eines kleinen rein elektrischen Fahrzeugs abgeschätzt.Der Energieverbrauch in der Referenzsimulation für den Rollwiderstand beträgt ca. 44 % des Gesamtenergieverbrauchs, und die Zusatzenergie beläuft sich auf ca. 33 %. Beide Anteile bieten Potential zur Optimierung, und die Zusatzenergie ist stark abhängig von den Komfortbedürfnissen der Passagiere und den Umgebungsbedingungen. Variationen der Beschleunigungs- und Bremsraten haben einen geringen Einfluss auf den Energiever-brauch, da gleichzeitig ein kleinerer Anteil regeneriert wird. Eine Zunahme der Höchst-geschwindigkeit wirkt sich durch mehr regenerierte Energie vergleichsweise gering auf den bezogenen Energieverbrauch aus, reduziert jedoch die Fahrzeit merklich. Abschließend werden Potentiale von Schlüsselparametern zur Reduktion des Energieverbrauchs des Fahrzeugs und der Fahrbahn aufgedeckt.

More than half a century ago, R. B. Fuller wrote: “All of humanity now has the option to ‘make it’ successfully and sustainably, by virtue of our having minds, discovering principles and being able to employ these principles to do more with less” (Fuller 2019, p. 7).

The building energy (BE) management plays an essential role in urban sustainability and smart cities. Recently, the novel data science and data-driven technologies have shown significant progress in analyzing the energy consumption and energy demand datasets for a smarter energy management. The machine learning (ML) and deep learning (DL) methods and applications, in particular, have been promising for the advancement of accurate and high-performance energy models. The present study provides a comprehensive review of ML- and DL-based techniques applied for handling BE systems, and it further evaluates the performance of these techniques. Through a systematic review and a comprehensive taxonomy, the advances of ML and DL-based techniques are carefully investigated, and the promising models are introduced. According to the results obtained for energy demand forecasting, the hybrid and ensemble methods are located in the high-robustness range, SVM-based methods are located in good robustness limitation, ANN-based methods are located in medium-robustness limitation, and linear regression models are located in low-robustness limitations. On the other hand, for energy consumption forecasting, DL-based, hybrid, and ensemble-based models provided the highest robustness score. ANN, SVM, and single ML models provided good and medium robustness, and LR-based models provided a lower robustness score. In addition, for energy load forecasting, LR-based models provided the lower robustness score. The hybrid and ensemble-based models provided a higher robustness score. The DL-based and SVM-based techniques provided a good robustness score, and ANNbased techniques provided a medium robustness score.

The size reduction of transistors has been the main reason for a successful development of semiconductor integrated circuits over the last decades. Because of the physically limited downscaling of transistors, alternative technologies namely the information processing and nonvolatile resistive switches (also termed memristors) have come into focus. Memristors reveal a fast switching speed, long retention time, and stable endurance. Nonvolatile analog bipolar resistive switching with a considerable large On/Off ratio is reported in BiFeO3 (BFO)-based resistive switches. So far resistive switches are mainly applied in memory applications or logic operations. Given the excellent properties of BFO based memristors, the further exploration of functionalities for memristive devices is required. A new approach for hardware based cryptographic system was developed within the framework of this dissertation. By studying the power conversion efficiencies on BFO memristor at various harmonics, it has been shown that two sets of clearly distinguishable power ratios are achievable when the BFO memristor is set into high or into low resistance state. Thus, a BFO-based binary encoding system can be established. As an example the unrecoverable seizure information from encoded medical data suggests the proper functioning of the proposed encryption system. Aside from cryptographic functionality, the single pairing spike timing dependent plasticity (STDP) in BFO-based artificial synapses is demonstrated, which can be considered as the cornerstone for energy-efficient and fast hardware-based neuromorphic networks. In comparison to the biological driven realistic way, only single one pairing of pre- and postsynaptic spikes is applied to the BFO-based artificial synapse instead of 60-80 pairings. Thus, the learning time constant of STDP function can be reduced from 25 ms to 125 us. / In den letzten Jahrzehnten war die Größenreduktion von Transistoren einer der Hauptgründe für die Leistungssteigerung von integrierten Halbleiterschaltungen. Aufgrund des physikalisch beschränkten Skalierungspotentials, werden alternative Technologien für Halbleiterschaltungen entwickelt. Dazu zählen neuartige Widerstandsschalter, sogenannte Memristoren, welche wegen ihrer schnellen Schaltgeschwindigkeit, langen Speicherzeit und stabilen Haltbarkeit in den Fokus der Forschung gerückt sind. Das nichtflüchtige analoge bipolare Schalten des Widerstandwertes mit einem On/Off Verhältnis größer als 100 wurde in BiFeO 3 (BFO)-basierten Widerstands-schaltern beobachtet. Bisher wurden Widerstandsschalter hauptsächlich als Speicher oder in rekonfigurierbaren Logikschaltungen verwendet. Aufgrund der ausgezeichneten Eigenschaften von BFO-basierten Memristoren, ist die Untersuchung weiterer neuer Funktionalitäten vielversprechend. Als neuer Ansatz für ein Hardware-basiertes Kryptosystem wird in der vorliegenden Arbeit die Ausnutzung des Leistungsübertragungskoeffizienten in BFO Memristoren vorgeschlagen. Mit Hilfe der unterschiedlichen Oberschwingungen, welche von einem BFO Memristor im ON und OFF Zustand generiert werden, wurde ein Kryptosystem zum Kodieren binärer Daten entwickelt. Ein Test des Hardware-basierten Kryptosystems an Biodaten ergab, dass die kodierten Biodaten keine vorhersagbare Korrelation mehr enthielten. In der vorliegenden Arbeit wurden darüberhinaus BFO-basierte künstliche Synapsen mit einer Aktionspotentials-Intervall abhängigen Plastizität (STDP) für Einzelpulse entwickelt. Diese Einzelpuls-STDP legt den Grundstein für energieffiziente und schnelle neuromorphe Netzwerke mit künstlichen Synapsen. Im Vergleich zu biologischen Synapsen mit einer 60-80-Puls-STDP und einem Lernfenster auf der ms-Zeitskale, konnte das Lernfenster von BFO-basierten künstlichen Synapsen von 25 ms auf 125 μs reduziert werden. Solch ein schnelles Lernen ermöglicht auch die extreme Reduzierung des Leistungsverbrauchs in neuromorphen Netzwerken.