In this paper we use the long-term empirical relationship among primary energy consumption, real income, physical capital, population and technology, obtained by averaged panel error correction models, to project the long-term primary energy consumption of 56 countries up to 2100. In forecasting long-term primary energy consumption, we work with four different Shared Socioeconomic Pathway Scenarios (SSPs) developed for the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) framework, assuming different challenges to adaptation and mitigation. We find that in all scenarios, China, the United States and India will be the largest energy consumers, while highly growing countries will also significantly contribute to energy use. We observe for most scenarios a sharp increase in global energy consumption, followed by a levelling-out and a decrease towards the second half of the century. The reasons behind this pattern are not only slower population growth, but also infrastructure saturation and increased total factor productivity. This means, as countries move towards more knowledge based societies, and higher energy efficiency, their primary energy usage is likely to decrease as a result. Global primary energy consumption is expected however to increase significantly in the coming decades, thus increasing the pressure on policy makers to cope with the questions of energy security and greenhouse gas mitigation at the same time. (authors' abstract) / Series: Department of Economics Working Paper Series

Universiẗat, Diss.--Leipzig, 2005.

Universiẗat, Diss.--Hohenheim, 1999.

Der Abwassersektor in Deutschland sieht sich mit zunehmend turbulentem Umfeld konfrontiert. Auf Grund der langen Nutzungsdauer ihrer Infrastruktur und ihrer Kapitalintensität ist die Abwasserwirtschaft durch hohe Fixkosten und durch ihre Anfälligkeit gegenüber Pfadabhängigkeiten charakterisiert. Dies zeigt sich besonders im Zusammenhang mit den Auswirkungen des demografischen Wandels in den letzten Jahren, in Folge dessen abnehmende Bevölkerungszahlen zu einem Verlust von Gebührenzahlern geführt haben. Zusätzlich wurde dieser Effekt durch einen beträchtlichen Rückgang der Wassernachfrage pro Kopf verstärkt. Die herkömmlichen Planungsansätze in der Siedlungsentwässerung basieren hauptsächlich auf Prognosen und Trendfortschreibungen und berücksichtigen somit nur unzureichend sich ändernde Rahmenbedingungen. Aus diesem Grund untersucht diese Dissertation inwiefern die geringe Anpassungsfähigkeit, die im Zusammenhang mit dem demografischen Wandel offensichtlich wurde, durch eine Stärkung der strategischen Planungskompetenzen, und speziell durch die Anwendung der Szenarioplanung, erhöht werden kann. Hierfür werden sowohl die prediktiven als auch die explorative Möglichkeiten der Szenarioplanung bewertet. Im ersten prediktiven Ansatz liegt der Fokus auf den spezifischen Auswirkungen des demografischen Wandels auf die Abwassergebühren. Der zweite explorative Ansatz basiert auf einer Kombination der Delphi-Technik mit der Szenarioplanung, in der die bedeutendsten zukünftigen Herausforderungen identifiziert und in vier Szenarien zusammengefasst werden.:1 FRAMEWORK OF THE CUMULATIVE DISSERTATION 7 2 JOURNAL ARTICLE I1: SZENARIOPLANUNG 23 3 JOURNAL ARTICLE I2: SZENARIOPLANUNG IM INTEGRIERTEN WASSERRESSOURCENMANAGMENT 27 4 JOURNAL ARTICLE P1: DER DEMOGRAFISCHE WANDEL ALS GEBÜHRENTREIBER IN DER SIEDLUNGSENTWÄSSERUNG 35 5 JOURNAL ARTICLE E1: NACHHALTIGE UNTERNEHMENSFÜHRUNG MIT DER DELPHI-METHODE 47 6 JOURNAL ARTICLE E2: REVIEW OF DELPHI-BASED SCENARIO STUDIES 51 7 JOURNAL ARTICLE E3: SCENARIOS FOR THE SANITATION SECTOR: A DELPHI-BASED APPROACH 67 8 CONCLUDING REMARKS 107 / The sanitation sector in Germany is challenged by an increasingly turbulent environment. Due to the long use-life of the infrastructure and its capital intensity, the sector is characterized by low rates of return, high fixed-costs and vulnerability to path dependency. This became particularly obvious in the last years within the context of demographic change, when a decreasing population led to the loss of fee payers, and was intensified by a considerable decline in the water demand per capita, which caused increasing wastewater fees. The traditional planning instruments in the sanitation sector rely mainly on forecasts and forward projections, while disregarding key dynamics of the surrounding political-legal, economic, societal, technological and environmental framework conditions. Therefore, this dissertation assesses if the low adaptive capacity of the sanitation sector, which became obvious with demographic change, can be enhanced by strengthening the long range planning competencies by means of scenario planning. The dissertation evaluates the possibilities of scenario planning as alternative planning instrument and explores the predictive as well as the explorative possibilities in two separate research streams. The predictive research stream analyzes the specific impacts of demographic change on wastewater fees. The focus lies on a short time horizon and one specific trend. The latter explorative research stream is addressed by a Delphi-based scenario study, in which the most relevant future challenges of the sanitation sector are identified and summarized in four scenarios.:1 FRAMEWORK OF THE CUMULATIVE DISSERTATION 7 2 JOURNAL ARTICLE I1: SZENARIOPLANUNG 23 3 JOURNAL ARTICLE I2: SZENARIOPLANUNG IM INTEGRIERTEN WASSERRESSOURCENMANAGMENT 27 4 JOURNAL ARTICLE P1: DER DEMOGRAFISCHE WANDEL ALS GEBÜHRENTREIBER IN DER SIEDLUNGSENTWÄSSERUNG 35 5 JOURNAL ARTICLE E1: NACHHALTIGE UNTERNEHMENSFÜHRUNG MIT DER DELPHI-METHODE 47 6 JOURNAL ARTICLE E2: REVIEW OF DELPHI-BASED SCENARIO STUDIES 51 7 JOURNAL ARTICLE E3: SCENARIOS FOR THE SANITATION SECTOR: A DELPHI-BASED APPROACH 67 8 CONCLUDING REMARKS 107

Die Studie untersucht, welche Chancen und Risiken Klimaschutzmaßnahmen für die sächsische Wirtschaft aufweisen. Die modellgestützte Szenarioanalyse der Studie zeigt positive wirtschaftliche Auswirkungen für Sachsen im Zusammenhang mit Klimaschutzmaßnahmen. Klimaschutzmaßnahmen bieten Chancen wie die Reduzierung von Importabhängigkeiten, erhöhte Investitionen und neue Geschäftsfelder. Die Veröffentlichung richtet sich an alle, die sich mit den volkswirtschaftlichen Auswirkungen von Klimaschutz beschäftigen. Redaktionsschluss: 10.11.2023

Die Dissertationsschrift führt im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen im Zusammenhang mit der Energiewende einen Perspektivwechsel hin zur gesellschaftlichen Berücksichtigung herbei. Bisherige Szenariostudien richteten ihren Fokus auf die technische Machbarkeit sowie einzelne Kosten- und Umweltaspekte, wie in der Voranalyse gezeigt wird. Die Gesellschaft spielt in diesem Fall eine sekundäre Rolle. Statt einer Berücksichtigung im vorab geschalteten Entscheidungsprozess werden so häufig erst im Anschluss Zeit und Aufwand in die nachgelagerte Überzeugung der Bevölkerung investiert. Der in der Arbeit verfolgte Ansatz setzt konsequent darauf, gesellschaftliche Präferenzen und Barrieren vorab in die Entscheidungsfindung einzubeziehen, damit Entscheidungen selbst nachhaltig Bestand haben. Dazu werden repräsentative Telefonbefragungen genutzt, mit denen einerseits die Präferenzen der Bevölkerung, andererseits die Grenzen der Akzeptanz in Form der Zahlungsbereitschaft ermittelt werden. Erst im Anschluss daran werden Szenariorechnungen durchgeführt, um energiepolitische Handlungsoptionen auch quantitativ bewerten zu können. Bei der anschließenden Gegenüberstellung von gesellschaftlichen Barrieren und Modellergebnissen werden jedoch auch die Grenzen dieses Ansatzes vor Augen geführt: So kann eine aus Bevölkerungsperspektive erwünschte Handlungsoption (hier der Braunkohleausstieg) auch an politischen und rechtlichen Schranken scheitern.

Für das Verbundprojekt EMTAL (Einzugsgebietsmanagement von Talsperren in Mittelgebirgslandschaften) wurden Methoden zur Klärung hydrologischer Fragen entwickelt. Das dafür gewählte Modell WaSiM-ETH kann den Abfluss im Untersuchungsgebiet gut reproduzieren und ist unter Verwendung physikalisch basierter Teilmodule auf ähnliche Einzugsgebiete übertragbar. Es kann in einer hohen Bandbreite zeitlicher und räumlicher Diskretisierung verwendet werden. Bei der Modellierung verschiedener Landnutzungsszenarien zeigen sich Grenzen im Prozessverständnis, der Parametrisierung bekannter oder vermuteter Prozessse und in der Darstellung verschiedener Prozesse durch das Modell. Innerhalb streng festgelegter Randbedingungen können aber plausible Ergebnisse erlangt werden. Zusätzlich wurden meteorologische Zeitreihen für die Niederschlag-Abfluss-Modellierung bis 2050 erstellt. Die Effekte von Klimaänderungen auf den Abfluss werden gut abgebildet. Die Grenzen der Modellierung liegen hier in erster Linie bei der Güte der Eingangsdaten aus den Klimaprognosen.

Im Rahmen von Sicherheitsanalysen kommen Szenarien zur Anwendung, die eine Verletzung der geologischen Barriereintegrität in einem Endlager beschreiben. Während bei der normalen Entwicklung eines Endlagers im Steinsalz von dem langzeitig sicheren Einschluss der radioaktiven Abfälle ausgegangen wird, beschreiben die Szenarien die sogenannte "gestörte" Entwicklung. Das Anhydritszenario hebt auf den Lösungszufluss entlang der Anhydritklüfte und die sich ergebenden Konsequenzen für den Isolationsbereich ab. Obwohl untertägige Untersuchungen gezeigt haben, dass die meisten geologischen Klüfte geschlossen bzw. mit Mineralisationen gefüllt waren, muss in der Störfallanalyse das Anhydritszenario betrachtet werden. Es ist deshalb unverzichtbar, im Rahmen der Integritätsbewertung der geologischen Barriere das gebirgsmechanisch-hydraulische Verhalten des Hauptanhydrits zu bewerten. Die Bedingungen für das Eintreten des Anhydritszenarios müssen untersucht und dafür standortunabhängige Methoden und Kriterien entwickelt werden. In der Arbeit werden die lithologisch-tektonischen Bedingungen untertägiger Hauptanhydritaufschlüsse in unterschiedlichen Salzbergwerken in Thüringen und Sachsen-Anhalt beschrieben und untereinander verglichen. In zwei Gruben in unterschiedlicher Teufe wurden die Spannungsänderungen und Konvergenzen bei der Auffahrung von 2 Messkammern im Hauptanhydrit ermittelt. Vergleichbare Untersuchungen fanden am Grauen Salzton statt, der über Strecken aufgeschlossen war. Unter Verwendung von Bohrkernen fanden umfangreiche Laborversuche zur Festigkeit, Deformierbarkeit und hydraulischen Dichtheit des Anhydrits und Salztons statt. Nach einer umfassenden Analyse der historischen Ereignisse am Staßfurter Sattel vor etwa 100 Jahren wurden die Voraussetzungen für einen Lösungszufluss bewertet und das Szenario nachgerechnet. Es stellte sich heraus, dass die minimale Druckeinspannung eine fundamentale Bedeutung für die hydraulische Integrität besitzt. Für die In-situ-Spannungsmessungen im Anhydrit und benachbarten Steinsalz wurde eine neue Hydrofrac-Messsonde mit seismoakustischer Rissortung gebaut sowie für die Bohrlochschlitzmessungen im Steinsalz eine neuartige Auswertebeziehung unter Berücksichtigung der Tangentialspannungsrelaxation am Bohrlochrand entwickelt. Weiterhin wurde eine einfach anwendbare Methode zur Bestimmung der Permeabilität aus instationären Druckstoßtests eingeführt. In Labortests an Gesteinswürfeln unter drei unterschiedlichen Hauptnormalspannungen konnten Kenntnisse zur Rissbildung und den hydraulischen Eigenschaften gewonnen und Kriterien für die Bewertung der Barrierenintegrität abgeleitet werden. Im Bergwerk Bernburg erfolgten auf dieser Basis In-situ-Tests zur Ermittlung der Rissausbreitung und dem damit verbundenen Fluidfluss unter konstanten Gebirgsspannungen sowie in Abhängigkeit von der Entfernung des Messortes zu einer Abbaufront. Für die abschließenden Schlussfolgerungen und die Festlegung übertragbarer Kriterien wurden ausgewählte Untersuchungen im Labor und in situ unter Verwendung des Fließgesetzes nach Darcy sowie des kubischen Fließgesetzes hydraulisch-mechanisch gekoppelt modelliert.

The 22Ne(p,γ)23Na reaction belongs to the catalytic neon-sodium cycle and has an important role in the explosive hydrogen burning. The neon-sodium cycle takes place at temperatures of T = 0:1 - 0:5GK and is assumed to occur in di erent astrophysical systems: e.g. in novae, in super novae of type Ia and during the shell-burning of red giant branch stars. The implications of 22Ne(p,γ)23Na and the neon-sodium cycle in a nova scenario have been studied by using the nuclear network code libnucnet at GSI in Darmstadt. A nova is an outburst of matter in a binary system consisting of a white dwarf and a red giant star. It is therefore a representative phenomenon for explosive hydrogen burning. For the calculation of the nucleosynthesis during the nova outburst, the code libnucnet requires the initial mass composition of the novae partners, the temperature and density pro les of the nova explosion and the thermonuclear reaction rates of the participating reactions. In the following, the code determined the ow and the nal atomic abundance in the neon-sodium cycle during the entire nova process. Additionally, the in uence of the temperature pro le of the novae outburst as well as the thermonuclear reaction rate of the 22Ne(p,γ)23Na reaction on the nal atomic abundance in the outburst has been studied. A characteristic measure for the reactions in astrophysical environments is the thermonuclear reaction rate. The reaction rate of 22Ne(p,γ)23Na has still strong uncertainties in the temperature range of T = 0:03-0:3 GK. These uncertainties are based on insu cient upper limits of the resonance strengths as well as the possible existence of tentative states that are populated in the energy range of Elabp = 30 - 300 keV. The research presented in this thesis is dedicated to the experimental study of the 22Ne(p,γ)23Na reaction for an improved determination of the thermonuclear reaction rate. Furthermore, the implications of 22Ne(p,γ)23Na and the neon-sodium-cycle in novae scenarios are discussed. The data taking has been performed at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy. This laboratory provides the LUNA facility (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics) for the measurement of small reaction cross sections. The LUNA facility includes a 400 kV ion accelerator, a windowless gas target system and a HPGe-detector. Based on the measurements of the 22Ne(p,γ)23Na reaction at LUNA, upper limits for the strengths of ve isolated resonances in the energy range of Elabp = 150 - 340 keV have been determined. For the nuclear resonance at Elabres = 186 keV, a positive resonance strength has been measured for the rst time in literature.

Für das Verbundprojekt EMTAL (Einzugsgebietsmanagement von Talsperren in Mittelgebirgslandschaften) wurden Methoden zur Klärung hydrologischer Fragen entwickelt. Das dafür gewählte Modell WaSiM-ETH kann den Abfluss im Untersuchungsgebiet gut reproduzieren und ist unter Verwendung physikalisch basierter Teilmodule auf ähnliche Einzugsgebiete übertragbar. Es kann in einer hohen Bandbreite zeitlicher und räumlicher Diskretisierung verwendet werden. Bei der Modellierung verschiedener Landnutzungsszenarien zeigen sich Grenzen im Prozessverständnis, der Parametrisierung bekannter oder vermuteter Prozessse und in der Darstellung verschiedener Prozesse durch das Modell. Innerhalb streng festgelegter Randbedingungen können aber plausible Ergebnisse erlangt werden. Zusätzlich wurden meteorologische Zeitreihen für die Niederschlag-Abfluss-Modellierung bis 2050 erstellt. Die Effekte von Klimaänderungen auf den Abfluss werden gut abgebildet. Die Grenzen der Modellierung liegen hier in erster Linie bei der Güte der Eingangsdaten aus den Klimaprognosen.