The increasing share of renewable energies in the power sector influences the economic viability of investments in new conventional power plants. Many studies have investigated these issues by considering power plant operation or the long-term development of the power plant fleet. However, power plant decommissioning, investment and operation are intrinsically linked. This doctoral thesis therefore presents a modelling framework for an integrated consideration of power plant decommissioning, investment and operation. In a case study focusing on Germany, the effects of the integration of renewable energies on power plant decommissioning, investment and operation are evaluated in the context of different assumptions regarding the remaining lifetime of nuclear power plants. With regard to the use of nuclear power, a phase-out scenario and a scenario with lifetime extension of nuclear power plants (by on average 12 years) are considered. The results show that static decommissioning (i.e. considering fixed technical lifetimes) underestimates the capacity available in the power sector in the scenario without lifetime extension since retrofit measures (versus decommissioning) are not taken into account. In contrast, capacity available in the case of nuclear lifetime extension is overestimated since mothballing (versus regular operation) is not considered. If the impact on decommissioning decisions of profit margins accrued during power plant operation are considered (“dynamic decommissioning”), the electricity price reduction effect due to a lifetime extension is reduced by more than half in comparison to static decommissioning. Scarcity situations do not differ significantly between the scenarios with and without lifetime extension with dynamic decommissioning; in contrast, there is a significantly higher need for imports without lifetime extension with static decommissioning. The case study demonstrates that further system flexibility is needed for the integration of renewable energies. It can be further concluded that the share of flexible power plants is higher with the phase-out of nuclear power plants. With regard to the decommissioning dynamics, the phase-out can be considered as beneficial for the economic viability of fossil power plants. Furthermore, the phase-out does not, overall, lead to environmental disadvantages in the medium term, but may be beneficial in the long run since lock-in effects are avoided. Further research is required with regard to the consideration of future flexibility options and a new market design. / Der steigende Anteil erneuerbarer Energien beeinflusst die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in neue konventionelle Kraftwerke. Zahlreiche Studien haben diese Aspekte in Bezug auf den Kraftwerksbetrieb oder die langfristige Entwicklung des Kraftwerksparks untersucht. Stilllegungen, Investitionen und Betrieb im Kraftwerkspark bedingen jedoch einander. Aus diesem Grund wird in dieser Doktorarbeit ein Modellierungsansatz für eine integrierte Betrachtung von Kraftwerksstilllegung, -investition und -betrieb vorgestellt. In einer Fallstudie für Deutschland werden die Auswirkungen einer Integration erneuerbarer Energien auf Kraftwerksstilllegung, -investition und -betrieb im Zusammenhang mit unterschiedlichen Annahmen über die Restlaufzeit von Kernkraftwerken untersucht. Bezogen auf die Nutzung der Kernenergie wird hierbei ein Ausstiegsszenario sowie ein Laufzeitverlängerungsszenario (Verlän-gerung der Laufzeit um durchschnittlich 12 Jahre) betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass die statische Stilllegung (d.h. die Betrachtung fester technischer Lebensdauern) im Fall eines Verzichts auf die Laufzeitverlängerung die im Kraftwerkspark verfügbare Leistung unterschätzt, da Retrofit-Maßnahmen (im Vergleich zur Stilllegung) nicht berücksichtigt werden. Die verfügbare Leistung im Falle einer Laufzeitverlängerung wird dagegen überschätzt, da die Möglichkeit der Kaltreserve (im Vergleich zum regulären Betrieb) vernachlässigt wird. Werden die Rückwirkungen der im Betrieb erwirtschaftbaren Deckungsbeiträge auf Stilllegungsentscheidungen (“dynamische Stilllegung”) betrachtet, so wird der strompreissenkende Effekt durch die Laufzeitverlängerung im Vergleich zur statischen Stilllegung mehr als halbiert. Knappheitssitutationen unterscheiden sich nicht wesentlich mit und ohne Laufzeitverlängerung im Fall der dynamischen Stilllegung, während bei statischer Stilllegung ohne Laufzeitzeitverlängerung ein deutlich größerer Importbedarf besteht. Die Fallstudie zeigt, dass weitere Systemflexibilitäten für die Integration erneuerbarer Energien benötigt werden. Der Anteil flexibler Kraftwerke ist größer im Fall des Kernenergieausstiegs. Der Kernenergieausstieg wirkt sich in Bezug auf die Stilllegungsdynamik positiv auf die Wirtschaftlichkeit fossiler Kraftwerke aus. Insgesamt führt der Kernenergieausstieg zu keinen mittelfristig nachteiligen Umwelteffekten, er kann sich jedoch langfristig positiv auswirken, da Lock-in-Effekte vermieden werden. Es besteht weiterer Forschungsbedarf in Bezug auf die Berücksichtigung künftiger Flexibilitätsoptionen und ein neues Marktdesign.

Die fortgeschrittene Phase der Energiewende ist, neben einer zunehmenden Notwendigkeit zur Systemintegration, vor allem geprägt durch das Zutage treten grundsätzlicher Richtungsentscheidungen – der Schwerpunkt verschiebt sich also vom ‚Ob‘ zum ‚Wie‘. Heutige Infrastrukturentscheidungen begründen dabei ganz unterschiedliche Energiezukünfte, welche wiederum über sozio-technische Pfadabhängigkeiten auf Dauer gestellt werden. Die Arbeit rückt zunächst die hierfür maßgeblichen Stellschrauben in den Vordergrund und beleuchtet deren wirtschaftliche und technische Grundlagen sowie die Bandbreite konkurrierender politischer Steuerungsoptionen. Auf dieser Datengrundlage wird im Rahmen einer Clusteranalyse die Aktualisierung des politikfeldspezifischen Akteurskoalitionsmodells vorgeschlagen. Im Mittelpunkt steht dabei die strukturbildende Unterscheidung zwischen einer eher zentralen und einer eher dezentralen Energiezukunft. Die so skizzierte ‚Landkarte der Energiewende‘ ist weiterhin eingebettet in eine Untersuchung des Energiediskurses auf Akteurs- und Medienebene sowie durch eine Politikfeldanalyse, in der aktuelle steuerungspolitische Problemstellungen und Handlungsmuster auf Basis technologischer Fallbeispiele beleuchtet werden. Die Arbeit ist ein Ergebnis der Forschung im interdisziplinären Boysen-TU Dresden Graduiertenkolleg „Nachhaltige Energiesysteme – Interdependenz von technischer Gestaltung und gesellschaftlicher Akzeptanz.“

<p>  </p> <p>Organic-inorganic halide perovskites are at the brink of commercialization as the next generation of light-absorbing materials for solar energy harvesting devices. Perovskites have large absorption coefficients, long charge-carrier lifetimes and diffusion lengths, and a tunable absorption spectrum. Furthermore, these materials can be low-temperature solution-processed, which transfers to low-cost manufacturing and cost-competitive products. The remarkable material properties of perovskites enable a broad product-market fit, encompassing traditional and new applications for solar technology. Perovskites can be deposited on flexible substrates for flexible solar cells, applied in thermochromic windows for power generation and building cooling, or tuned for tandem solar cell application to include in high-performance solar panels. However, perovskites are intrinsically unstable, which has so far prevented their commercialization. Despite large research efforts, including over two thousand publications per year, perovskite solar cells degrade in under one year of operation. In a saturated research field, new ideas are needed to inspire alternative approaches to solve the perovskite stability problem. In this dissertation, we detail research efforts surrounding the concept of a self-healing perovskite solar cell.</p> <p>     A self-healing perovskite solar cell can be classified with two distinctions: mechanically healing and molecularly healing. First, mechanically self-healing involves the material’s ability to recover its intrinsic properties after mechanical damage such as tares, lacerations, or cracking. This type of healing was unique to the organic polymer community and ultra-rare in semiconducting materials. By combining a self-healing polymer with perovskite material, we developed a self-healing semiconducting perovskite composite material which can heal using synergistic grain growth and solid-state diffusion processes at slightly elevated temperatures. The material is demonstrated in flexible solar cells with improved bending durability and a power conversion efficiency reaching 10%. The addition of fluidic polymer enables macroscopic perovskite material movement, which is otherwise brittle and rigid. The results inspire the use of polymer scaffolds for mechanically self-healing solar cells.</p> <p>     The second type of healing, molecular healing, involves healing defects within the rigid crystal domains resulting from ion migration. The same phenomenon which leads to device degradation, also assists the recovery of the device performance after resting the device in the dark. During device operation, perovskite ions diffuse in the perovskite lattice and accumulate at the device interfaces where they undergo chemical reactions or leave the perovskite layer, ultimately consuming the perovskite precursors. The photovoltaic performance can be recovered if irreversible degradation is limited. Ideally, degradation and recovery can match day and night cycling to dramatically extend the lifetime of perovskite solar cells. In this dissertation, we introduce the application of chalcogenide chemistry in the fabrication of perovskite solar cells to control the thin film crystallization process, ultimately to reduce defects in the perovskite bulk and introduce surface functionality which extends the device stability. This new strategy will help improve molecularly self-healing perovskite solar cell by reducing irreversible degradation. Lastly, we present a few other new ideas to inspire future research in perovskite solar cells and assist in the commercialization of the next generation of photovoltaics.</p>

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The goal of the thesis is firstly to get all the information about the initial state of solved block of flats, which is located on the street Merhautova 76/954 in Brno – Černá pole, in terms of constructions, energy consumption and initial state of heating system. In the second part of the thesis, where are discussed the possibilities of reduction of energy consumption, variant drafts of reduction of energy consumption and their financial costs and the choice of optimal variant. Third part deals with assement of solved block of flats in terms of sustainable built environment by using tool to rate buildings in terms of sustainable built environment - SBToolCZ, evaluation of possibility to use renewables. In the end are written summaries and recommendations.