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When simulating and optimizing urban energy systems, the focus is usually on minimizing financial costs or greenhouse gas (GHG) emissions. As energy systems transition towards a growing share of renewable energy sources and technological complexity, environmental impacts that affect more than just GHG emissions, such as resource extractions, water and land use impacts or impacts on human health, are becoming increasingly relevant.
To address this gap, this thesis introduces an automated coupling procedure for energy system modeling (ESM) and life cycle assessment (LCA). The implementation includes general recommendations and a practical coupling of the Open Energy Modelling Framework (oemof) based Spreadsheet Energy System Model Generator (SESMG) with a suitable LCA software.
The LCA procedure involves goal and scope definition, inventory analysis, impact assessment, and interpretation. To adapt these steps to different energy system models, the LCA should be attributional, process-based and territorial. Further, the openLCA software by Green-Delta serves as a suitable soft-linking tool. The main challenge of the coupling procedure is the inventory analysis. Data collection faces limitations, reasoned by the commercialization and high maintenance efforts in open-source databases. After evaluating free databases, the Prozessorientierte Basisdaten für Umweltmanagement-Instrumente (ProBas) database of the Umweltbundesamt emerged as the most suitable choice for the coupling. However, also this database lacks traceability of datasets or compatibility with a comprehensive impact assessment.
A generalized framework for the LCA application of energy systems was developed. The framework is based on an ex-post LCA assessment that considers the combination of the two approaches within every step of the procedure. Main considerations of this framework include automatic calculations of the inventory analysis and the impact assessment for different energy technologies, as well as calculations summed up for all technologies of energy system scenarios. Further, technology mapping and data harmonization are essential considerations for the automatic coupling and double counting of impacts needs to be avoided.
Subsequently, the framework is realized with the adaption of the SESMG. Its database-independent realization allows compatibility with different databases in openLCA. For the selected ProBas database, the tool can be used with different available energy technologies. The use of unit processes is encouraged for data harmonization. Result interpretation of the LCA (in general or with the SESMG) should not solely focus on the absolute values of the impact categories, but rather on the comparative strengths among scenarios and technologies.
The successful application to a reference single-family building using the ProBas database revealed varied environmental impacts, in relation with a higher reduction in GHG emissions, with an increase of 11 % in terrestrial acidification impacts in the emission-optimized scenario. These findings emphasize a more comprehensive perspective on environmental impacts and provide a valuable validation of the developed methodology.
Future research should include the improvement of data harmonization, the inclusion of more datasets for a more customized analysis of energy systems and more applications. The coupled approach offers a promising avenue for gaining deeper insights into optimizing urban energy systems.
This study investigates the role of individual differences in channel choice and switching behavior in a multichannel environment using latent class analysis on data from 1512 customers. Psychographic variables from five domains (risk attitudes, cognitive ability, motivation, personality, and decision-making style) serve as covariates for multichannel customer behavior. We identify six segments that differ significantly on six psychographic variables (readiness to take risks, need for cognition, autotelic and instrumental need for touch, and rational and intuitive decision-making styles). The results advance the theory-building of multichannel customer behavior and present insights for proactively managing customer journeys of distinct segments.
Toward a notation for modeling value driver trees: Classification development and research agenda
(2024)
The energy demand of the residential sector contributed to about 29 % of Germany’s final energy consumption in 2020. For the planning and optimization of energy systems, an understanding of the temporal energy consumption is necessary. This paper discusses tools for estimating these load profiles. Load profiles for electricity, space heating and domestic hot water (DHW) are investigated. A total of ten tools were applied. It turns out that the selected load profiles are dependent on the field of application. Load profiles influence the results of energy system modeling and therefore it is important to differentiate load profile tools. Standardized load profiles are well suited when a large number of buildings are considered. Stochastic load profiles, behavioral load profiles and the reference load profiles are well suited for building-specific simulations. Physical load pro- files are well suited for single building models, but as soon as several buildings are considered, the input effort for a sufficient accuracy is high.
Präambel
Ausgangslage
Seit Einführung der Modellklausel im Jahr 2009 befindet sich die Logopädie als Gesundheitsfachberuf im Prozess der Akademisierung und Professionalisierung (Klotz, 2018). Dabei wird ein Wandel der einstigen Heilhilfsberufe zu Professionen angestrebt, „die in einem gesellschaftlich relevanten Problemfeld wissenschaftlich begründbare Leistungen erbringen“ (Klotz, 2018, S. 4). Wesentlicher Bestandteil einer solchen Professionalisierung ist eine akademische Ausbildung sowie wissenschaftlich fundiertes Spezialwissen.
Neben Aspekten der Weiterentwicklung der Ausbildung wurde schon 2012
der Auf- und Ausbau von Forschung als bedeutsame Herausforderung benannt (Gesundheitsforschungsrat, 2012). Dabei hob der Wissenschaftsrat (2012) die Sonderrolle der Logopädieforschung innerhalb der Therapiewissenschaft heraus, da enge Bezüge zu den traditionell universitären Disziplinen wie den Sprachwissenschaften oder der Neurolinguistik bestünden und damit bereits eine breite Forschungsbasis vorhanden sei. Auf der anderen Seite besteht für die Disziplinentwicklung der Logopädie/ Sprachtherapie die Herausforderung, dass dieser unterschiedliche Berufsgruppen wie LogopädInnen, SprachheilpädagogInnen, klinische LinguistInnen, PatholinguistInnen und weitere Berufsgruppen angehören.
Obwohl in der Praxis die gleichen Störungsbilder behandelt werden, ist
das Selbstverständnis nicht identisch: während in der Sprachheilpädagogik
die (sonder)pädagogische Ausrichtung wesentlich ist, ist die Logopädie
eher medizinisch orientiert und die klinische Linguistik sprachwissenschaftlich ausgerichtet. Grohnfeldt (2018) fordert dementsprechend eine weiterführende Diskussion zur Wissenschaftlichkeit in der Logopädie/ Sprachtherapie mit der Betonung einer eigenen, gemeinsamen Identitätsentwicklung.
Die HerausgerInnen dieses Tagungsbandes widmen sich seit 2019 dieser
Thematik und haben einen Diskurs zum forschungsmethodischen Grundverständnis in der Logopädie/Sprachtherapie angestoßen (Kohler, 2019 und 2021; Kohler et al. 2020a&b, 2021, 2022). Hintergrund ist die seit Jahren zunehmende Forderung nach evidenzbasiertem Arbeiten in der Logopädie/ Sprachtherapie. Dabei wird eine unreflektierte Übertragung der Ansprüche an Wirksamkeitsnachweise, wie sie im medizinischen Bereich vorzufinden sind, für die Logopädie/Sprachtherapie kritisch gesehen. Der sprachtherapeutische Alltag zeichnet sich nämlich durch stark individualisierte, komplexe Interventionen über einen längeren Zeitraum aus.
Zahlreiche Einflussfaktoren innerhalb und außerhalb der Therapie spielen für den Therapieerfolg eine bedeutsame Rolle und sollten somit in Wirksamkeitsstudien mit einfließen können. Stark kontrollierte Studien, wie sie in der Medizin als Goldstandard gelten, können nur bedingt Aussagen darüber bieten, wie wirksam eine Intervention im klinischen Alltag tatsächlich ist.
Für einen breiten Diskurs über die forschungsmethodische Ausrichtung
der Logopädie/Sprachtherapie initiierten die HerausgeberInnen 2022 ein
von der VW-Stiftung gefördertes, dreitägiges Symposium zum Thema
„Einzelfallorientierte Forschung in Sprachtherapie/Logopädie“. Ziel war es einerseits die bereits bestehende Expertise der 30 Teilnehmenden in diesem Forschungsfeld zusammenzuführen, methodische Bedarfe aufzudecken und ein gemeinsames Methodenverständnis für eine Evidenzbasierung in Logopädie/Sprachtherapie zu entwickeln. Das vorliegende Herausgabewerk spiegelt das Geschehen dieses Symposiums wider und versteht sich als Auftakt zu einem kontinuierlichen Diskurs. Der Wissenschaftsrat betonte 2023 erneut die Relevanz der Weiterentwicklung der Gesundheitsfachberufe als wissenschaftliche Disziplin (WR, S. 5-6) und konstatierte: «Wichtig für die Disziplinbildung sind insbesondere gemeinsame Forschungs- und Lehrgegenstände, Erkenntnisperspektiven sowie Methoden und Qualitätsstandards. In sozialer Hinsicht besteht eine Disziplin
aus einer Gemeinschaft von Expertinnen und Experten, die ihre Forschung auf das Gebiet der Disziplin konzentrieren und deren disziplinspezifische Kommunikation über Publikationen, Fachtagungen und Fachzeitschriften erfolgt.» (WR, S. 49). Damit sollte das Ziel verfolgt werden, eine eigenständige Disziplin der „Gesundheitsfachberufe“ und damit inbegriffen
der Logopädie/Sprachtherapie neben der Medizin und anderen Fächern
zu etablieren, um derer zu stärken. Zudem wurde die Logopädie im
Mai 2023 in das Portal «Kleine Fächer» des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) aufgenommen. Auch damit wird das Ziel verfolgt, die Logopädie/Sprachtherapie in der Hochschullandschaft sichtbarer zu machen.
Die Planung urbaner Energiesysteme wird durch die zunehmende Verbreitung sektorgekoppelter Technologien und neuer Verbrauchssektoren immer komplexer. Klassische Planungsmethoden kommen an ihre Grenzen. Die Energiesystemmodellierung (ESM) bietet eine Möglichkeit, ein Energiesystem hinsichtlich der Kosten und der Treibhausgas (THG)- Emissionen zu optimieren. Gleichzeitig ergibt sich aus der Energiewende und angestrebten THG-Neutralität ein akuter Handlungsbedarf. Dies gilt auch für die 1 500 Kasernen in Deutschland. Im Rahmen dieser Arbeit werden der bestehende Modellierungsprozess des Spreadsheet Energy System Model Generator (SESMG) erweitert, indem Herausforderungen der Modellierung und Optimierung von Kasernen identifiziert und Lösungsansätze hierzu entwickelt werden.
Diese Arbeit basiert auf der ESM einer realen Kaserne. Es kann das Urban District Upscaling Tool zur Erstellung der für den SESMG benötigten Modelldefinition verwendet werden. Die Open-Source Datenbank SESMG-Data, kann automatisch die benötigte Standard Parameter Tabelle mit zugehörigem Bericht generieren. Weiterhin wurde ein Energieaustauschmodell vorgestellt, das den Energieaustausch zwischen Kasernen eines Bilanzkreises ermöglicht. Ein Fokus liegt auf der Abbildung zukünftiger Ausbaupläne.
Dazu wurden kasernenspezifische Gebäudeprofile entwickelt, die gemittelte spezifische Energiebedarfe und weitere Parameter zur Berechnung der Wand-, Fenster-, und Dachfläche enthalten. Der spezifische Wärmebedarf kann durch einen Faktor an die Baualtersklasse angepasst werden. Mit Hilfe statistischer Kennwerte lässt sich ein geeignetes Standardlastprofil für verschiedene Gebäudeprofile auswählen. Zur Reduktion der Komponenten im Energiesystemoptimierungsmodell (ESOM) können die Dachflächenpotenziale von Photovoltaikanlagen zusammengefasst werden. Da Kasernen nur eine Bilanzgrenze besitzen, können zudem auch die Strombedarfe der einzelnen Gebäude zusammengefasst werden. Damit lassen sich gleichzeitig dezentrale Batteriespeicher als Komponente des ESOMs ausschließen. Die Potenzialflächen von Erdwärmepumpen können zusammengefasst werden, wobei Abstands- und Belastbarkeitsgrenzen eingehalten werden müssen.
Kasernen verfügen häufig über Bestandswärmenetze, die im ESOM gesondert berücksichtigt werden müssen. Um dieses Bestandswärmenetz abzubilden, können die Verteilleitungen manuell nachgezeichnet werden und in einer Vormodellierung mit dem SESMG mit geringeren Kosten angesetzt werden. Die in dieser Arbeit entwickelten Methoden sind allgemeingültig für Kasernen. Die Übertragbarkeit der kasernenspezifischen Gebäudeprofile ist aufgrund der unterschiedlichen Nutzung von Kasernen nur eingeschränkt möglich. Der bestehende Modellierungsprozess wurde um kasernenspezifische Prozessschritte erweitert und visualisiert. Zukünftige Modellierungen von Kasernen können zur Validierung der Ergebnisse und für weitere Anpassungen, wie z. B. die Erstellung einer kasernenspezifischen Datenbank, genutzt werden.