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Kai Knausenberger

• Um Energiesysteme hinsichtlich minimaler Umweltwirkungen zu planen und zu optimieren, werden unter anderem technologiespezifische Daten von Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie benötigt. Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, eine solche Datengrundlage für Kleinwindenergieanlagen zu schaffen, um diese in ein ökobilanzbasiertes Energiesystemmodell zu integrieren. Teil dieser Datengrundlage sind Sachbilanzdaten einer Kleinwindenergieanlage, die mithilfe einer ökobilanziellen Untersuchung erzeugt werden. Mit einem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Skalierungsmodell lassen sich diese Sachbilanzdaten auf Kleinwindenergieanlagen unterschiedlicher Größe skalieren. Um auch Kosten als Kriterium im Energiesystemmodell zu berücksichtigen, werden die Investitions- und Betriebskosten der Anlage abgeschätzt. Mithilfe einer Ertragsprognose für einen gewählten Standort in Süddeutschland und der Wirkungsabschätzung werden über den Lebenszyklus einer Kleinwindenergieanlage entstehende Umweltwirkungen je erzeugter Energieeinheit analysiert und ausgewertet. Insbesondere in Bezug auf das Treibhauspotential und die Verknappung fossiler Energieträger zeigt die Energieerzeugung durch die Kleinwindenergieanlage Vorteile verglichen mit dem deutschen Strommix. Das Verknappungspotential von Mineralien und Metallen ist dagegen bei der Kleinwindenergieanlage um ein Vielfaches größer. Die Berechnung von Amortisationszeiten und Stromgestehungskosten erfolgt auf Basis der Investitions- und Betriebskosten und ermöglicht eine Einordnung der Wirtschaftlichkeit. Hierbei zeigt sich, dass die Stromgestehungskosten der betrachteten Kleinwindenergieanlage deutlich höher liegen als bei anderen etablierten erneuerbaren Energieerzeugern.
• To consider minimal environmental impacts in the planning process of energy systems, technology-specific data are required. The aim of this work is to create and provide the data basis on a small-scale wind turbine for the implementation in a life cycle assessment-based energy system model. The life cycle inventory that is created by the assessment on a small-scale wind turbine is part of the required data. With a scaling model developed in this work, these life cycle inventory data can be scaled for small-scale wind turbines of different sizes. In order to also consider minimal costs as a criterion in the energy system model, the investment and operating costs for the assessed wind turbine are estimated. Using a yield forecast for a selected location in southern Germany, the environmental impacts per unit of generated energy are evaluated using life cycle impact assessment. Compared to the German electricity mix, the energy generation with a small-scale wind turbine shows advantages regarding global warming potential and the depletion of fossil fuels. The depletion potential of minerals and metals, however, is multiple times greater for produced electricity by small-scale wind turbines in comparison with the electricity mix. The calculation of amortization times and levelized cost of energy are based on investment and operating expenses and enables to evaluate the economic feasibility of small-scale wind turbines. The levelized costs of electricity of small-scale wind turbines are significantly higher compared to other established renewable energy technologies.