Entwicklung eines Modells zur Bepreisung der ökologischen Umweltauswirkungen von End-of-Life Optionen an Windkraftanlagen

Abstract

Mit dem hohen Gesamtvolumen der globalen Wirtschaftstätigkeit und dem hohen globalen Energie- und Ressourcenverbrauch gehen Probleme wie der Klimawandel und der Verlust der biologischen Vielfalt einher. Eine lineare Nutzung von Ressourcen verstärkt zusätzlich die Problematik der Ressourcenverknappung. Sehr massereiche Systeme wie Windkraftanlagen (WKA) sind besonders betroffen. Ein Lösungsansatz,den Ressourcenverlust und -verbrauch zu verringern, ist die Kreislaufwirtschaft und die Anwendung von End-of-Life (EoL) Optionen. Ein zentrales Problem entsteht beider Auswahl einer geeigneten EoL Option, da diese von einer Vielzahl von Entscheidungsfaktoren abhängen. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Modells zur Bepreisung der ökologischen Umweltauswirkungen von EoLOptionen an WKA. Durch dieses Modell sollen unterschiedliche EoL Optionen, welchesich auf Komponenten und Materialien von WKA beziehen, anhand ihrer ökologischenUmweltauswirkungen umfänglich und transparent evaluiert und verglichen werden.Das entwickelte Modell soll potenziellen Entscheidungsträgern als Entscheidungshilfe dienen, um die Produktions- und Verbrauchsentscheidungen in eine umweltfreundlichere Richtung zu lenken. Der Vorteil einer Bepreisung besteht darin,dass ökologische Umweltauswirkungen in einem standardisierten Geldwert ausgedrückt werden, wodurch diese instinktiv leichter zu verstehen sind. Die Basis dieser Arbeit stellt eine systematische Literaturrecherche (SLR) mit 4 Suchschwerpunkten in 3 Datenbanken dar. Aus einer Anzahl von 5.082 angezeigten Treffern wurden 85 relevante Literaturen identifiziert, welche mit Hilfe eines Bewertungssystems nach 6 Kategorien qualitativ bewertet wurden. Zusätzlich zur SLR wurde die Backward-and-Forward (BaF) Methode verwendet, wodurch weitere relevante Literaturen zur Beantwortung der Forschungsfragen identifiziert wurden. Mit Hilfe der Methode des Experteninterviews wurde die abschließende Evaluierung der Forschungsarbeit durchgeführt. Insgesamt wurden 4 Interviews mit Experten der Fachgebiete Energieerzeugung mittels WKA, Herstellung von WKA, Kreislaufwirtschaft und Finanzwirtschaft abgehalten. Das Ergebnis dieser Arbeit ist die Identifizierung der Ecocost / Value Ratio (EVR) Bepreisungsmethode, welche sich aus einer Menge von betrachteten Bepreisungsmethoden am besten zur Bepreisung der ökologischen Umweltauswirkungen von EoL Optionen an WKA anwenden lässt. DieEVR Bepreisungsmethode wurde anhand eines zuvor definierten Use Case und 6 entwickelten Vergleichskriterien ausgewählt. Der Use Case bezieht sich auf Modell und Hersteller-unspezifische On-Shore WKA, welche in Österreich errichtet wurden und nun einer Stilllegung unterzogen werden. Die qualitative Vorgehensweise dieser Forschungsarbeit, die Qualität der durchgeführten SLR sowie die Ergebnisse wurden abschließend durch die Experteninterviews validiert.

The high total volume of global economic activity and the high global consumption of energy and resources are accompanied by problems such as climate change and the loss of biodiversity. The linear use of resources also intensifies the problem of resourcescarcity. Very high-mass systems such as wind turbines are particularly affected. One approach to reducing resource loss and consumption is the circular economy and the use of end-of-life (EoL) options. A central problem arises when selecting a suitable EoL option, as this depends on a large number of decision factors. The main objective ofthis thesis is to develop a model for pricing the environmental impact of EoL optionson wind turbines. This model is intended to evaluate and compare different EoL options which relate to components and materials of wind turbines based on their ecological environmental impact comprehensively and transparently. The model developed is intended to serve as a decision-making aid for potential decision-makers to steer production and consumption decisions in a more environmentally friendly direction.The advantage of pricing is that ecological environmental impacts are expressed in a standardized monetary value, making them instinctively easier to understand. The basis of this work is a systematic literature review (SLR) with 4 search foci in 3 databases. From a total of 5.082 hits, 85 relevant literatures were identified, which were qualitatively evaluated according to 6 categories using a rating system. In addition to the SLR, the backward-and-forward (BaF) method was used to identify furtherrelevant literature to answer the research questions. The final evaluation of the research work was carried out using the expert interview method. A total of 4 interviews were held with experts in the fields of energy generation using wind turbines, windturbine production, circular economy and finance. The result of this work is the identification of the Ecocost / Value Ratio (EVR) pricing method. It can be best applied from a set of considered pricing methods to price the environmental impact of EoLoptions on wind turbines. This was selected based on a previously defined use case and 6 developed comparison criteria. The use case refers to model- and manufacturer unspecific on shore wind turbines that were erected in Austria and are now being decommissioned. The qualitative approach of this research work, the quality of the SLR carried out and the results were finally validated by the expert interviews.