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Im Projekt OPTUM wurde untersucht, welche Umweltentlastungen durch Elektrofahrzeuge in Zukunft erzielt werden könnten. Hierzu wurde ein integrativer Ansatz verfolgt, der neben der fahrzeugseitigen Betrachtung auch die Interaktionen mit dem Strommarkt berücksichtigt. Im Einzelnen fanden Analysen zu den folgenden zentralen Aspekten statt: Akzeptanz und Attraktivität von Elektrofahrzeugen, Marktpotenziale für Elektrofahrzeuge, Interaktion von Elektrofahrzeugen mit dem Stromsektor, CO2-Minderungspotenziale von Elektromobilität, Ökonomische Betrachtung der Speichermedien und Ressourceneffizienz des Systems Elektromobilität. In diesem Studientext werden die Forschungsergebnisse zur Frage nach der Attraktivität und Akzeptanz von Elektroautos vorgestellt. Dabei wird auf Ergebnisse aus zwei empirischen Untersuchungen eingegangen, die in OPTUM zur Ermittlung der Attraktivität und Akzeptanz von Elektrofahrzeugen durchgeführt wurden. Bei diesen Untersuchungen handelt es sich zum einen um eine qualitative Untersuchung mittels Fokusgruppen und zum anderen um eine standardisierte Erhebung, bei der NeuwagenkäuferInnen befragt wurden. Mit der standardisierten Befragung wurde eine Conjoint-Analyse zur Fahrzeugwahl gekoppelt, bei der sich die Befragten zwischen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, Plug-in-Hybrid-Antrieb und voll-elektrischem Antrieb entscheiden mussten. Die empirischen Analysen verdeutlichen, dass es ein erhebliches Akzeptanzpotenzial für die beiden Elektrofahrzeugkonzepte – Plug-in-Hybride und vollelektrische Fahrzeuge – gibt. Speziell für voll-elektrische Fahrzeuge existiert je nach Szenario und Fahrzeugklasse ein Akzeptanzpotenzial von 12 bis 25 Prozent. Des Weiteren liefern beide empirischen Erhebungen Hinweise, wie dieses Akzeptanzpotenzial ausgeschöpft oder gar vergrößert werden kann.
Dieser Text fasst eine Studie zusammen, die für das Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz verfasst wurde und sich mit dem Kundennutzen von Anlageberatung auseinandersetzt. Das erhebliche Potenzial von interessenskongruenter Anlageberatung wird aufgezeigt und die aktuell geringe Leistungstransparenz im Markt kritisiert. Es wird empfohlen, ein standardisiertes Vokabular für Depotrisiken einzuführen und den Zugang aller Anleger zu leicht verständlichen und vergleichbaren Informationen zu historischem Depotrisiko und historischer Deporendite sicherzustellen. Die Studie fokussiert auf Wertpapierberatung und damit zuvorderst auf jene Teilmenge von Verbrauchern, die über Anlagevermögen verfügen. Die Grundideen zu Leistungstransparenz und standardisiertem Risikovokabular lassen sich jedoch auch z.B. auf den Alterssicherungsmarkt übertragen.
Die Wechselwirkungen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) mit Eis in der Atmosphäre sind für viele umweltrelevante Aspekte von Interesse, dennoch gibt es bisher erst wenige Untersuchungen zu dieser Thematik.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Wechselwirkungen verschiedener VOCs mit Eis durch Kraftfeldrechnungen simuliert. Als Substanzen wurden das Keton Aceton, die Kohlenwasserstoffe Isopren und Mesitylen, die Alkohole Ethanol, tert-Butanol, 2-Methyl-3-buten-2-ol (MBO) und Perillylalkohol, die Ether Methyl-tert-butylether und Ethyl-tert-butylether (ETBE) sowie die Aldehyde Nonanal und Methacrolein ausgewählt.
Hierbei wurden sowohl die Adsorption an verschiedenen Oberflächen von hexagonalen Eis (Eis Ih) und von kubischem Eis (Eis Ic) als auch die Absorption in Eiskristallen und an den darin enthaltenen Linien- und Flächendefekten betrachtet. Für jedes VOC wurden die resultierenden Strukturen sowie die dazu gehörigen Enthalpien ermittelt und mittels Boltzmann-Statistik ausgewertet.
Für die Berechnung der Wechselwirkungen von VOC mit Eis wurde ein Kraftfeld entwickelt, das sowohl die Strukturen von Eis Ih und Eis Ic als auch die Strukturen der organischen Moleküle und ebenso die Wechselwirkungen zwischen Eis und organischem Molekül gut wiedergibt. Es basiert auf dem für organische Moleküle verwendeten DREIDING-Kraftfeld und wurde modifiziert mit Parametern für Wasser aus dem TIP5P-E-Kraftfeld. Das Kraftfeld wurde an Ab-initio-Rechnungen und experimentellen Daten validiert.
Die Simulationen erbrachten folgende Ergebnisse:
– Unpolare Kohlenwasserstoffe werden nur in geringem Maße an den Eisoberflächen adsorbiert; eine Absorption in die Eiskristalle ist energetisch noch wesentlich ungünstiger. Für diese Verbindungen ist der Austrag aus der Atmosphäre durch Wechselwirkungen mit der Eisphase daher nicht relevant.
– Sauerstoffhaltige Verbindungen werden an der Eisoberfläche gut adsorbiert. Zwischen dem VOC-Molekül und der Eisoberfläche bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen aus. Ihre Anzahl ist abhängig von der Art des Moleküls (Keton, Aldehyd, Ether oder Alkohol). Die Simulationen zeigen, dass die nasse Deposition durch Wechselwirkungen mit der Eisphase für diese Stoffe ein Austragsweg aus der Atmosphäre ist, der nicht vernachlässigt werden darf.
– Bei einem Einbau von VOC-Molekülen in den Eiskristall wird die Eisstruktur teilweise erheblich verzerrt. Je kleiner die VOC-Moleküle sind, desto geeigneter sind sie für einen Einbau in den Eiskristall; bei größeren Molekülen ist der Einbau aufgrund des sterischen Anspruchs behindert. Zunehmende Größe des Moleküls begünstigt andererseits die Adsorption.
Parallel zu den theoretischen Untersuchungen wurde eine Apparatur entwickelt, mit der sich die Ad- und die Absorption von VOCs beim Wachsen der Eiskristalle experimentell untersuchen lässt. Die Eiskristalle entstehen dabei unter kontrollierten Bedingungen und wachsen, wie in der Atmosphäre, durch Anlagerung von Wasserdampf. Gleichzeitig wird dem Wasserdampf eine definierte Menge an VOC zugegeben. Das entstehende Eis wurde mittels GC analysiert. Als alternatives Analyseverfahren zur Bestimmung von VOCs in Wasser wurde ein NMR-Verfahren entwickelt, das quantitative Messungen im dreistelligen ppm-Bereich erlaubt. Erste Untersuchungen an Eiskristallen, die in Gegenwart von ETBE erzeugt wurden, zeigten, dass dieses VOC − wie auch in den Simulationen vorhergesagt − überwiegend an der Oberfläche von Eis adsorbiert, und nicht in den Eiskristall eingebaut wird.
Für ETBE wurde im Rahmen dieser Arbeit zusätzlich die Kristallstruktur der alpha-Phase aus Röntgenpulverdaten durch Kristallstrukturvorhersage und Realraummethoden bestimmt. ETBE kristallisiert in der für organische Verbindungen sehr seltenen Raumgruppe C 2/m. Die experimentelle Kristallstruktur entspricht der von der Dichte her günstigsten, von der Gitterenergie her zweitgünstigsten vorhergesagten Kristallstruktur. Die Kristallstruktur eines zweiten VOCs, MBO, konnte ebenfalls aus Röntgenpulverdaten bestimmt werden, obwohl die Kristallstruktur drei symmetrieunabhängige Moleküle pro asymmetrischer Einheit enthält. Da sowohl ETBE als auch MBO bei Raumtemperatur flüssig sind, wurden beide für die Messungen bei tiefer Temperatur kristallisiert.
Die Kristallstrukturen dieser beiden VOCs können wiederum zur Simulation von sekundären organischen Aerosolen in der Atmosphäre genutzt werden.
Auch die Kristallstrukturen zweier weiterer Verbindungen konnten aus Röntgenpulverdaten bestimmt werden: zum einen die Strukturen des Trihydrates, des Monohydrates und des Anhydrates von Pigment Red 57:1 (C18H12CaN2O6S), dem wichtigsten industriellen Rotpigment, mit dem weltweit die Mehrheit aller Zeitungen und Zeitschriften gedruckt werden, zum anderen die Struktur des 2-Butanol-Hemisolvats von Methyl-(2R,3R)-2-{3-[amino(imino)methyl]benzyl}-3-{[4-(1-oxido-4-pyridinyl)benzoyl]¬amino}butanoat-hydrochlorid. Mit diesen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass Kristallstrukturen organischer Verbindungen aus Röntgenpulverdaten auch dann bestimmt werden können, wenn verschiedene Probleme kombiniert auftreten, z. B. schlecht kristalline Pulver, Textur, Solvate, Hydrate, Fehlordnung, funktionelle Gruppen mit vergleichbarer Streukraft, mehrere symmetrieunabhängige Moleküle, hohe Anzahl von Parametern bei der Strukturlösung etc.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen deutlich, dass die Wechselwirkungen zwischen sauerstoffhaltigen VOC-Molekülen und der Eisphase nicht vernachlässigt werden dürfen. Sie sollten in Simulationen der Atmosphäre berücksichtigt werden, um so Aussagen über Auswirkungen auf das Klima und andere umweltrelevante Aspekte zu verbessern.