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E-Book

Strategische Netzwerkgestaltung in der Prozessindustrie

Eine Untersuchung am Beispiel der Produktion von synthetischen Biokraftstoffen

AutorAnne Schatka
VerlagGabler Verlag
Erscheinungsjahr2011
Seitenanzahl272 Seiten
ISBN9783834967176
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis49,44 EUR
Anne Schatka entwickelt ein Planungstool zur integrierten Technologie-, Kapazitäts- und Standortplanung für die Produktion von synthetischen Biokraftstoffen.

Dr. Anne Schatka promovierte bei Prof. Dr. Thomas S. Spengler am Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion an der Technischen Universität Braunschweig.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort6
Vorwort8
Inhaltsübersicht10
Abbildungsverzeichnis17
Tabellenverzeichnis21
Abkürzungsverzeichnis24
Einheitenverzeichnis26
Symbolverzeichnis27
1 Einleitung33
1.1 Ausgangslage und Problemstellung33
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise35
2 Rahmenbedingungen der Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe38
2.1 Biogene und fossile flüssige Kraftstoffe38
2.1.1 Synthetische Kraftstoffe auf fossiler Rohstoffbasis40
2.1.2 Biokraftstoffe der ersten Generation41
2.1.3 Biokraftstoffe der zweiten Generation43
2.1.4 Weitere Biokraftstoffe44
2.2 Rahmenbedingungen im Kontext der Nachhaltigkeit45
2.2.1 Problembereiche fossile Energieträger und fossile Kraftstoffe45
2.2.2 Potenziale und Risiken biogener Energieträger und biogener Kraftstoffe49
2.2.3 Ökonomische Rahmenbedingungen von synthetischen Biokraftstoffen52
2.2.3.1 Biomassepotenzial für synthetische Biokraftstoffe52
2.2.3.2 Herstellkosten synthetischer Biokraftstoffe56
2.2.4 Ökologische Rahmenbedingungen von synthetischen Biokraftstoffen58
2.2.4.1 Zieldefinitionen bestehender Life Cycle Assessment Studien für Biokraftstoffe60
2.2.4.2 Erstellung von Sachbilanzen und Wirkungsabschätzungen für Biokraftstoffe61
2.2.4.3 Auswertung von Life Cycle Assessment Studien für Biokraftstoffe64
2.2.5 Soziale Rahmenbedingungen67
2.2.5.1 Soziale Wirkungen des Biomasseanbaus und der Biomassebereitstellung67
2.2.5.2 Soziale Wirkungen der Produktion und Nutzung synthetischer Biokraftstoffe70
2.2.6 Wesentliche Erkenntnisse hinsichtlich der nachhaltigen Produktion von synthetischen Biokraftstoffen73
2.3 Gesetzliche Rahmenbedingungen75
2.3.1 EU-Verordnung (EG) No 443/200975
2.3.2 Biokraftstoffquotengesetz (BioKraftQuG)76
2.3.3 Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung78
2.3.4 Schlussfolgerungen aus den rechtlichen Rahmenbedingungen für die Netzwerkgestaltung78
2.4 Verfahrenstechnische Rahmenbedingungen80
2.4.1 Biomassevorbehandlung81
2.4.2 Biomassevergasung83
2.4.3 Gasreinigung und -konditionierung85
2.4.4 Synthese89
2.4.5 Raffination92
2.4.6 Anlagenkonzepte93
2.4.7 Wesentliche Erkenntnisse der verfahrenstechnischen Rahmenbedingungen für die Netzwerkgestaltung95
2.5 Anforderungen an einen Planungsansatz zur Netzwerkgestaltung für die Produktion synthetischer Biokraftstoffe96
3 Methodische Ansätze zur Gestaltung von Produktionsnetzwerken in der Prozessindustrie100
3.1 Modellierung der Produktionsprozesse101
3.1.1 Verfahrenstechnische Modellierung der Produktionsprozesse101
3.1.1.1 Modellierung auf Grundlage empirischer Daten101
3.1.1.2 Flowsheeting Simulation103
3.1.2 Betriebswirtschaftliche Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse105
3.1.2.1 Betriebswirtschaftliche Input-Output Modelle106
3.1.2.2 Aktivitätsanalytische Stoffstrommodellierung110
3.1.3 Verzahnung verfahrenstechnischer und betriebswirtschaftlicher Produktionsmodelle112
3.1.4 Bewertung des Einsatzes von verfahrenstechnischen und betriebswirtschaftlichen Produktionsmodellen im Rahmen der Netzwerkg113
3.2 Standortplanung114
3.2.1 Standortplanungsmodelle115
3.2.2 Standortvorauswahl116
3.2.3 Planungsmodelle zur Netzwerkgestaltung für die Produktion synthetischer Biokraftstoffe121
3.2.3.1 Beschreibung der Planungsmodelle zur Netzwerkgestaltung für die Produktion von (synthetischen) Biokraftstoffen121
3.2.3.2 Zusammenfassende Bewertung der Planungsmodelle zur Netzwerkgestaltung für die Produktion von (synthetischen) Biokraftstoffen124
3.2.3.3 Modellierungsoptionen zur Erreichung der beschriebenen Anforderungen126
3.2.3.4 Lösungsverfahren130
3.2.4 Wesentliche Erkenntnisse für die Technologie, Kapazitätsund Standortplanung im Rahmen der Netzwerkgestaltung für synthetis132
3.3 Netzwerkgestaltung unter Unsicherheit133
3.3.1 Indirekte Berücksichtigung von Unsicherheiten134
3.3.2 Direkte Berücksichtigung von Unsicherheiten136
3.3.2.1 Risikoeinstellungen von Entscheidungsträgern im Rahmen der strategischen Planung138
3.3.2.2 Berücksichtigung der Risikoeinstellungen von Entscheidungsträgern in Ersatzzielfunktionen140
3.3.2.3 Berücksichtigung von Unsicherheiten und Risiken in den Nebenbedingungen143
3.3.3 Szenariotechnik144
3.3.4 Rollierende Planung145
3.3.5 Schlussfolgerungen für die Berücksichtigung von Unsicherheiten in der Netzwerkgestaltung für synthetische Biokraftstoffe147
3.4 Konzeption des Planungsansatzes zur Netzwerkgestaltung für die Produktion von synthetischen Biokraftstoffen148
4 Ausgestaltung des Planungsansatzes zur Netzwerkgestaltung für die Produktion von synthetischen Biokraftstoffen151
4.1 Verfahrenstechnische Modellierung am Beispiel der Vergasung von Biomasse151
4.1.1 Modellbeschreibung151
4.1.2 Simulationsergebnisse155
4.2 Betriebswirttschaftlichee Modellierrung und BBewertung dder Produkktionsprozeesse für diie Netzwerkgk estaltungg158
4.2.1 MModularisiierung der PProduktionsprozesse158
4.2.2.1 Schätzungen von Investitionen der Hauptkomponenten163
4.2.2.2 Zuschlagsfaktoren zur Bestimmung der Gesamtinvestition165
4.2.2 Investitionen der Produktionstechnologien161
4.2.2.1 Schätzungen von Investitionen der Hauptkomponenten163
4.2.2.2 Zuschlagsfaktoren zur Bestimmung der Gesamtinvestition165
4.2.3 Modellierung der betriebsbedingten Zahlungen167
4.2.3.1 Fixe betriebsbedingte Zahlungen167
4.2.3.2 Kapazitätsauslastungsabhängige Zahlungen168
4.3 Modell zur Technologie-, Kapazitätsund Standortplanung170
4.3.1 Nebenbedingungen172
4.3.1.1 Kapazitätsrestriktionen172
4.3.1.2 Massenbilanzen173
4.3.1.3 Variablendeklaration174
4.3.2 Zielfunktion175
4.4 Szenariobasierte Erweiterung des Planungsmodells177
4.4.1 Nebenbedingungen der szenariobasierten Erweiterung178
4.4.2 Zielfunktionen der szenariobasierten Erweiterung180
4.5 Komplexität des Planungsansatzes183
5 Fallstudien zur Gestaltung regionaler und überregionaler Produktionsnetzwerke für synthetischen Biodiesel186
5.1 Fallstudiendesign187
5.2 Entscheidungsrelevante Daten der Produktionsprozesse188
5.2.1 Produktionsprozesse188
5.2.2 Investitionen der Produktionstechnologien und fixe betriebsbedingte Zahlungen190
5.2.3 Kapazitätsauslastungsabhängige Zahlungen der Produktionsprozesse191
5.3 Regionale Fallstudie für Norddeutschland192
5.3.1 Datenermittlung193
5.3.1.1 Biomassebereitstellung194
5.3.1.2 Transport198
5.3.1.3 Nachfrage nach synthetischem Biodiesel199
5.3.2 Szenarienerstellung203
5.3.2.1 Ausprägungen der alternativen Deskriptoren203
5.3.2.2 Szenarien206
5.3.3 Modellanpassungen und Preprocessing207
5.3.3.1 Anpassungen des Planungsmodells207
5.3.3.2 Preprocessing213
5.3.3.3 Implementierung und Lösung des Planungsansatzes214
5.3.4 Ergebnisse215
5.4 Überregionale Fallstudie für Westeuropa221
5.4.1 Datenermittlung225
5.4.2 Szenarienerstellung235
5.4.3 Anpassungen des Planungsmodells237
5.4.4 Implementierung und Lösung des Planungsansatzes242
5.4.5 Ergebnisse242
5.5 Handlungsempfehlungen250
5.5.1 Handlungsempfehlungen an potenzielle Investoren251
5.5.2 Handlungsempfehlungen an umweltpolitische Entscheidungsträger254
6 Würdigung und Ausblick257
6.1 Würdigung des entwickelten Planungsansatzes257
6.2 Würdigung der Erkenntnisse und weiterer Anwendungsmöglichkeiten für industrielle Entscheidungsträger260
6.3 Würdigung der Erkenntnisse für politische Entscheidungsträger261
6.4 Ausblick auf weiteren Forschungsbedarf262
7 Zusammenfassung265
Literaturverzeichnis269
Rechtsverzeichnis291
Anhang292
A 1: Klassifikation von Modellen zur Netzwerkgestaltung293
A 2: Kapazitäten der betrachteten Raffinerien in Westeuropa299

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