Schatka Strategische Netzwerkgestaltung in der Prozessindustrie

Eine Untersuchung am Beispiel der Produktion von synthetischen Biokraftstoffen
2011
ISBN: 978-3-8349-6717-6
Verlag: Betriebswirtschaftlicher Verlag Gabler
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 272 Seiten, eBook

Reihe: Produktion und Logistik

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.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Schatka, Anne

Inhaltsverzeichnis

1;Geleitwort;6
2;Vorwort;8
3;Inhaltsübersicht;10
4;Abbildungsverzeichnis;17
5;Tabellenverzeichnis;21
6;Abkürzungsverzeichnis;24
7;Einheitenverzeichnis;26
8;Symbolverzeichnis;27
9;1 Einleitung;33
9.1;1.1 Ausgangslage und Problemstellung;33
9.2;1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise;35
10;2 Rahmenbedingungen der Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe;38
10.1;2.1 Biogene und fossile flüssige Kraftstoffe;38
10.1.1;2.1.1 Synthetische Kraftstoffe auf fossiler Rohstoffbasis;40
10.1.2;2.1.2 Biokraftstoffe der ersten Generation;41
10.1.3;2.1.3 Biokraftstoffe der zweiten Generation;43
10.1.4;2.1.4 Weitere Biokraftstoffe;44
10.2;2.2 Rahmenbedingungen im Kontext der Nachhaltigkeit;45
10.2.1;2.2.1 Problembereiche fossile Energieträger und fossile Kraftstoffe;45
10.2.2;2.2.2 Potenziale und Risiken biogener Energieträger und biogener Kraftstoffe;49
10.2.3;2.2.3 Ökonomische Rahmenbedingungen von synthetischen Biokraftstoffen;52
10.2.3.1;2.2.3.1 Biomassepotenzial für synthetische Biokraftstoffe;52
10.2.3.2;2.2.3.2 Herstellkosten synthetischer Biokraftstoffe;56
10.2.4;2.2.4 Ökologische Rahmenbedingungen von synthetischen Biokraftstoffen;58
10.2.4.1;2.2.4.1 Zieldefinitionen bestehender Life Cycle Assessment Studien für Biokraftstoffe;60
10.2.4.2;2.2.4.2 Erstellung von Sachbilanzen und Wirkungsabschätzungen für Biokraftstoffe;61
10.2.4.3;2.2.4.3 Auswertung von Life Cycle Assessment Studien für Biokraftstoffe;64
10.2.5;2.2.5 Soziale Rahmenbedingungen;67
10.2.5.1;2.2.5.1 Soziale Wirkungen des Biomasseanbaus und der Biomassebereitstellung;67
10.2.5.2;2.2.5.2 Soziale Wirkungen der Produktion und Nutzung synthetischer Biokraftstoffe;70
10.2.6;2.2.6 Wesentliche Erkenntnisse hinsichtlich der nachhaltigen Produktion von synthetischen Biokraftstoffen;73
10.3;2.3 Gesetzliche Rahmenbedingungen;75
10.3.1;2.3.1 EU-Verordnung (EG) No 443/2009;75
10.3.2;2.3.2 Biokraftstoffquotengesetz (BioKraftQuG);76
10.3.3;2.3.3 Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung;78
10.3.4;2.3.4 Schlussfolgerungen aus den rechtlichen Rahmenbedingungen für die Netzwerkgestaltung;78
10.4;2.4 Verfahrenstechnische Rahmenbedingungen;80
10.4.1;2.4.1 Biomassevorbehandlung;81
10.4.2;2.4.2 Biomassevergasung;83
10.4.3;2.4.3 Gasreinigung und -konditionierung;85
10.4.4;2.4.4 Synthese;89
10.4.5;2.4.5 Raffination;92
10.4.6;2.4.6 Anlagenkonzepte;93
10.4.7;2.4.7 Wesentliche Erkenntnisse der verfahrenstechnischen Rahmenbedingungen für die Netzwerkgestaltung;95
10.5;2.5 Anforderungen an einen Planungsansatz zur Netzwerkgestaltung für die Produktion synthetischer Biokraftstoffe;96
11;3 Methodische Ansätze zur Gestaltung von Produktionsnetzwerken in der Prozessindustrie;100
11.1;3.1 Modellierung der Produktionsprozesse;101
11.1.1;3.1.1 Verfahrenstechnische Modellierung der Produktionsprozesse;101
11.1.1.1;3.1.1.1 Modellierung auf Grundlage empirischer Daten;101
11.1.1.2;3.1.1.2 Flowsheeting Simulation;103
11.1.2;3.1.2 Betriebswirtschaftliche Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse;105
11.1.2.1;3.1.2.1 Betriebswirtschaftliche Input-Output Modelle;106
11.1.2.2;3.1.2.2 Aktivitätsanalytische Stoffstrommodellierung;110
11.1.3;3.1.3 Verzahnung verfahrenstechnischer und betriebswirtschaftlicher Produktionsmodelle;112
11.1.4;3.1.4 Bewertung des Einsatzes von verfahrenstechnischen und betriebswirtschaftlichen Produktionsmodellen im Rahmen der Netzwerkg;113
11.2;3.2 Standortplanung;114
11.2.1;3.2.1 Standortplanungsmodelle;115
11.2.2;3.2.2 Standortvorauswahl;116
11.2.3;3.2.3 Planungsmodelle zur Netzwerkgestaltung für die Produktion synthetischer Biokraftstoffe;121
11.2.3.1;3.2.3.1 Beschreibung der Planungsmodelle zur Netzwerkgestaltung für die Produktion von (synthetischen) Biokraftstoffen;121
11.2.3.2;3.2.3.2 Zusammenfassende Bewertung der Planungsmodelle zur Netzwerkgestaltung für die Produktion von (synthetischen) Biokraftstoffen;124
11.2.3.3;3.2.3.3 Modellierungsoptionen zur Erreichung der beschriebenen Anforderungen;126
11.2.3.4;3.2.3.4 Lösungsverfahren;130
11.2.4;3.2.4 Wesentliche Erkenntnisse für die Technologie, Kapazitätsund Standortplanung im Rahmen der Netzwerkgestaltung für synthetis;132
11.3;3.3 Netzwerkgestaltung unter Unsicherheit;133
11.3.1;3.3.1 Indirekte Berücksichtigung von Unsicherheiten;134
11.3.2;3.3.2 Direkte Berücksichtigung von Unsicherheiten;136
11.3.2.1;3.3.2.1 Risikoeinstellungen von Entscheidungsträgern im Rahmen der strategischen Planung;138
11.3.2.2;3.3.2.2 Berücksichtigung der Risikoeinstellungen von Entscheidungsträgern in Ersatzzielfunktionen;140
11.3.2.3;3.3.2.3 Berücksichtigung von Unsicherheiten und Risiken in den Nebenbedingungen;143
11.3.3;3.3.3 Szenariotechnik;144
11.3.4;3.3.4 Rollierende Planung;145
11.3.5;3.3.5 Schlussfolgerungen für die Berücksichtigung von Unsicherheiten in der Netzwerkgestaltung für synthetische Biokraftstoffe;147
11.4;3.4 Konzeption des Planungsansatzes zur Netzwerkgestaltung für die Produktion von synthetischen Biokraftstoffen;148
12;4 Ausgestaltung des Planungsansatzes zur Netzwerkgestaltung für die Produktion von synthetischen Biokraftstoffen;151
12.1;4.1 Verfahrenstechnische Modellierung am Beispiel der Vergasung von Biomasse;151
12.1.1;4.1.1 Modellbeschreibung;151
12.1.2;4.1.2 Simulationsergebnisse;155
12.2;4.2 Betriebswirttschaftlichee Modellierrung und BBewertung dder Produkktionsprozeesse für diie Netzwerkgk estaltungg;158
12.2.1;4.2.1 MModularisiierung der PProduktionsprozesse;158
12.2.1.1;4.2.2.1 Schätzungen von Investitionen der Hauptkomponenten;163
12.2.1.2;4.2.2.2 Zuschlagsfaktoren zur Bestimmung der Gesamtinvestition;165
12.2.2;4.2.2 Investitionen der Produktionstechnologien;161
12.2.2.1;4.2.2.1 Schätzungen von Investitionen der Hauptkomponenten;163
12.2.2.2;4.2.2.2 Zuschlagsfaktoren zur Bestimmung der Gesamtinvestition;165
12.2.3;4.2.3 Modellierung der betriebsbedingten Zahlungen;167
12.2.3.1;4.2.3.1 Fixe betriebsbedingte Zahlungen;167
12.2.3.2;4.2.3.2 Kapazitätsauslastungsabhängige Zahlungen;168
12.3;4.3 Modell zur Technologie-, Kapazitätsund Standortplanung;170
12.3.1;4.3.1 Nebenbedingungen;172
12.3.1.1;4.3.1.1 Kapazitätsrestriktionen;172
12.3.1.2;4.3.1.2 Massenbilanzen;173
12.3.1.3;4.3.1.3 Variablendeklaration;174
12.3.2;4.3.2 Zielfunktion;175
12.4;4.4 Szenariobasierte Erweiterung des Planungsmodells;177
12.4.1;4.4.1 Nebenbedingungen der szenariobasierten Erweiterung;178
12.4.2;4.4.2 Zielfunktionen der szenariobasierten Erweiterung;180
12.5;4.5 Komplexität des Planungsansatzes;183
13;5 Fallstudien zur Gestaltung regionaler und überregionaler Produktionsnetzwerke für synthetischen Biodiesel;186
13.1;5.1 Fallstudiendesign;187
13.2;5.2 Entscheidungsrelevante Daten der Produktionsprozesse;188
13.2.1;5.2.1 Produktionsprozesse;188
13.2.2;5.2.2 Investitionen der Produktionstechnologien und fixe betriebsbedingte Zahlungen;190
13.2.3;5.2.3 Kapazitätsauslastungsabhängige Zahlungen der Produktionsprozesse;191
13.3;5.3 Regionale Fallstudie für Norddeutschland;192
13.3.1;5.3.1 Datenermittlung;193
13.3.1.1;5.3.1.1 Biomassebereitstellung;194
13.3.1.2;5.3.1.2 Transport;198
13.3.1.3;5.3.1.3 Nachfrage nach synthetischem Biodiesel;199
13.3.2;5.3.2 Szenarienerstellung;203
13.3.2.1;5.3.2.1 Ausprägungen der alternativen Deskriptoren;203
13.3.2.2;5.3.2.2 Szenarien;206
13.3.3;5.3.3 Modellanpassungen und Preprocessing;207
13.3.3.1;5.3.3.1 Anpassungen des Planungsmodells;207
13.3.3.2;5.3.3.2 Preprocessing;213
13.3.3.3;5.3.3.3 Implementierung und Lösung des Planungsansatzes;214
13.3.4;5.3.4 Ergebnisse;215
13.4;5.4 Überregionale Fallstudie für Westeuropa;221
13.4.1;5.4.1 Datenermittlung;225
13.4.2;5.4.2 Szenarienerstellung;235
13.4.3;5.4.3 Anpassungen des Planungsmodells;237
13.4.4;5.4.4 Implementierung und Lösung des Planungsansatzes;242
13.4.5;5.4.5 Ergebnisse;242
13.5;5.5 Handlungsempfehlungen;250
13.5.1;5.5.1 Handlungsempfehlungen an potenzielle Investoren;251
13.5.2;5.5.2 Handlungsempfehlungen an umweltpolitische Entscheidungsträger;254
14;6 Würdigung und Ausblick;257
14.1;6.1 Würdigung des entwickelten Planungsansatzes;257
14.2;6.2 Würdigung der Erkenntnisse und weiterer Anwendungsmöglichkeiten für industrielle Entscheidungsträger;260
14.3;6.3 Würdigung der Erkenntnisse für politische Entscheidungsträger;261
14.4;6.4 Ausblick auf weiteren Forschungsbedarf;262
15;7 Zusammenfassung;265
16;Literaturverzeichnis;269
17;Rechtsverzeichnis;291
18;Anhang;292
18.1;A 1: Klassifikation von Modellen zur Netzwerkgestaltung;293
18.2;A 2: Kapazitäten der betrachteten Raffinerien in Westeuropa;299

Über Autor(innen)

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