Im Bereich der Luftreinhaltung wurden in den vergangenen Jahrzehnten bereits große Erfolge erzielt. Doch sind für eine Reihe von Schadstoffen weitere Anstrengungen notwendig, um die als kritisch angesehenen Belastungsgrenzen (critical loads) einzuhalten. Auf UNECE- und EU-Ebene wurden deshalb in der EG-Richtlinie 2001/81/EG (sogenannte NEC-Richtlinie) nationale Obergrenzen in Form maximaler Jahresemissionshöchstmengen festgelegt. Diese bieten jedoch Spielraum für die Entscheidung, wo und wie die notwendigen Minderungen erzielt werden sollen.

Ausgehend von dieser Problemstellung wurde im Rahmen des otello-Projektes ein Nationales Integrated-Assessment-Modell (IAM) für Deutschland entwickelt, um politischen Entscheidungsträgern ein Werkzeug zur Bewertung umweltpolitischer Instrumente hinsichtlich ökologischer und gesamtwirtschaftlicher Auswirkungen zur Verfügung zu stellen. Betrachtungsgegenstand sind die Emissionen an SO₂, NO_x, PM und CO₂ in den Bereichen Industrie, Energieversorgung, Verkehr und Wohngebäude.

Das Modell ist simulationsbasiert und modular aufgebaut. Es koppelt ein übergreifendes geschlossenes dynamisches Input-Output-Modell (IOM) mit technologie-basierten bottom-up-Modellen der einzelnen Teilbereiche für Industrie & Energieversorgung, Wohngebäude sowie Verkehr.

• Im Industriebereich wird die Entstehung der Emissionen auf Ebene einzelner Betriebe unter Annahme mehrstufiger technischer Referenzprozesse beschrieben. Die Weiterentwicklung der eingesetzten Technologien wird durch einen akteursbasierten Ansatz abgebildet, der die Investitionsentscheidungen der Werke simuliert.
• Auch im Wohngebäudebereich werden Investitionsentscheidungen über die Sanierung der Wohngebäude akteursbasiert abgebildet, wobei mehrere Entscheidertypen unterschieden werden. Die Änderungen fließen in ein Wohngebäudebestandsmodell, auf dessen Basis Endenergieverbrauch und Emissionen berechnet werden.
• Der Verkehrsbereich setzt das Verkehrsmodell ASTRA ein, in dem u. a. durch ein Kohortenmodell die Entwicklung der Fahrzeugflotte simuliert wird. Es werden die Verkehrsträger Straße, Schiene, Schiff und Luftverkehr abgebildet.

Durch die Modellkopplung können sowohl Minderungsmaßnahmen in den Teilmodellen als auch Wechselwirkungen zwischen den Bereichen abgebildet und bewertet werden. Weiterhin sind die Ergebnisse aus verschiedenen Szenarios mittels einer multi-kriteriellen Bewertung aufzubereiten, um verschiedenen politischen Zielen Rechnung zu tragen und so geeignete Instrumentenbündel mit deren verbundenen Anreizen zu bewerten.

Projektbezogene Veröffentlichungen:

STENGEL, J. (2014): Akteursbasierte Simulation der energetischen Modernisierung des Wohngebäudebestands in Deutschland. Dissertation: Karlsruher Institut für Technologie, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe.

STENGEL, J.; UNHOLZER, M., HIETE, M.; LÜTZKENDORF, T.; SCHULTMANN, F. (2012): Teil III. - Wohngebäude. In BREUN, P.; COMES, T.; DOLL, C.; FRÖHLING, M.; HIETE, M.; ILSEN, R.; KRAIL, M.; LÜTZKENDORF, T.; SCHULTMANN, F.; STENGEL, J.; UNHOLZER, M.: National Integrated Assessment Modelling zur Bewertung umweltpolitischer Instrumente – Entwicklung des otello-Modellsystems und dessen Anwendung auf die Bundesrepublik Deutschland. Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, S. 225-345.

HIETE, M.; STENGEL, J.; SCHULTMANN F. (2011): Simulating energy demand and emissions of the residential building stock in Germany by taking occupant characteristics into account. In SB11 Helsinki World Sustainable Building Conference, Helsinki, 9 S.

BREUN, P.; COMES, T.; DOLL, C.; FRÖHLING, M.; HIETE, M.; ILSEN, R.; KRAIL, M.; LÜTZKENDORF, TH.; SCHULTMANN; F.; STENGEL, J.; UNHOLZER; M. (2011): otello - ein Nationales Integriertes Assessment Modell, Methodischer Ansatz und Ergebnisse, Endbericht zum Forschungsprojekt „Entwicklung eines integrierten, optimierenden Bewertungs- und Allokationsmodells für ein nationales Emissionsmanagement (otello)“ im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), 01UN0603, 401 S.

COMES, T.; DOLL, C.; FRÖHLING, M.; HIETE, M.; ILSEN, R.; KRAIL, M.; LÜTZKENDORF, T.; SCHULTMANN, F.; STENGEL, J.; UNHOLZER, M. (2010): Challenges for national clean air policy. Ökologisches Wirtschaften, 02/2010, S. 34-37.

COMES, T.; DOLL, C.; FRÖHLING, M.; HIETE, M.; ILSEN, R.; KRAIL, M.; LÜTZKENDORF, T.; SCHULTMANN, F.; STENGEL, J.; UNHOLZER, M. (2010): Supporting Clean Air Policy in Germany – the Integrated Assessment Model otello. In International Society for Ecological Economics Conference (ISEE 2010), Oldenburg und Bremen.