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Der NaWis-Verbund verstärkt seine Bestrebungen, die gesellschaftlichen Wirkungen von transformativer Forschung abzubilden. Damit soll auch die Qualität der Forschungsarbeiten gesichert werden. Die bei der Impact-Messung zur Anwendung kommenden Ansätze unterscheiden sich bislang grundsätzlich. Der vorliegende Beitrag skizziert den Zugang des Wuppertal Instituts für Klima, Umwelt, Energie.
Footprint calculators are efficient tools to monitor the environmental impact of private consumption. We present the results of an analysis of data entered into an online Material Footprint calculator undertaken to identify the socioeconomic drivers of the Material Footprint in different areas of consumption, from housing to holidaymaking. We developed regression models to reveal (1) the impact of socioeconomic characteristics on Material Footprints of private households and (2) correlations between the components of Material Footprints for different arrays of consumption. Our results show that an increasing Material Footprint in one array of consumption comes with an increasing Material Footprint in all other arrays, with the exception of housing and holidaymaking. The socioeconomic characteristics of users have a significant impact on their Material Footprints. However, this impact varies by the array of consumption. Households only exhibit generally bigger Material Footprints as a result of higher incomes and larger dwellings. We conclude that indicators which strive to monitor resource efficiency should survey disaggregated data in order to classify the resource use to different population groups and arrays of consumption.
How can existing national climate policy instruments contribute to ETS development? : Final report
(2019)
Before introducing an emissions trading system, jurisdictions have to consider the ex-isting energy and climate policy framework. This report seeks to analyse and evaluate non-ETS climate policy instruments, such as carbon taxes or green certificate trading schemes, regarding their suitability to serve as a basis for establishing emission trading systems. There is a general assessment of prototypical policy instruments. Besides, the report contains insights from case studies in India and Mexico. The report is meant to inform ETS development by showing how existing policy instruments could contribute to this process and by illustrating how non-ETS policy instruments could coexist with an emissions trading system, allowing for an effective policy mix.
Green Information Systems in general, and footprint calculators in particular, are promising feedback tools to assist people in adopting sustainable behaviour. Therefore, a Material Footprint model for use in an online footprint calculator was developed by identifying the most important predictors of the Material Footprint of the calculator's users. By means of statistical learning, the analysis revealed that 22 of the 95 predictors identified accounted for 74% of the variance in Material Footprints. Ten predictors out of the 95, mainly from the mobility domain, were capable of showing a prediction accuracy of 61%. The authors conclude that 22 predictors from the areas of mobility, housing and nutrition, as well as sociodemographic information, accurately predict a person's Material Footprint. The short and concise Material Footprint model may help developers and researchers to enhance their information systems with additional items while ensuring the data quality of such applications.
Global climate
(2019)
The twenty-third Conference of the Parties (COP-23) of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) was held in Bonn on 6-17 November 2017, under the presidency of Fiji. COP-23 focused, in particular, on developing rules to implement the 2015 Paris Agreement and on raising ambition for climate protection. Since this was the first "Oceanic" COP, special attention was given to supporting the countries of the Global South in their efforts to reduce emissions, adapt to climate change, and deal with the unavoidable impacts of climate change. This article summarizes the main developments and results of COP-23.
The transformation of cities towards sustainable and inclusive development is a key objective of the New Urban Agenda (United Nations 2017). Transport infrastructure is a critical factor in shaping cities, determining the energy intensity of mobility and providing access to essential social and economic opportunities. The sector also plays an important role in global climate change mitigation strategies, as it currently accounts for about 23% of global energy-related greenhouse gas emissions (IPCC 2014).
There is substantial potential to improve urban access, air quality, safety and the quality of life in cities along with reducing Greenhouse Gas Emissions if an integrated policy approach is applied that combines all intervention areas for transport policy and involves all levels of government. A package that achieves low-carbon transport and fosters sustainable developed includes avoided journeys through compact urban design and shifts to more efficient modes of transport, uptake of improved vehicle and engine performance technologies, low-carbon fuels, investments in related infrastructure, and changes in the built environment. From a governance perspective, all relevant political institutions at the local and national level need to be involved in the coalition building along with key societal actors, such as unions, industry and civil society organisations. Bringing the policy objectives of these actors together with an integrated policy package is a vital step towards a low-carbon, sustainable mobility system.
Policy design and governance are critically interlinked as the ability of institutions to find a political consensus and to maintain policy stability heavily influences the success of measures to shape the transformation pathway towards sustainable mobility. This thesis aims to analyse these linkages and highlight the role of different policy and governance approaches. This analysis builds on transport and urban development research, but takes a transdisciplinary research perspective, building on the Multi-Level-Perspective on sustainability transitions (Geels 2002) and aims to highlight the potential for a consensus oriented policy approach (Lijphard 1999) that builds on co-benefits among key policy objectives and coalitions among key political actors, which leads to the main question for this thesis and the focus areas for the analysis.
Nach jahrzehntelangen, erfolgreichen Reduktionen der CO2-Emissionen in der Industrie, ist der Trend in den letzten Jahren wieder rückläufig geworden: seit 2014 sind die Emissionen wieder angestiegen (UBA 2019). Um die deutschen Klimaziele zu erreichen ist es daher notwendig, die Anstrengungen zu verstärken und intensiver als in der Vergangenheit Innovationen für den Klimaschutz voranzutreiben: Neue Produkte und Geschäftsmodelle sowie neue Herstellungsverfahren zu entwickeln, mit denen sich Treibhausgasemissionen reduzieren lassen.
Um die deutschen Klimaziele für 2030 einzuhalten, werden hierfür gerade auch (inkrementelle) Effizienzsteigerungen nötig sein - diese werden jedoch nicht ausreichend sein. Innovationen müssen auch einen disruptiven Wandel von Strukturen und Geschäftsmodellen erwirken. Disruptive Innovationen und industrielle Konversionsprozesse bergen jedoch hohe Risiken für die etablierte Industrie. Hier stellt sich also die Frage, wie eine auf Klimaschutz ausgerichtete Innovationspolitik gestaltet werden muss, um einerseits die notwendigen CO2-Einsparungen zu ermöglichen und andererseits die Leistungfähigkeit der deutschen Industrie zu befördern?
Vor diesem Hintergrund widmet sich diese Studie zwei zentralen Fragestellungen: Wie laufen Klimaschutz-Innovationsprozesse ab? Wie können Klimaschutz-Innovationen befördert werden?
Basierend auf einer konzeptionellen Klassifizierung von Klimaschutz-Innovationen, wurden eine Reihe von existierenden Klimaschutz-Innovationen, gerade aus der energieintensiven Industrie analysiert. Vier Fallbeispiele aus verschiedenen Sektoren (Aluminiumherstellung und -verarbeitung, Herstellung neuer Kraftstoffe sowie der Verzinkung) und verschiedenen Innovationstypen werden in der Studie ausführlich beschrieben. Dabei zeigt sich, dass sich Unternehmen nicht nur an aktuellen Rahmenbedingungen orientieren, sondern Innovationen - sowohl inkrementeller wie auch radikaler Natur- im Bereich Klimaschutz auch unter der Annahme dynamischer Entwicklungen von sich verstärkenden Klimaschutzrahmenbedingungen vorantreiben. Darüber hinaus waren an allen untersuchten Fällen auch externe Promotoren unterstützend tätig. Daher wurden die möglichen Rollen von Klimaschutz-Promotoren mit unterschiedlichen regionalen und inhaltlichen Schwerpunkten gezielt analysiert.
Nun, es könnte wahrscheinlich auch anders sein : Eingriffspunkte einer Möglichkeitswissenschaft
(2019)
Mit "InnovationCity Ruhr - Modellstadt Bottrop" soll ein typisches Stück Ruhrgebiet mit rund 70 000 Einwohnern bis zum Jahr 2020 klimagerecht umgebaut werden. Benjamin Best rekonstruiert den Partizipationsprozess des Projektes, er analysiert seine Begrenzungen und zeigt Weiterentwicklungsmöglichkeiten auf. Die empirische Studie basiert auf qualitativen Methoden der empirischen Sozialforschung, auf teilnehmenden Beobachtungen in der Modellstadt und der Teilnahme an ausgewählten Beteiligungsveranstaltungen. Mittels Interviews mit Expertinnen und Experten identifiziert der Autor kulturelle Faktoren, die die Form der Partizipation im Kontext von InnovationCity sowie den Verlauf des Gesamtprojektes bestimmt haben.
Last year's conference of the global climate change regime took place from 2 until 15 December 2018 in Katowice, Poland. The conference had two main objectives: operationalising the Paris Agreement by adopting detailed rules for its implementation, and starting the process of strengthening Parties' climate protection contributions. This article covers the negotiations on these two sets of issues and also includes a discussion of other recent climate activities by Parties and non-Party actors. Success of the negotiations in Katowice was far from assured, but in the end COP24 concluded with the adoption of the "Katowice Climate Package" setting out detailed guidelines on how to implement its various elements. However, the conference fell short on the first objective, none of the major emitting countries was ready to step up its climate ambition. The most important aspect of the Katowice outcome is therefore that it has brought the wrangling about implementation procedures to a close, making way for the true task at hand: the strengthening of national and international activities to protect the climate and the implementation of the existing pledges. Arguably, a key factor that has been slowing down climate policy is the power of entrenched interests. The article therefore concludes with a reflection on how such barriers to climate action may be overcome and what role future COPs may play in this regard.
Each year, approximately one-third of the food produced for human consumption is lost or wasted worldwide. The waste of resources used for this food has significant environmental impacts in terms of land and water use as well as greenhouse gas emissions. Consequently, one of the targets of the UN sustainable development goals is to halve per capita global food waste at the retail and consumer levels and reduce food losses along production and supply chains by 2030. However, sufficient knowledge about the suitability of instruments for food waste prevention is still lacking. The purpose of this paper is therefore threefold: first, it outlines the generation and causes of food losses and waste. Second, it discusses good practices from different countries, such as laws to reduce food waste, voluntary agreements, awareness campaigns and results from behavioural economics. Finally, based on these findings, this paper identifies barriers to as well as requirements for the implementation of effective and efficient instruments.
Europa braucht eine neue Fortschrittsvision. Eine Energiewende hat dieses Potenzial. Sie kann der "Europäischen Idee" einen zukunftsorientierten Inhalt geben. Das Ziel für 2050 ist klar: ein Europa ohne fossile und nukleare Energie! Das ist keine Utopie. Studien, Beschlüsse der EU und einiger Mitgliedsländer belegen, dass diese Vision machbar und mit vielen Vorteilen verbunden ist: mehr Jobs, mehr Versorgungssicherheit, weniger vorzeitige Todesfälle durch Luftverschmutzung, Abbau von Ressourcenkonflikten, sinkende Energiekosten. Neue grüne Leitmärkte für erneuerbare Energien und Ressourceneffizienz entstehen. Eine europäische Energiewende erfordert eine Allianz, idealerweise angefeuert durch die Nachbarn Frankreich und Deutschland. Viele hoffen auf Deutschland als Treiber von Atom- und Kohleausstieg. Aber "revolutionäre Ziele" zu beschließen ist nicht genug: Sie endlich umzusetzen - darauf warten Deutschland und Europa. Dieses Buch zeigt, welche konkreten Schritte diese Fortschrittsvision voranbringen werden.
Der Anlass für die Evaluation des Deutschen Ressourceneffizienzprogramms ProgRess ist seine Fortschreibung im Jahr 2020. In zahlreichen Interviews identifizieren die Autorinnen und Autoren Stärken und Schwächen und zeigen Wege für eine institutionelle und strategische Weiterentwicklung auf. Die Bedeutung des Programms wird als überwiegend positiv, die bisherigen Ressourceneffizienzwirkungen hingegen als durchwachsen bewertet. Den Umsetzungsstand konnten die Befragten wenig beurteilen, da Indikatoren bislang nur für einen Teil der Maßnahmen vorhanden sind. Eine Priorisierung der Aktivitäten, verbindlichere Instrumente und Zielvorgaben sowie eine bessere Mittelausstattung gehören zu den Empfehlungen.
Um den ungebremst fortschreitenden Klimawandel zu begrenzen, ist eine stufenweise Dekarbonisierung des Energiesystems notwendig, die bereits bis zur Mitte dieses Jahrhunderts schon weitgehend erreicht sein muss. Neben Unsicherheiten gehen von der Energiewende gleichzeitig Investitionsimpulse für Innovationen aus, wobei Systeminnovationen eine zentrale Treiberfunktion zur Dekarbonisierung des Energiesystems einnehmen.
Diese Arbeit fokussiert die Rolle von Innovationskaskaden in der Energiewende und analysiert die Überführung von Systeminnovationen in strategische Geschäftsmodellinnovationen vor dem Hintergrund der Frage, wie die Dekarbonisierung des Energiesystems für Unternehmen der Energiewirtschaft und THG-intensiven Industrie rentabel ausgestaltet werden kann.
Die Dissertation leistet einen substanziellen Beitrag zur Entscheidungsfindung im strategischen (Innovations-)Management für Unternehmen der Energiewirtschaft und der THG-intensiven Sektoren - Bereiche, die von einem erheblichen Transformationsdruck gekennzeichnet sind. Insbesondere für Unternehmen, die bedingt durch den Wandel des Energiesystems großen Herausforderungen gegenüberstehen, leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Ableitung neuer, nachhaltiger und ökonomisch tragfähiger Geschäftsmodelle. Im Mittelpunkt stehen die Systeminnovationen Power-to-Gas (P2G) und Algae-to-X (A2X). Dabei wird der Begriff Algae-to-X erstmalig in die wissenschaftliche und praktische Diskussion eingeführt und konzeptionell fundiert. Mit einer ganzheitlichen Untersuchung der Innovationsprozesse, den damit verbundenen Chancen, Potenzialen, Unsicherheiten, Hemmnissen und visionären Zukunftsbildern von Power-to-Gas und Algae-to-X werden konkrete Handlungsansätze zur Förderung von Systeminnovationen und der Überführung in Geschäftsmodellinnovationen im window of opportunity der Energiewende herausgearbeitet.
Diese Forschungsarbeit trägt zur Weiterentwicklung der wirtschafts-wissenschaftlichen Theoriebasis in den Disziplinen des strategischen Managements und des strategischen Innovationsmanagements bei: Aufbauend auf einer breiten und tiefgreifenden Analyse bestehender Ansätze wird die Bedeutung von Systeminnovationen und Geschäftsmodellinnovationen herausgestellt und die tragende Rolle des in der Theorie noch relativ jungen Konzepts der Innovationskaskaden für die Umsetzung des systemischen Transformationsprozesses der Energiewende theoretisch fundiert und empirisch gestützt. Hervorzuheben ist, dass die Unsicherheiten, die mit der Entwicklung von tragfähigen Geschäftsmodellinnovationen einhergehen, ökonomisch fundiert sind, in den Beispielen in Abhängigkeit des Neuigkeitsgrades und damit der Entwicklungsstufe der Innovationskaskade aber technologisch (A2X) bzw. regulatorisch (P2G) bedingt sind. Bei der Überführung von Systeminnovationen in strategische Geschäftsmodellinnovationen über die Ableitung von Innovationskaskaden stellt diese Arbeit zwei neue, theoretisch fundierte und empirisch überprüfte innovationsauslösende Stimuli vor: Die systeminduzierten Impulse des system-push und des system-pull.
Die Diskussion um die Gestaltung der Energiewende dreht sich in der politischen und gesellschaftlichen Debatte heute maßgeblich um die Stromversorgung der Zukunft. Ausstieg aus der Kohleverstromung und Ausbau bzw. Optimierung von Stromtransport- und verteilnetz sind nur zwei Beispiele dafür. Zu wenig Beachtung wird dagegen den Gasinfrastrukturen geschenkt und dabei insbesondere den Gas(import-)infrastrukturen, die mit Blick auf die Energiewende eine signifikante Rolle spielen (können).
Der heutige energetische Sanierungsbedarf des Gebäudebestands in Deutschland ist ein über Jahrzehnte qua irregeleiteter Auslegung produzierter. Inzwischen hat der technische Fortschritt erreicht, was zu erwarten war: Das Null-Energie-Haus, sogar das Plus-Energie-Haus sind heute möglich geworden. Beide sind auch "wirtschaftlich" - sofern man neu baut. Und selbstverständlich nur bei einem geklärten Verständnis von "wirtschaftlich", insbesondere im anstehenden Gebäude-Energie-Gesetz (GEG).
Der Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien im deutschen Strommix steigt. Um die Netzstabilität zu erhalten, Fluktuationen im Dargebot nach Wetterlage und saisonal auszugleichen sind absehbar ab ca. 2030 große Stromspeicherkapazitäten erforderlich. Wasser-Pumpspeicherwerke sind derzeit die einzige langjährig erprobte Technologie, die künftig in Braunkohletagebauen, welche im Zuge der Energiewende aufgegeben werden, errichtet werden könnten. Eine Überschlagsrechnung am Beispiel eines Pumpspeicherwerks in verschiedenen Tagebauen zeigt, dass diese mit bis zu 400 GWh ein signifikantes technisches Speicherpotenzial haben.
Der schnell fortschreitende Digitalisierungs- und Automatisierungsprozess ist heute schon ein wichtiger Wegbegleiter für die Transformation des aktuellen Energiesystems. Im vorliegenden Beitrag werden sechs Anwendungsbeispiele vorgestellt, die deutlich machen, dass die Energiewende ohne Digitalisierung nicht denkbar ist.
Die Digitalisierung ist längst gelebte Praxis. Jeden Tag werden Milliarden an "digitalen" Handlungen ausgeführt. Beispielsweise werden täglich 207 Mrd. E-Mails verschickt, 8,8 Mrd. YouTube-Videos angesehen und 36 Mio. Amazonkäufe getätigt. Dabei nimmt die Geschwindigkeit, mit der neue Anwendungen entwickelt und etabliert werden, kontinuierlich zu. Es stellt sich also die Frage, was im Energiesektor zu erwarten ist und wie die Entwicklung zielgerichtet genutzt werden kann.
Welche Rolle spielt die Digitalisierung mit der Vielzahl ihrer Methoden und Anwendungen für die Energiewende - also für die Transformation unseres Energiesystems im Sinne der vereinbarten Klimaschutzziele? Ist sie notwendige Voraussetzung für den Systemumbau und ermöglicht beispielsweise erst den Übergang auf ein nahezu vollständig erneuerbares Energiesystem (Enabler) oder ist sie lediglich ein nützliches, den Umbau beschleunigendes Hilfsmittel (Facilitator)? Welche Veränderungen sind durch die Ziele der Energiewende getrieben und welche durch die Verbreitung von Techniken der Digitalisierung? All dies waren Fragen, die im Rahmen der Jahrestagung 2018 des Forschungsverbunds Erneuerbare Energien unter dem Titel "Die Energiewende - smart und digital" behandelt wurden. Dieser einführende Beitrag versucht einige Anhaltspunkte zur Beantwortung dieser Fragen zu liefern und in das Thema einzuführen.
Am 26. Januar 2019 hat die Kommission "Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung" beschlossen, dass in Deutschland bis spätestens 2038 keine Kohlekraftwerke mehr betrieben werden sollen. Das Wuppertal Institut nimmt in diesem Papier Stellung zu den Ergebnissen der Kommission und gibt Empfehlungen für die nun notwendigen Schritte für die Klima- und Innovationspolitik in Europa, Deutschland und Nordrhein-Westfalen.
On 26 January 2019, the Commission on Growth, Structural Change and Employment recommended that no more coal-fired power plants would be operated in Germany by 2038 at the latest. In this paper the Wuppertal Institute comments on the results of the Commission and makes recommendations for the current necessary steps for the climate and innovation policy in Europe, Germany and North Rhine-Westphalia.
The Paris Agreement introduces long-term strategies as an instrument to inform progressively more ambitious emission reduction objectives, while holding development goals paramount in the context of national circumstances. In the lead up to the twenty-first Conference of the Parties, the Deep Decarbonization Pathways Project developed mid-century low-emission pathways for 16 countries, based on an innovative pathway design framework. In this Perspective, we describe this framework and show how it can support the development of sectorally and technologically detailed, policy-relevant and country-driven strategies consistent with the Paris Agreement climate goal. We also discuss how this framework can be used to engage stakeholder input and buy-in; design implementation policy packages; reveal necessary technological, financial and institutional enabling conditions; and support global stocktaking and increasing of ambition.
Before linking emissions trading systems, there should be a good understanding of the expected economic implications: How could linking affect the development of the common allowance price, the development of emissions or industrial production, capital flows or liquidity? Answering these questions requires a multitude of data and assumptions and therefore usually the use of economic models.
This report gives an overview of various economic models that are suitable for assessing the economic effects of linking. It analyses the economic indicators relevant for the assessment of the effects of linking, formulates requirements for economic models to answer this question, discusses the advantages and disadvantages of different modelling approaches and gives an assessment of which models are suitable in principle for the assessment of linking. Five models were selected for a more detailed description: E3ME, GEM-E3, PACE, POLES, and TIMES-MARKAL.
In der Dissertation wird eine Methodik entwickelt, welche die Berechnung des Redispatcheinsatzes im deutschen Übertragungsnetz ermöglicht. Dabei wird die Auswirkungen einer Integration der Flexibilität aus dezentralen Anlagen in das elektrische Energiesystem dargestellt. Durch die Integration von dezentralen Flexibilitäten können geringere Brennstoff- und CO2-Zertifikatskosten bei relativ konstanten CO2-Emissionen erreicht werden. Bei einem Redispatcheinsatz, welcher die Leistungserhöhung aus konventionellen thermischen Kraftwerken weitgehend vermeidet, kann bei der Berücksichtigung dezentraler Flexibilitäten bis zu 99 Prozent der benötigten Redispatcherhöhung aus konventionellen Kraftwerken mit Hilfe dezentraler Alternativen ersetzt werden. Diese Übernahme der Redispatchaufgaben durch dezentrale Anlagen ist allerdings mit einer signifikanten Erhöhung der Redispatchkosten verbunden.
The "fuzzy front end" of innovation is argued to be crucial for the success and sustainability impact of a final product. Indeed, it is a promising area of focus in efforts to achieve the United Nations' 2015 Sustainable Development Goals (SDGs), which provide a globally accepted framework for sustainability. However, the usability of the 17 goals and the large number of sub-goals represent barriers to innovation practitioners. Moreover, this early innovation stage proves to be a challenge for corporate practitioners and innovators, largely due to the concept's intangible, qualitative nature and the lack of data. To help overcome these barriers, this article proposes a four-stage approach for structuring the innovation process using an online tool called the "SDG-Check", which help assess an innovator's sustainability orientation in the early phases of product and service development. It is a semi-quantitative tool to gather and combine assessments by experts involved in innovation processes with implications for the United Nations' SDGs. Furthermore, this article presents our first experiences in applying the SDG-Check based on three living lab innovation cases. The results indicate that the tools can support and inspire a dialogue with internal and external stakeholders with regards to sustainability considerations in the early design stages of product and service development.
Der Beitrag von synthetischen Kraftstoffen zur Verkehrswende : Optionen und Prioritäten ; Kurzstudie
(2019)
Diese Kurzstudie geht auf den möglichen Beitrag von synthetischen Kraftstoffen zur Verkehrswende ein. Sie stellt die Einsatzmöglichkeiten dar, zeigt alternative Minderungsoptionen auf, und vergleicht sie mit den Einsatzmöglichkeiten von synthetischen Kraftstoffen.
Zudem gibt der Bericht einen Überblick über volkswirtschaftliche Effekte, auf deren Basis abschließend Schlussfolgerungen für den Beitrag synthetischer Kraftstoffe zur Verkehrswende abgeleitet und diese in Handlungsleitlinien (Prioritäten) übersetzt werden.
Das Kopernikus-Projekt "ENavi" hat im Forschungsschwerpunkt "Transformation des Stromsystems" untersucht, wie der Stromsektor zur Erreichung der Klimaziele beitragen kann. Aktuell gilt es, den Kohleausstieg ökonomisch effizient und ökologisch zu organisieren. Seine Ergebnisse hat das Team der von der Bundesregierung eingesetzten Kommission für Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung ("Kohlekommission") präsentiert.
Today more than 45 % of all energy-related CO2 emissions come from burning coal. Thus, reducing CO2 emissions from coal use is a necessity for reaching the targets of the Paris Agreement. This will not only pose challenges for coal consumers (restructuring of the energy system), but also for countries whose economy is strongly depending on the production of coal. This paper examines the role of coal in three countries, which are or were in recent years among the top coal exporters: Indonesia, Colombia and Vietnam. Understanding challenges and possible transition pathways in these countries will help to develop global strategies to reduce CO2 emissions from coal in the short to mid-term.
Geschäftsmodelle zur Einbindung dezentraler Anlagen auf Haushaltsebene in Virtuelle Kraftwerke
(2019)
Virtuelle Kraftwerke (VKW) bieten die Möglichkeit, den steigenden Flexibilitätsbedarf des Stromsystems durch die Bündelung dezentraler Erzeugungsanlagen, Speicher und steuerbarer Verbraucher zu decken. Insbesondere die Hebung noch unerschlossener dezentraler Flexibilitätspotenziale auf Haushaltsebene, die durch die Digitalisierung und die Verfügbakeit smarter Technologien ermöglicht wird, eröffnet voraussichtlich zukünftige Geschäftsfelder. In diesem Artikel werden die zu erwartenden technologischen und ökonomischen Entwicklungen skizziert und darauf aufbauend ein Analyserahmen für Geschäftsmodelle Virtueller Kraftwerke vorgestellt.
Zivilgesellschaftliche Organisationen sind zentrale Akteure für den Wandel in Richtung Nachhaltigkeit. Sie treiben dieses zutiefst kulturelle Zivilisationsprojekt auf vielerlei Weise voran. Dabei bewirken sie immer dann besonders viel, wenn sie ihre Rolle als Mahner, Mittler und Motor gut zu kombinieren verstehen.
Research on sustainability transitions has expanded rapidly in the last ten years, diversified in terms of topics and geographical applications, and deepened with respect to theories and methods. This article provides an extensive review and an updated research agenda for the field, classified into nine main themes: understanding transitions; power, agency and politics; governing transitions; civil society, culture and social movements; businesses and industries; transitions in practice and everyday life; geography of transitions; ethical aspects; and methodologies. The review shows that the scope of sustainability transitions research has broadened and connections to established disciplines have grown stronger. At the same time, we see that the grand challenges related to sustainability remain unsolved, calling for continued efforts and an acceleration of ongoing transitions. Transition studies can play a key role in this regard by creating new perspectives, approaches and understanding and helping to move society in the direction of sustainability.
Ziel dieses Berichts im Rahmen des Projekts "Erfolgsbedingungen für Systemsprünge und Leitbilder einer Ressourcenleichten Gesellschaft" ist es, eine solche Ressourcenleichte Gesellschaft zu definieren. Hierzu wird zunächst der Rahmen für eine Ressourcenleichte Gesellschaft durch Aufbereitung der relevanten Diskurse bestimmt. Kapitel 1 zeichnet die zeitgeschichtliche Entwicklung des ressourcenbezogenen Nachhaltigkeitsdiskurses von 1972 bis in die Gegenwart nach. Aus dieser Analyse werden relevante Gesichtspunkte für eine Ressourcenleichte Gesellschaft identifiziert und am Ende des Kapitels in einer Übersicht dargestellt. Das zweite Kapitel entwickelt darauf aufbauend den bereits genannten definitorischen Rahmen, d.h. es erfolgt eine grundsätzliche Erarbeitung der normativen Kriterien, die eine solche Gesellschaft ausmachen sollte. Kapitel 3 skizziert dann existierende Zugänge zur Ressourcenleichten Gesellschaft und zeigt wichtige Merkmale dieser Ansätze auf, welche zur Entwicklung der Ressourcenleichten Gesellschaft durch Kontrastierung oder Übernahme von Merkmalen beitragen können.
Der vorliegende Bericht fasst die Inhalte des Projekts "Erfolgsbedingungen für Systemsprünge und Leitbilder einer Ressourcenleichten Gesellschaft" im Überblick zusammen und diskutiert diese. Er stellt damit den ersten Band der Berichte zu diesem Projekt dar. Nach einer Einführung wird die Ressourcenleichte Gesellschaft als ressourcenschonende, weitgehend dematerialisierte Gesellschaft mit hoher Lebensqualität definiert. Es folgt eine Vorstellung der Methodik bei der Leitbildentwicklung und die Skizzierung der Leitbilder selbst. Daraufhin werden die Ergebnisse von Diskussionen zu den Leitbildern mit Expertinnen und Experten in sogenannten Stakeholder-Workshops auf der einen Seite sowie mit Vertreterinnen und Vertretern der verschiedenen sozialen Milieus in Fokusgruppen und einer moderierten Online Community auf der anderen Seite dargestellt.
Transformative Wissenschaft versteht sich als Katalysator für gesellschaftliche Veränderungsprozesse. Sie musste sich in den vergangenen Jahren innerwissenschaftlicher Kritik und Dekonstruktion stellen. Daneben muss sie sich aber auch an ihrer gesellschaftlichen Wirkung messen lassen. Als Zwischenbilanz aus fünf Jahren Debatte um die transformative Wissenschaft halten wir fest: Die nächste Phase in der Weiterentwicklung transformativer Wissenschaft braucht Orte, an denen ihre gesellschaftlich produktive Wirkkraft erfahrbar wird und erprobt werden kann.
Phasing out coal in the German energy sector : interdependencies, challenges and potential solutions
(2019)
Relevant aspects of the options and requirements for reducing and phasing out coal-fired power generation have been under debate for several years. This process has produced a range of strategies, analyses and arguments, outlining how coal use in the energy sector could be reduced and phased out in the planned time frame, and determining structural policy measures suitable to support this. This Coal Report studies the existing analyses and provides an overview of the state of debate. It is intended to provide information on facts and contexts, present the advantages and disadvantages of individual courses of action, and reveal the respective scientific backgrounds. It strives to take a scientific and independent approach, and present facts in concise language, making it easy to follow for readers who are not experts in the field, without excessive abridgements or provocative statements.
Mit fortschreitender Energiewende steigt der Anteil erneuerbarer Energien im Strommix. Deren Angebot variiert im Tagesverlauf, nach Wetterlage und saisonal. Um Angebot und Nachfrage zur Deckung zu bringen, benötigt es daher Speicher mit großen Kapazitäten. Von allen technologischen Optionen mit großer Speicherkapazität sind Wasser-Pumpspeicherwerke die einzige, die langjährig erprobt und wirtschaftlich ist. Diese könnten in Braunkohletagebauen, welche im Zuge der Energiewende aufgegeben werden, errichtet werden. Unsere Überschlagsrechnung am Beispiel eines Pumpspeicherwerks in den heutigen Tagebauen Hambach, Garzweiler und Inden zeigt, dass diese mit bis zu 400 GWh ein signifikantes technisches Speicherpotenzial haben. Dies entspricht etwa der kontinuierlichen Maximalleistung eines Kernkraftwerks über zwei Wochen. Im Kontext der Diskussion um den Braunkohleausstieg skizziert das Papier ein netzdienliches Nachnutzungskonzept für Braunkohletagebaue, das zumindest für einen Teil der heute in der Kohleförderung und -Verstromung Beschäftigten mögliche Zukunftsperspektiven bietet.
Aufgrund der perspektivisch insbesondere mit dem benötigten weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien verbundenen weiter zunehmenden Auswirkungen der Energiesystemtransformation auf Landschaft und Ökosysteme erscheint es angemessen, dass Politik und Gesellschaft die Naturverträglichkeit der Energiewende bzw. ihrer konkreten Ausgestaltung stärker in den Blick nehmen als bisher. Denn eine angemessene Berücksichtigung und darauf aufbauende weitest mögliche Minderung der negativen Einflüsse von Energiewende-Maßnahmen auf die Natur ist aus verschiedenen Gründen von Bedeutung: Zum einen ist die gesellschaftliche Akzeptanz für das Gelingen der Energiewende entscheidend und eine weitgehend naturverträgliche Ausgestaltung der Energiewende kann diese Akzeptanz befördern. Zum anderen sind intakte Ökosysteme für das menschliche Wohlergehen von hoher Bedeutung und es kann darüberhinaus argumentiert werden, dass ihnen unabhängig vom Wert für den Menschen auch ein intrinsischer Wert zugesprochen werden sollte. (Zusätzliche) Ökosystemstörungen sollten folglich so weit wie möglich vermieden werden.
Vor diesem Hintergrund hat der Naturschutzbund Deutschland e.V. das Wuppertal Institut beauftragt, in dem vorliegenden Bericht mögliche Maßnahmen zu identifizieren und zu beschreiben, die sowohl wesentliche Beiträge zur Erreichung der Ziele der Energiewende leisten können, deren Umsetzung gleichzeitig aber nach derzeitigem Wissensstand keine oder nur geringe negative Auswirkungen auf die Natur hätte. Der Bericht soll dabei helfen, die Aufmerksamkeit auf gegenwärtig nicht ausgeschöpfte, von der Energiepolitik und auch von vielen vorliegenden Energiewende-Studien nicht oder wenig beachtete aber wahrscheinlich naturschutzgerechtere Klimaschutzoptionen zu richten und diese Optionen besser zu verstehen.
Die Transformation der deutschen Energieversorgung im Rahmen der Energiewende stellt eine enorme Herausforderung für die folgenden Jahrzehnte dar. Durch den weiteren Ausbau von erneuerbaren, fluktuierenden Erzeugungsanlagen entstehen zunehmend zeitliche und örtliche Differenzen zwischen der Stromerzeugung und der Stromnachfrage. Dies macht im Zeitverlauf verschiedene Flexibilitätsmaßnahmen erforderlich, um Erzeugung und Nachfrage möglichst effizient und kostengünstig in Einklang zu bringen und dabei die notwendige Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Aufgrund der Verzögerungen beim Netzausbau für den räumlichen Ausgleich gewinnen Maßnahmen für den zeitlichen Ausgleich zunehmend an Bedeutung. Dazu gehören insbesondere Demand-Side-Management (DSM) sowie die Umwandlung von erneuerbarem (Überschuss-)Strom zu Wärme (Power-to-Heat, PtH), zu Gasen (Power-to-Gas, PtG) oder auch zu chemischen Produkten (Power-to-Chemicals, PtC) und Kraftstoffen (Power-to-Fuel, PtF). Die zuletzt genannte, vielseitige Technologiefamilie wird häufig zu Power-to-X zusammengefasst. Dadurch rückt zudem eine verstärkte Kopplung der verschiedenen Sektoren, wie zum Beispiel Strom, Gas und Wärme, Industrie oder Mobilität, immer weiter in den Fokus der Forschung.
Im Virtuellen Institut "Strom zu Gas und Wärme" arbeiten sieben Forschungsinstitutionen aus Nordrhein-Westfalen im Auftrag der Landesregierung an einer Weiterentwicklung dieser Flexibilitätsmaßnahmen unter Einbeziehung des Energiemarktes, der Netzstabilität und des stetig wachsenden Gesamtsystems. Die Forschungsaktivitäten des Hauptprojekts der Jahre 2015-2017 wurden in Form eines mehrbändigen Abschlussberichts veröffentlicht.
New options are needed to reduce the impact of motor vehicles on climate change and declining fossil fuel resources. Cars which are fueled by hydrogen could be a sustainable method of transportation if suitable technologies can be devised to produce hydrogen in an environmentally benign manner along with the provision of the necessary fueling infrastructure. This paper assesses size, space, and cost requirements of bioreactors as a decentralized option to supply hydrogen powered cars with biohydrogen produced from algae or cyanobacteria on a theoretical basis. Decentralized supply of biohydrogen could help to reduce the problems that hydrogen cars face regarding market penetration. A feasibility study for decentralized biohydrogen production is conducted, taking the quantity of hydrogen which is needed to fuel current hydrogen cars into account. While this technology is, in theory, feasible, sizes, and costs of such reactors are currently too high for widespread adoption. Thus, more R&D is needed to close the gap and to approach marketability.
Sulphate aerosols are dominated by SO2 emissions from coal-burning for the Indian electricity sector and they are thought to have a short term but significant, negative impact on South Asian Summer Monsoon rainfall. This reduction in precipitation in turn can lead to reduced economic outputs, primarily through smaller agricultural yields. By bringing together estimates of (a) the impact of sulphate aerosols on precipitation and (b) the observed relationship between monsoon rainfall and GDP, we present a methodology to estimate the possible financial cost of this effect on the Indian economy and on its agricultural sector. Our preliminary estimate is that the derived benefits could be large enough that around 50% of India's SO2 emissions could be economically mitigated at no cost or net benefit, although it should be noted that the large uncertainties in the underlying relationships mean that the overall uncertainty is also large. Comparison of the 1952-1981 and 1982-2011 periods indicates that the Indian economy may now be more resilient to variability of the monsoon rainfall. As such, a case could be made for action to reduce SO2 emissions, particularly in the crucial monsoon period. This would have a significant, positive effect on a crucial and large sector in India's economy and the effects would be visible almost instantly. The recent growth in renewable energy sources in India and the consequent, reduced increase in coal burning means that further financial costs have already been avoided. This impact should be further investigated so that it can be included in cost-benefit analyses of different fuel types in the region. The significant uncertainties associated with these calculations are discussed.
Wie misst man ein Feuerwerk?
(2018)
Die Städte nutzen den Raum
(2019)
Erfolgreiche Transformation
(2018)
Zwischen 2005 und 2016 gab es in Deutschland über 150 Stadtwerke-Neugründungen im Energiebereich. Die insgesamt rund 900 Stadtwerke, die heute im Energiesektor tätig sind, spielen für die Energiewende eine zentrale Rolle. Denn sie stellen weit über die Hälfte der Versorgung an Strom, Gas und Wärme sicher. Zudem haben Stadtwerke aufgrund ihrer kommunalen Verankerung eine besondere Position im Spannungsgefüge von Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft. Dieser Beitrag zeigt auf, welche Gründe und Motive zu dieser Gründungswelle führten und welche Erfolgsfaktoren für Stadtwerke-Neugründungen ausschlaggebend waren.
This study intends to provide a comprehensive overview of the water-energy nexus' relevance to the Iranian electricity sector, by illustrating key trends, analysing water-related challenges and identifying knowledge gaps. It summarises the results of a workshop, and a series of dialogues with Iranian energy and water experts, in which both the current situation and future water-related risks and impacts on the Iranian power sector were discussed. Based on those results, it highlights research needs and further options for scientific collaboration.
Obwohl viele der aktuellen Herausforderungen im Bereich der Energieversorgung eine internationale Dimension haben bzw. nur international gelöst werden können, ist die internationale Energiepolitik bis heute ein weitgehend ungesteuerter Politikbereich. Im letzten Jahrzehnt entwickelten sich zwar neue globale Kooperationsstrukturen und Initiativen, der Weg zu einer multilateralen, globalen Governance-Struktur, die zentrale Impulse für die gemeinsame Etablierung international geltender Normen und Regeln geben könnte, ist aber noch weit. Der Artikel führt in die aktuellen Entwicklungen ein und diskutiert die verbleibenden Herausforderungen.
Sustainable Urban Mobility Pathways examines how sustainable urban mobility solutions contribute to achieving worldwide sustainable development and global climate change targets, while also identifying barriers to implementation and strategies to overcome them. Building on city-to-city cooperation experiences in Europe, Asia, Africa and Latin America, the book examines key challenges in the context of the Paris Agreement, UN Sustainable Development Goals and the New Urban Agenda, including policies needed to achieve a sustainable, low-carbon pathway for transport and how an integrated policy strategy is designed to provide a basis for political coalitions.
The book explores which institutional framework creates sufficient political stability and continuity to foster the take-up of and long-term support for sustainable transport strategies. The linkages of climate change and wider sustainable development objectives are covered, including success stories, best practices, and quantitative analysis for key emerging economies in public transport, walking, cycling, freight and logistics, vehicle technology and fuels, urban planning and integration, and national framework policies.
Im Forschungsprojekt "Landscaping" untersuchte das Wuppertal Institut die für Nordrhein-Westfalen aus heutiger Sicht denkbaren Technologieansätze, die dafür nötigen politischen Rahmenbedingungen sowie mögliche Innovationen entlang der Wertschöpfungsketten. Bestandteil des Berichts sind Steckbriefe, in denen die möglichen Technologien für treibhausgasneutrale Industrieprozesse samt offener Forschungsfragen und Infrastrukturbedarfe dargestellt sind. Das Projekt entstand im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen.
Relevante Fragen rund um die Möglichkeiten und Erfordernisse der Reduzierung und Beendigung der Kohleverstromung werden seit mehreren Jahren diskutiert. Dabei sind eine Fülle von Strategien, Analysen und Argumenten entwickelt worden, wie die Reduzierung und Beendigung der energetischen Nutzung von Kohle auf der Zeitachse umgesetzt und strukturpolitisch flankiert werden könnte. Der vorliegende "Kohle-Reader" greift die vorliegenden Analysen auf und gibt einen Überblick über den Diskussionsstand. Er soll über Fakten und Zusammenhänge informieren, das Für und Wider für einzelne Handlungsoptionen benennen und dazu den jeweiligen wissenschaftlichen Hintergrund aufzeigen. Er hat den Anspruch wissenschaftlich-neutral zu sein und er soll in Sprache und Darstellung prägnant und für die nicht zuvor im Detail mit den Themen befassten Leserinnen und Leser gut verständlich sein, ohne unzulässig zu verkürzen oder zuzuspitzen.
Implementation of nationally determined contributions : Rebublic of Marshall Islands country report
(2018)
The study analyses the country background, emissions trends, ongoing activities and barriers relating to the implementation of the Nationally Determined Contribution (NDC) of the Republic of Marshall Islands under the UNFCCC. A special emphasis is laid on further mitigation potentials in the fields of transport - especially low-carbon domestic shipping - and waste reduction, disposal and processing.
Immer mehr Menschen essen regelmäßig außer Haus, eine rasch verfügbare und flexible Ernährung gehört zu unserem modernen Lebensstil mittlerweile einfach dazu. Den Kundinnen und Kunden ist jedoch nicht nur diese Flexibilität wichtig, sondern zunehmend auch eine hohe ökologische und gesundheitliche Qualität der Angebote. Sie wünschen sich attraktive, genussreiche und zugleich nachhaltige Speisen. Und sie wollen darauf vertrauen können, dass ihr Essen entsprechend klar definierter ökologischer und sozialer Anforderungen hergestellt wurde.
Der Schlüssel dazu sind Innovationen im Speisenangebot, bei der Beschaffung, Zubereitung, Kennzeichnung - und bei den Darbietungsformen. Die über 50 Autorinnen und Autoren dieses Buches arbeiten alle in Wissenschaft und Praxis für eine nachhaltige Entwicklung des Ernährungssystems. Hier stellen sie die im Forschungsprojekt NAHGAST und weiteren Projekten erarbeiteten Ansätze für eine nachhaltige Transformation des Außer-Haus-Marktes zur Diskussion.
Das Buch "Nachhaltig außer Haus essen" ist im Rahmen des NAHGAST-Projektes entstanden und wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Nachhaltigkeitsbewertung im Ernährungssektor : eine wichtige Zutat für ressourcenleichten Konsum
(2018)
The new mechanism under Article 6.4 of the Paris Agreement is to be supervised by a body designated by the Conference of the Parties serving as the Meeting of the Parties to the Paris Agreement (CMA). However, so far there is no clarity what role exactly the supervisory body (Body) is to play. Against this background, this JIKO Policy Paper analyses different governance options for Art. 6.4.
The paper first reflects the objectives of the new mechanism and on what the role of the mechanism as a whole should be. The paper then summarises what has already been agreed on the functioning of the mechanism and elaborates what steps will be needed to generate transferrable emission reductions under the Article 6.4 mechanism. On this basis, the paper develops criteria for how to decide what role the Body should have, and then discusses what role the Body and the other actors that are involved in the mechanism could have in each of the steps of the activity cycle.
Transformatives Forschen - Herausforderungen angewandter Nachhaltigkeitsforschung im Feld Ernährung
(2018)
In recent years, many energy scenario studies have proven that a power supply system based on renewable energies (RE) >90 percent is feasible. However, existing scenarios differ significantly in the composition of generation technologies. Some scenarios focus on wind energy in the northern part of Europe, others base on a large utilisation of solar technologies in the south. Apart from the generation capacities, the needed technical flexibilisation strategies such as grid extension, demand flexibilisation and energy storage are generally known and considered in many scenarios. Yet, the impact of different renewable generation strategies on the local utilisation of flexibility options needs to be further assessed. Based upon the BMBF research project RESTORE2050, analyses have been carried out that focus on these interdependencies. The results of the project show that the local utilisation of flexibilisation options depends to a great extent on the technology focus of the long-term renewable expansion strategy. This applies for the spatial flexibilisation as provided by transnational interconnection capacities, especially the ones connecting regions with a surplus of power generation (e.g. GB, Norway and Spain). Another impact of the renewable scenario is seen on the required temporal flexibilisation of electricity generation and demand. In addition, the available options will compete for high utilisation in a future energy system. The differences in the utilisation of these applications, which base on the varying shares of photovoltaic (PV) and wind energy generation, lead to the conclusion that the decision about longterm RE expansion ought to be made very soon in order to avoid inefficient flexibility pathways. Otherwise, if the future RE structure will be kept open, adequate adoption of new flexibility options will be difficult, especially in case of technologies with long lead and realisation time (e.g. new power grids and large scale energy storage devices).
Article 6 of the Paris Agreement establishes three approaches for countries to cooperate with each other in implementing their climate protection contributions. However, Article 6 sketches out only some basic contours; the details are to be filled in by further negotiations. This article surveys the views countries have submitted so far in order to identify the main issues at stake, points of controvery and convergence and possible ways forward. The submissions reveal some sharp differences in opinions on key issues such as the scope of the new mechanisms, how to operationalise the Article 6 requirement to increase ambition, whether to have international provisions on the promotion of sustainable development, and how to protect environmental integrity in the use of Article 6. The article concludes with a number of recommendations on how to address these controversies.
