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Technologien zur Abscheidung und Speicherung von CO2 (CCS) sind eine mögliche Option zur Reduzierung von Treibhausgasen. Ob das Potenzial von CCS als Klimaschutzoption in Deutschland zukünftig genutzt werden wird, hängt aber insbesondere davon ab, ob die Technologien in der Bevölkerung generell und vor Ort akzeptiert werden. Die vorliegende Veröffentlichung gibt einen Einblick in relevante Forschungsansätze und Ergebnisse wissenschaftlicher Untersuchungen zur Akzeptanz von CCS in Deutschland. Sie präsentiert zugleich die Ergebnisse eines Workshops am Wuppertal Institut und vermittelt einen Eindruck von den Herausforderungen bei der praktischen Umsetzung von Forschungsergebnissen und der Durchführung zukünftiger Forschung zur Technikakzeptanz.
Die Technologie der CO2-Abtrennung und -Speicherung (CCS) sowie die CO2-Nutzung (CCR) wird in diesem Fachbuch umfassend und aus unterschiedlicher Perspektive beleuchtet.
Experten aus Forschung und Industrie stellen die CCS- und CCR-Technologie auf Basis der naturwissenschaftlichen und technischen Grundlagen vor und legen den Stand der Technik dar. Sie vergleichen Energiebilanzen für verschiedene Techniken und diskutieren rechtliche, wirtschaftliche und gesellschaftspolitische Aspekte. In Szenarioanalysen zeigen sie den möglichen zukünftigen Beitrag der Technologien auf und stellen die Sichtweisen der verschiedenen Stakeholder-Gruppen vor.
Die Autoren haben den Anspruch, wertfrei zu informieren. Dabei legen sie die Kriterien für die Bewertung der einzelnen Sichtweisen offen.
Fünf Jahre bevor die Millennium Development Goals 2015 erreicht werden sollen, sind angesichts der Probleme der "entwickelten" Staaten durch die Finanz- und Wirtschaftskrise nachhaltige Entwicklungsperspektiven für den globalen Süden in den Hintergrund getreten. Doch gerade jetzt, in dieser globalen Umbruchphase, ist das Thema nachhaltige Entwicklung von herausragender Relevanz. Der vorliegende Band analysiert die Bedeutung und die Facetten der ökologischen, sozialen und ökonomischen Nachhaltigkeit, zeigt strukturelle Herausforderungen für eine nachhaltige Entwicklung auf und diskutiert deren Förderung durch internationale Zusammenarbeit. Dabei nähern sich Experten, Wissenschaftler und Praktiker aus der Entwicklungszusammenarbeit aus verschiedenen Blickwinkeln einzelnen Aspekten des komplexen Themenfelds an. Auf diese Weise befasst sich der Sammelband mit den wichtigsten Konzepten und drängendsten strukturellen Problemen aktueller Entwicklungspolitik.
Über eines scheint sich die Weltgemeinschaft im Zeitalter der Globalisierung weitgehend einig zu sein: Ohne internationale Verträge lassen sich bestimmte ökonomische, ökologische und soziale Ziele nicht erreichen. Folgerichtig gibt es zahlreiche solcher Übereinkünfte mit teilweise konkret formulierten Zielen. Doch wie steht es um deren Zielerreichung? Wie kann die Zielerreichung erhöht werden? Die Beiträge dieses Bandes beleuchten die aktuelle wissenschaftliche Diskussion zu diesen Fragestellungen näher.
This book presents important new research on applied eco-efficiency concepts throughout Europe. The aim of eco-efficiency is to achieve market-based measures of environmental protection, in order to enhance the prospects for sustainable development and achieve positive economic and ecological benefits. The distinguished authors discuss a number of themes surrounding eco-efficiency including the necessary conditions for technological dissemination and ecological modernization, and the role of government in enabling businesses and society to participate actively in this process. In particular, they highlight the application of existing European-based policies concerning material flows and energy. The authors also investigate some new concepts of sustainable development and provide a useful introduction to material flows analysis. In further chapters they study the emerging regulatory policies for eco-efficiency, and examine the issues of sustainable business and consumption strategies.
Integrated systems analysis
(2007)
In der vorliegenden Arbeit sind die verfügbaren Potenziale an Biomethan auf Basis nachwachsender Rohstoffe in Deutschland mit den ökologischen und ökonomischen Kenndaten (THG-Emissionsfaktoren und Gas-Gestehungskosten) sowohl statisch für das Bezugsjahr 2010 als auch im mittel- bis langfristigen Ausblick untersucht worden (Teilmodell I). Zudem ist ein Abgleich der verschiedenen Einsatzbereiche von Biomethan erfolgt, um vor dem Hintergrund des sich ebenfalls dynamisch entwickelnden Energiesystems zu ermitteln, durch welchen der Nutzungspfade (KWK, Strom, Wärme, Kraftstoff, Ersatz von Erdgas) sich der höchstmögliche Beitrag zum Klimaschutz durch die maximale Einsparung von Treibhausgasen (THG) erzielen lässt (Teilmodell II). Teilmodell 1: Die Produktion von Biogas und Biomethan sollte generell immer nach dem jeweils besten Stand der Technik betrieben werden, um THG-Emissionen etwa durch offene Gärrestlager, zu hohe diffuse Methanemissionen aus dem Fermenter oder Methanverluste bei der Aufbereitung zu vermeiden. Der Anbau der Substrate sollte zudem in regional angepassten Fruchtfolgen erfolgen. Nach dem Stand der Technik (Bezugsjahr 2010) kann Biomethan auf Basis nachwachsender Rohstoffe in großmaßstäblichen, industriell geführten Anlagen mit einem THG-Emissionsfaktor von durchschnittlich rund 84 g CO2Äq/kWh Methan erzeugt werden, wenn Substrate aus regional angepassten Fruchtfolgen verwendet werden. Dieser Wert liegt um rund 20 % höher, als es bei Einsatz von ausschließlich Mais als gängigstem Substrat mit den geringsten THG-Emissionen der Fall wäre. Im Gegensatz zu einer "Monokultur Mais" ist die Erzeugung von Biogassubstraten in regional angepassten Fruchtfolgen aber nicht mit zusätzlichen negativen Folgen im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft verbunden. Die Erzeugung der Substrate ist der Teil der technischen Prozesskette Biomethan, der die meisten THG-Emissionen verursacht. Auf Basis einer eine Technologie-Lernkurve mit dem Lernfaktor FLCA wird abgeschätzt, dass sich der THG-Emissionsfaktor von Biomethan im Ausblick bis 2050 auf rund 40 % des Wertes von 2010 (2030: ca. 56 %) bzw. bis auf 34 g CO2Äq/kWh Methan (2030: 47 g CO2Äq/kWh Methan) reduziert. Ausgehend von einer Einspeisekapazität von 0,25 Mrd.m3 Methan/a in 2010 können in 2050 über 20 Mrd.m3 Methan/a eingespeist werden. Die Mengenziele der Gasnetz-Zugangsverordnung werden mit 2,2 Mrd.m3 Methan/a in 2020 und 6,2 Mrd.m3 Methan/a in 2030 allerdings zunächst verfehlt. Die erheblichen Steigerungen im Ausblick sind dabei unter anderem auf die angenommenen Ertragssteigerungen sowohl der konventionellen Landwirtschaft zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion als auch für Energiepflanzen zurückzuführen. Teilmodell 2: Bei der Erzeugung von Biomethan werden zunächst Treibhausgase freigesetzt. Durch den Ersatz von anderen, fossilen Energieträgern kann der Einsatz von Biomethan aber zum Klimaschutz durch THG-Vermeidung beitragen. Dies gilt in unterschiedlichem Maße, abhängig von den ersetzten Referenz-Technologien. Je höher die Emissionen, die durch das Referenzsystem verursacht werden, desto höher ist das Vermeidungspotenzial durch eine emissionsärmere Technik. Die Wahl des Bezugssystems beeinflussen insbesondere im Ausblick das Ergebnis und damit die Einsatzpriorität. Durch geschickte Wahl des Referenzsystems ist es möglich, das Ergebnis der Einsatzpriorität für Biomethan mindestens in seiner Eindeutigkeit zu beeinflussen. In der wissenschaftlichen Debatte ist daher besonderer Wert auf Transparenz der Annahmen zu legen. Das gilt insbesondere für das Zusammenspiel der Strom- und Wärme-Referenz. Der gezielte Einsatz von Biomethan in verschiedenen Sektoren unterscheidet sich deutlich positiv von dem reinen Ersatz von Erdgas als Energieträger. Das schlägt sich auch in den absoluten THG-Minderungen der Mengengerüste bis 2050 nieder: wird das zusätzliche Biomethan in KWK verstromt, können insgesamt rund 733 Mio. t CO2äq an Treibhausgasen über den Betrachtungszeitraum bis 2050 gespart werden, bei reinem Erdgasersatz sind es mit rund 600 Mio. t CO2äq etwa 20 % weniger. Mittelfristig (bis etwa 2030) hat bei konsistentem Ansatz der Einsatz von Biomethan in der KWK die höchste Priorität, da hier die höchsten THG-Minderungen erreicht werden können; an zweiter Stelle steht der Einsatz als Kraftstoff. Sowohl die reine Verstromung ohne Wärmenutzung als auch die reine Wärmenutzung erzielen THG-Vermeidungen in sehr ähnlicher Größenordnung wie der Ersatz des Energieträgers Erdgas durch Biomethan. Langfristig (ab 2030 bis 2050) ist die Einsatzpriorität von KWK und Kraftstoffnutzung vertauscht. Die ungekoppelte Wärmebereitstellung bleibt vor dem Ersatz von Erdgas als Energieträger; die ungekopplte Stromerzeugung ist die schlechteste Option zur THG-Minderung.
CCS und Biomasse
(2015)
Biogas and bio-methane that are based on energy crops are renewable energy carriers and therefore potentially contribute to climate protection. However, significant greenhouse gas emissions resulting from agricultural production processes must be considered, mainly resulting from agricultural production processes, as fertilizer use, pesticide etc.
This paper provides an integrated life cycle assessment (LCA) of biogas (i.e. bio-methane that has been upgraded and injected into the natural gas grid), taking into account the processes of fermentation, upgrading and injection to the grid for two different types of biogas plants thus examining the current state of the art as well as new, large-scale plants, operated by industrial players. Not only technical and engineering aspects are taken into account here, but also the choice of feedstock which plays an important role as to the overall ecological evaluation of bio-methane.
The substrates evaluated in this paper - aside from maize - are rye, sorghum, whole-crop-silage from triticale and barley, and the innovative options of agricultural grass (Landsberger Gemenge, a mixture of hairy vetch (vicia villosa), crimson clover (trifolium incarnátum) and Italian ryegrass (lolium multiflorum)) as well as a combination of maize and sunflower.
Was ist synthetisches Gas?
(2019)
Technical summary
(2012)
Solar-Sparprojekt macht Schule : Privatkapital finanziert erneuerbare Energien in den Kommunen
(2007)
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.
The concept of regime and "flat ontologies" : empirical potential and methodological implications
(2012)
Die Transformationsprozesse hin zu einer nachhaltigen Entwicklung sind komplex.
Wie kann Wissenschaft dazu beitragen, dass neue Lösungen und Ideen in der Praxis zu Veränderung führen? Dieser Frage gehen die Autorinnen und Autoren am Beispiel der Gebäudeenergiewende nach. Eine transformative Forschung, die den neutralen Beobachterposten verlässt, braucht entsprechende Konzepte und Methoden: Wie kann Wissen aus unterschiedlichen Disziplinen und aus der Praxis integriert werden, um komplexe Sachverhalte und Zusammenhänge zu erklären und zu verstehen? Welche Rolle spielen komplexe (agentenbasierte) Modelle und Experimente dabei? Wie sieht der Methodenmix einer transformativen Wissenschaft aus, die Akteure bei Transformationsprozessen aktiv unterstützt? Illustriert werden diese Fragen am Beispiel des vom BMBF geförderten Forschungsprojektes "EnerTransRuhr".
Gesellschaft als Teilhabe
(2008)
Draußen? : Zur Dialektik von Enteignung und Aneignung und zu ihren aktuellen Erscheinungsformen
(2013)
Feministische Perspektiven zum Themenbereich Wachstum, Wohlstand, Lebensqualität : Hintergrundpapier
(2012)
Externalisierung 4.0? : Von der wirkmächtigen Erzählung Industrie 4.0 und ihren Schattenseiten
(2018)
Extern? : Weshalb und inwiefern moderne Gesellschaften Externalisierung brauchen und erzeugen
(2014)
Innovation and diffusion of car-sharing for sustainable consumption and production of urban mobility
(2008)
Erneuerbare Energien können überall auf der Welt einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Gerade in Entwicklungs- und Schwellenländern ist das Potenzial besonders groß. Gleichzeitig sind die notwendigen Investitionen hier oft ein Problem. Dabei sind Entwicklungs- und Schwellenländer über zwei Instrumente in das internationale Klimaregime eingebunden: zum einen über die Globale Umweltfazilität (GEF), den offiziellen Finanzierungsmechanismus der Klimarahmenkonvention. Zum zweiten über den Clean Development Mechanism (CDM), der mit mehr als 4000 registrierten Projekten unerwartet zu einem der wichtigsten Instrumente des Kyoto-Protokolls geworden ist. Sylvia Borbonus untersucht, wie wirkungsvoll diese beiden Instrumente sind, wie sie sich gegenseitig beeinflussen und ob komplementäre Wirkungen und Synergien ausgeschöpft werden. Sie erörtert, welche Rolle Marktinstrumente gegenüber der finanziellen und technischen Zusammenarbeit bei der Förderung erneuerbarer Energien spielen. Ihr Buch liefert damit wichtige Erkenntnisse zur Markteinführung erneuerbarer Energien in Entwicklungs- und Schwellenländern und zur effektiven Umsetzung internationaler Klimapolitik.
How can renewable energy sources be efficiently integrated into the North African electricity systems? By using techno-economic modeling methods, this book explores optimized electricity system expansion pathways until the year 2030 for the five North African countries - Morocco, Algeria, Tunisia, Libya and Egypt. The results indicate that renewable energy integration is actually a viable business case for the entire region, if wind and solar capacities are properly planned in conjunction with the conventional generation system and under consideration of the country-specific electricity supply-/demand patterns. Further aspects featured in this publication are the impact of renewable power on the transnational electricity transmission system and the question how decision making processes about renewable energy strategies can be improved in the North African context. The book is a contribution to the scientific literature about energy issues in the Middle East and North Africa (MENA), but also seeks to address political and industrial practitioners concerned with the development of the region's renewable energy future.
Die systematisch-intentionale Förderung von innovativen Unternehmensgründungen aus Universitäten und Forschungseinrichtungen bedarf einer ergänzenden Neuausrichtung, will sie sich zukünftig als noch legitimierter und effizienter erweisen. Dabei wird im Rahmen einer integrativen Gründungs- und Innovationsförderung aus Universitäten und Forschungseinrichtungen eine Programmatik entworfen, die sich insbesondere in Prototypen komplexer Zukunftsinnovationen manifestiert.
The global land area required to meet the German consumption of agricultural products for food and non-food use was quantified, and the related greenhouse gas (GHG) emissions, particularly those induced by land-use changes in tropical countries, were estimated. Two comprehensive business-as-usual scenarios describe the development corridor of biomass for non-food use in terms of energetic and non-energetic purposes. In terms of land use, Germany was already a net importer of agricultural land in 2004, and the net additional land required by 2030 is estimated to comprise 2.5–3.4 Mha. This is mainly due to biofuel demand driven by current policy targets. Meeting the required biodiesel import demand would result in an additional GWP of 23–37 Tg of CO2 equivalents through direct and indirect land-use changes. Alternative scenario elements outline the potential options for reducing Germany's land requirement, which reflect future global per capita availability.
This study provides insight into the feasibility of a CO2 trunkline from the Netherlands to the Utsira formation in the Norwegian part of the North Sea, which is a large geological storage reservoir for CO2. The feasibility is investigated in competition with CO2 storage in onshore and near-offshore sinks in the Netherlands. Least-cost modelling with a MARKAL model in combination with ArcGIS was used to assess the cost-effectiveness of the trunkline as part of aDutch greenhouse gas emission reduction strategy for the Dutch electricity sector and CO2 intensive industry. The results show that under the condition that a CO2 permit price increases from €25 per tCO2 in 2010 to €60 per tCO2 in 2030, and remains at this level up to 2050, CO2 emissions in the Netherlands could reduce with 67% in 2050 compared to 1990, and investment in the Utsira trunkline may be cost-effective from 2020–2030 provided that Belgian and German CO2 is transported and stored via the Netherlands as well. In this case, by 2050 more than 2.1 GtCO2 would have been transported from the Netherlands to the Utsira formation. However, if the Utsira trunkline is not used for transportation of CO2 from Belgium and Germany, it may become cost-effective 10 years later, and less than 1.3 GtCO2 from the Netherlands would have been stored in the Utsiraformation by 2050. On the short term, CO2 storage in Dutch fields appears more cost-effective than in the Utsira formation, but as yet there are major uncertainties related to the timing and effective exploitation of the Dutch offshore storage opportunities.
The paper analyzes a Bolivian region for possible cultivation of the oil plant Jatropha curcas for sustainable biodiesel production in order to replace in part Bolivia's diesel imports. The specific site for this study is located in the dry region of Gran Chaco in Santa Cruz. The aim of this work is to analyse the potential of useable land and resources for sustainable biodiesel production from Jatropha without competition with edibles production using economic, environmental and social criteria. In addition the article introduces Jatropha as one of the preferred oil plants for biodiesel production in several countries and indicates its different uses. The recommendation to cultivate Jatropha for biodiesel production is based on an exploration of the possibility of land use in the selected region and the benefits Jatropha production could offer. In this manner a sustainable cultivation of Jatropha in the region of Gran Chaco is recommended to produce biodiesel and to improve some of the environmental problems facing the region.
We present an approach to simulate climate and energy policy for the EU, using a flexible and modular agent-based modelling approach and a toolbox, called the Energy Modelling Laboratory (EMLab). The paper shortly reviews core challenges and approaches for modelling climate and energy policy in light of the energy transition. Afterwards, we present an agent-based model of investment in power generation that has addressed a variety of European energy policy questions. We describe the development of a flexible model core as well as modules on carbon and renewables policies, capacity mechanisms, investment behaviour and representation of intermittent renewables. We present an overview of modelling results, ongoing projects, a case study on current reforms of the EU ETS, and we show their relevance in the EU context.
