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The number of input-output assessments focused on energy has grown considerably in the last years. Many of these assessments combine data from multi-regional input-output (MRIO) databases with energy extensions that completely or partially depict the different stages through which energy products are supplied or used in the economy.
The improper use of some energy extensions can lead to double accounting of some energy flows, but the frequency with which this happens and the potential impact on the results are unknown. Based on a literature review, we estimate that around a quarter of the MRIO-based energy assessments reviewed incurred into double accounting. Using the EXIOBASE MRIO database, we also analyse the effects of double accounting in the absolute values and rankings of different countries' and products' energy footprints.
Building on the insights provided by our analysis, we offer a set of key recommendations to MRIO users to avoid the double accounting problem in the future. Likewise, we conclude that the harmonisation of the energy data across MRIO databases led by experts could simplify the choices of the data users until the provision of official energy extensions by statistical offices becomes a widespread practice.
Wie können Menschen befähigt werden, ihr Lebensumfeld entsprechend den eigenen Bedürfnissen und Wertvorstellungen zu gestalten? Das war die zugrunde liegende Fragestellung des Dortmunder Projekts "Psychologisches und kommunales Empowerment durch Partizipation im nachhaltigen Stadtumbau" (DoNaPart).
Im Zentrum des Projekts stand die Initiierung eines urbanen Reallabors in dem Soziale Stadt Programmgebiet Westerfilde/Bodelschwingh, innerhalb dessen ein nachhaltiger Transformationsprozess in den Bereichen Energie, Mobilität und Konsum entworfen und durchgeführt wurde.
Die nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung beinhaltet zentrale Zielkonflikte: Stärkung der deutschen Wirtschaft versus hohe Importquote, günstigere Produktionskosten im Ausland versus höhere Wertschöpfung durch Produktion im Inland. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag diskutiert, wie groß die Kostenunterschiede ausfallen, welche Bedeutung die Transportkosten haben und welche Reboundeffekte bei Importen aus Nordafrika zu beachten sind.
Die Grundstoffindustrie ist ein Pfeiler des Wohlstands in Deutschland, sie garantiert Wertschöpfung und sorgt für über 550.000 hochwertige Arbeitsplätze. Im Ausland steht Made in Germany für höchste Qualität und Innovationsdynamik. Aber: Trotz Effizienzsteigerungen sind die Emissionen der Industrie in den letzten Jahren nicht gefallen und durch die nationalen und internationalen Klimaschutzziele steigt der Druck. Die zentrale Frage lautet daher: Wie kann die Grundstoffindustrie in Deutschland bis spätestens 2050 klimaneutral werden - und gleichzeitig ihre starke Stellung im internationalen Wettbewerbsumfeld behalten?
Agora Energiewende und das Wuppertal Institut haben im Rahmen dieses Projekts in zahlreichen Workshops mit Industrie, Verbänden, Gewerkschaften, Ministerien und der Zivilgesellschaft die Zukunft für eine klimaneutrale Industrie diskutiert und einen Lösungsraum aus technologischen Optionen und politischen Rahmenbedingungen skizziert. In den Workshops wurde deutlich: Die Industrie steht in den Startlöchern, die Herausforderung Klimaschutz offensiv anzugehen. Die fehlenden Rahmenbedingungen und der bisher unzureichende Gestaltungswille der Politik, innovative Instrumente umzusetzen, hindern sie jedoch voranzugehen.
Es ist höchste Zeit, dass sich das ändert. Denn jede neue Industrieanlage muss klimasicher sein - schließlich hat sie eine Laufzeit bis weit über das Jahr 2050 hinaus. Diese Publikation soll einen Beitrag dazu leisten, richtungssicher investieren zu können.
Die Grundstoffindustrie ist ein wichtiger Pfeiler des Wohlstands in Deutschland, sie garantiert Wertschöpfung und sorgt für über 550.000 hochwertige Arbeitsplätze. Um diese für die deutsche Wirtschaft wichtigen Branchen zu erhalten, müssen jetzt die Schlüsseltechnologien für eine CO2-arme Grundstoffproduktion entwickelt und für den großtechnischen Einsatz skaliert werden.
Die vorliegende Analyse ist als Ergänzung zu der Studie "Klimaneutrale Industrie: Schlüsseltechnologien und Politikoptionen für Stahl, Chemie und Zement" gedacht. Die 13 in der erwähnten Studie vorgestellten Schlüsseltechnologien werden hier für die technisch interessierten Leserinnen und Leser eingehender beschrieben und diskutiert.
Diese Publikation dient als Aufschlag für eine Diskussion über Technologieoptionen und Strategien für eine klimaneutrale Industrie. Alle Daten und Annahmen in dieser Analyse wurden mit Unternehmen und Branchenverbänden intensiv besprochen. Die quantitativen Aussagen sind trotzdem als vorläufig zu betrachten, da sich viele Technologien noch in einer frühen Entwicklungsphase befinden und Abschätzungen über Kosten mit großen Unsicherheiten verbunden sind.
For some time, 3D printing has been a major buzzword of innovation in industrial production. It was considered a game changer concerning the way industrial goods are produced. There were early expectations that it might reduce the material, energy and transport intensity of value chains. However for quite a while, the main real world applications of additive manufacturing (AM) have been some rapid prototyping and the home-based production of toys made from plastics. On this limited basis, any hypotheses regarding likely impacts on industrial energy efficiency appeared to be premature. Notwithstanding the stark contrast between early hype and practical use, the diffusion of AM has evolved to an extent that at least for some applications allows for a preliminary assessment of its likely implications for energy efficiency.
Unlike many cross-cutting energy efficiency technologies, energy use of AM may vary substantially depending on industry considered and material used for processing. Moreover, AM may have much greater repercussions on other stages of value chains than conventional cross-cutting energy efficiency technologies. In case of AM with metals the following potential determinants of energy efficiency come to mind:
- A reduction of material required per unit of product and used during processing;
- Changes in the total number and spatial allocation of certain stages of the value chain; and
- End-use energy efficiency of final products.
At the same time, these various streams of impact on energy efficiency may be important drivers for the diffusion of AM with metals. This contribution takes stock of AM with metals concerning applications and processes used as well as early evidence on impacts on energy efficiency and combine this into a systematic overview. It builds on relevant literature and a case study on Wire Arc Additive Manufacturing performed within the REINVENT project.
Flexible, system-oriented operating strategies are becoming increasingly important in terms of achieving a climate-neutral energy system transformation. Solid-oxide electrolysis (SOEC) can play an important role in the production of green synthesis gas from renewable energy in the future. Therefore, it is important to investigate the extent to which SOEC can be used flexibly and which feedback effects and constraints must be taken into account. In this study, we derived a specific load profile from an energy turnaround scenario that supports the energy system. SOEC short-stacks were operated and we investigated the impact that the load profile has on electrical stack performance and stack degradation as well as the product gas composition by means of Fourier-transform infrared spectroscopy. The stacks could follow the grid-related requirement profiles of secondary control power and minute reserves very well with transition times of less than two minutes per 25% of relative power. Only short-term disturbances of the H2/CO ratio were observed during transitions due to the adjustment of feed gases. No elevated degradation effects resulting from flexible operation were apparent over 1300 h, although other causes of degradation were present.
Water availability plays an important role in the expansion planning of utility-scale solar power plants, especially in the arid regions of the Middle East and North Africa. Although these power plants usually account for only a small fraction of local water demand, competition for water resources between communities, farmers, companies, and power suppliers is already emerging and is likely to intensify in future. Despite this, to date there has been a lack of comprehensive studies analyzing interdependencies and potential conflicts between energy and water at local level. This study addresses this research gap and examines the linkages between water resources and energy technologies at local level based on a case study conducted in Ouarzazate, Morocco, where one of the largest solar power complexes in the world was recently completed. To better understand the challenges faced by the region in light of increased water demand and diminishing water supply, a mixed-method research design was applied to integrate the knowledge of local stakeholders through a series of workshops. In a first step, regional socio-economic water demand scenarios were developed and, in a second step, water saving measures to avoid critical development pathways were systematically evaluated using a participatory multi-criteria evaluation approach. The results are a set of water demand scenarios for the region and a preferential ranking of water saving measures that could be drawn upon to support decision-making relating to energy and water development in the region.
Roadmaps for India's energy future foresee that coal power will continue to play a considerable role until the middle of the 21st century. Among other options, carbon capture and storage (CCS) is being considered as a potential technology for decarbonising the power sector. Consequently, it is important to quantify the relative benefits and trade-offs of coal-CCS in comparison to its competing renewable power sources from multiple sustainability perspectives. In this paper, we assess coal-CCS pathways in India up to 2050 and compare coal-CCS with conventional coal, solar PV and wind power sources through an integrated assessment approach coupled with a nexus perspective (energy-cost-climate-water nexus). Our levelized costs assessment reveals that coal-CCS is expensive and significant cost reductions would be needed for CCS to compete in the Indian power market. In addition, although carbon pricing could make coal-CCS competitive in relation to conventional coal power plants, it cannot influence the lack of competitiveness of coal-CCS with respect to renewables. From a climate perspective, CCS can significantly reduce the life cycle GHG emissions of conventional coal power plants, but renewables are better positioned than coal-CCS if the goal is ambitious climate change mitigation. Our water footprint assessment reveals that coal-CCS consumes an enormous volume of water resources in comparison to conventional coal and, in particular, to renewables. To conclude, our findings highlight that coal-CCS not only suffers from typical new technology development related challenges - such as a lack of technical potential assessments and necessary support infrastructure, and high costs - but also from severe resource constraints (especially water) in an era of global warming and the competition from outperforming renewable power sources. Our study, therefore, adds a considerable level of techno-economic and environmental nexus specificity to the current debate about coal-based large-scale CCS and the low carbon energy transition in emerging and developing economies in the Global South.
Die Wirtschaftsleistung von Deutschland ist durch die Corona-Pandemie stark beeinträchtigt. Um die Wirtschaft zu beleben, einigten sich die Regierungsparteien am 3. Juni 2020 in ihrem Koalitionsausschuss auf ein "Konjunktur- und Krisenbewältigungspaket" sowie ein "Zukunftspaket" in Höhe von insgesamt 130 Milliarden Euro. Für 2020 und 2021 sind fast 60 Maßnahmen vorgesehen, die von steuerlichen Vergünstigungen bei der Mehrwertsteuer bis hin zu konkreten Investitionen in Zukunftstechnologien reichen. Mit Blick auf den Klimaschutz beinhaltet das Maßnahmenpaket der Großen Koalition zwar gute Ansätze und viele wichtige Impulse, die allerdings zu verpuffen drohen, wenn sie nicht durch eine konsequente und nachhaltig ausgerichtete Klimapolitik flankiert werden. Zudem fehlen für den Klimaschutz wichtige Bereiche, wie Investitionen in die Kreislaufwirtschaft. Außerdem werden Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz nur unzureichend berücksichtigt. Gerade in diesen Bereichen hätten sich konjunkturbelebende Effekte und Klimaschutz in idealer Form ergänzen können, kritisiert das Wuppertal Institut. Dieses Diskussionspapier reagiert auf die vorliegenden Vorschläge und fasst zusammen, welche Maßnahmen im Rahmen der jetzt anstehenden Umsetzungsphase nachgebessert werden sollten und wo Ergänzungen notwendig sind.
Dem Thema Natur in der Stadt näherten sich die Teilnehmer(innen) eines Seminars zur Politischen Ökologie durch theoretische Beiträge und praktische Erkundungen. Sie richteten einen kritischen Blick auf das Vorfindliche, das als Natur im weiteren Sinne identifiziert werden kann, um historische und funktionale Bezüge erkennbar zu machen.
Dem humorvoll skeptischen Blick auf den Zeitgeist zeigt sich ein seltsames Bild: Es scheint eine Zeit der Wenden ohne wirkliche Wende zu sein. So lange schon wird von "Wende" geschrieben und gesprochen, dass inzwischen beispielsweise in Verbindung mit Energie von alter (1980er-Jahre) und von neuer (2010er-Jahre) Energiewende die Rede ist. Viele Wenden sind in deutscher Sprachmanier zusammengesetzte Substantive und beziehen sich - von der Mobilitäts- über die Konsum- und die Agrar- bis hin zur Waldwende - auf ökologische Probleme. Manchen Wenden ist ein Adjektiv beigefügt, das eine Strömung im politisch-ökonomischen Raum beschreibt, so etwa die neoliberale Wende in der Sozialpolitik. Meist wird im Kontext der Ökologie konstatiert, dass die Probleme zwar bekannt, die eingeleiteten Wendestrategien und Wendemaßnahmen aber völlig unzureichend seien. Daher schlägt Benedikt Schmid eine "kritische Wende" vor. Die wachstums- und fortschrittsgebundenen Denkmuster gelte es aufzubrechen. Sie seien beharrlich und würden sich immer wieder auch in den zeitlichen und räumlichen Vorstellungen alternativer Ansätze einnisten. (1)
Das Forschungsprojekt VorAB ("Vorsorgend handeln - Avantgardistische Brückenansätze für nachhaltige Regionalentwicklung") fragt nach strukturellen Hindernissen für nachhaltige Regionalentwicklung und nach Potenzialen fortschrittlicher Ansätze zu fairer Land- und Ressourcennutzung. (2) Es untersucht die Transformationsfelder Wald-, Energie- und Landwirtschaft in der Region Lübeck. Erste Ergebnisse zeigen, dass bei dem Terminus Wende mit Blick auf qualitative und grundlegende Veränderungen Vorsicht geboten ist.
The German Energiewende is a deliberate transformation of an established industrial economy towards a nearly CO2-free energy system accompanied by a phase out of nuclear energy. Its governance requires knowledge on how to steer the transition from the existing status quo to the target situation (transformation knowledge). The energy system is, however, a complex socio-technical system whose dynamics are influenced by behavioural and institutional aspects, which are badly represented by the dominant techno-economic scenario studies. In this paper, we therefore investigate and identify characteristics of model studies that make agent-based modelling supportive for the generation of transformation knowledge for the Energiewende. This is done by reflecting on the experiences gained from four different applications of agent-based models. In particular, we analyse whether the studies have improved our understanding of policies' impacts on the energy system, whether the knowledge derived is useful for practitioners, how valid understanding derived by the studies is, and whether the insights can be used beyond the initial case-studies. We conclude that agent-based modelling has a high potential to generate transformation knowledge, but that the design of projects in which the models are developed and used is of major importance to reap this potential. Well-informed and goal-oriented stakeholder involvement and a strong collaboration between data collection and model development are crucial.
Water and energy are two pivotal areas for future sustainable development, with complex linkages existing between the two sectors. These linkages require special attention in the context of the energy transition. Against this background, this paper analyses the role of water availability in the development of solar thermal and photovoltaic power plants for the case of the Draa Valley in southern Morocco. Located in a semi-arid to arid mountainous area, the Drâa Valley faces high water stress - a situation expected to worsen due to climate change. At the same time, the region has one of the greatest potentials for solar energy in the world. To examine whether limited water availability could accelerate or delay the implementation of solar thermal and photovoltaic power plants, this paper compares regional water availability and demand in the Draa Valley for different scenarios, paying particular attention to potential socio-economic development pathways. The Water Evaluation and Planning System software is applied to allocate the water resources in the study region. The water supply is modelled under the Representative Concentration Pathway 8.5 climate scenario, while the water demand for the Drâa Valley is modelled for a combination of three socio-economic and two energy scenarios. The climate scenario describes a significant decrease in water availability by 2050, while the socio-economic and energy scenarios show an increase in water demand. The results demonstrate that during a sequence of dry years the reservoirs water availability is reduced and shortages in water supply can result in high levels of unmet demand. If this situation occurs, oasis farming, water for drinking and energy production could compete directly with each other for water resources. The energy scenarios indicate that the use of dry cooling technologies in concentrated solar power and photovoltaic hybrid systems could be one option for reducing competition for the scarce water resources in the region. However, given that energy generation accounts for only a small share of the regional water demand, the results also suggest that socio-economic demand reduction, especially in the agricultural sector, for example by reducing the cultivated area, will most likely become necessary.
Die Grundstoffindustrie steht derzeit vor großen Herausforderungen. Die Unternehmen müssen die akuten dramatischen Folgen der Coronakrise bewältigen, aber auch bereits in den nächsten Jahren in neue klimafreundliche Technologien investieren, um das Ziel einer klimaneutralen Wirtschaft im Jahr 2050 zu erreichen. Im Fachforum Energieintensive Grundstoffindustrie beim Grünen Wirtschaftsdialog diskutierten Akteure aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft, welche politischen Instrumente die Transformation der Industrie unterstützen und die notwendigen Investitionen ermöglichen können. Vom Wuppertal Institut wurde für das Fachforum ein Scoping Paper erstellt, welches den Stand der aktuellen Fachdiskussion zu zentralen Politikinstrumenten zusammenfasst und die wichtigsten offenen Ausgestaltungsfragen diskutiert. Das Papier wurde im Austausch mit den Akteuren im Fachforum entwickelt und in mehreren Sitzungen des Forums vorgestellt und diskutiert. Inhaltlicher Schwerpunkt sind Instrumente für faire internationale Wettbewerbsbedingungen, Carbon Contracts for Difference, und Ansätze für Energiepreisreformen.
Das Ziel der Klimaneutralität ist eine große Herausforderung, insbesondere für die Industrie. Dieser Artikel analysiert und vergleicht verschiedene Strategien zur Transformation des Industriesektors, wie sie in aktuellen deutschen, europäischen und globalen Klimaschutzszenarien beschrieben werden. Zunächst werden zehn Schlüsselstrategien für weitgehende Treibhausgasemissionsreduktionen im Industriesektor identifiziert. Anschließend wird in einer Szenario-Metaanalyse untersucht, in welchem Maße verschiedene Szenarien jeweils auf die einzelnen Strategien setzen. Dabei zeigt sich, dass es zwischen den Szenarien teilweise erhebliche Unterschiede bezüglich der verfolgten Strategien gibt.
Prepaid-Strom per Smartphone
(2020)
Prepaid-Stromzähler sind in Deutschland noch selten, bieten jedoch zukünftig einen interessanten Markt. Vor allem kleinere Anbieter, aber auch erste Regionalversorger kombinieren die Megatrends Digitalisierung und Energiewende und kreieren daraus neue Dienstleistungen. Zusammen mit IT-Firmen entwickeln sie daraus neue Geschäftsideen, die auch hinsichtlich sozialer Aspekte hohen Anforderungen genügen. Der Rollout von Smart Metering-Lösungen eröffnet zukünftig noch größere Chancen, durch Echtzeit-Datenerfassung den Energieverbrauch und damit auch Einsparpotenziale transparent zu machen. Hochaufgelöste Daten ermöglichen innovative Dienstleistungen und bringen die Kundenbeziehung auf eine neue Ebene.
Innerhalb des Projekts TFE-NRW bewertete das Wuppertal Institut den Forschungsbedarf für Energiewende-Technologien in Nordrhein-Westfalen. Ziel war es herauszufinden, welche Technologien und Forschungsbereiche im Rahmen der Energieforschung für Nordrhein-Westfalen (NRW) einen besonders hohen Stellenwert in Relation zur Bewertung für Deutschland haben könnten und für die eine besondere Unterstützung innerhalb der Energieforschung gerechtfertigt erscheint. Dabei sollten die speziellen Anforderungen des Bundeslandes berücksichtigt werden.
Betrachtet wurden 31 Technologiefelder aus den Bereichen erneuerbare Energien, konventionelle Kraftwerke, Infrastruktur, Technologien für die Sektorenkopplung (Power-to-X, P2X), energie- und ressourceneffiziente Gebäude, Energie- und Ressourceneffizienz in der Industrie und integrative Aspekte, die mithilfe eines Kriterienrasters qualitativ bewertet wurden.
Die in Paris Ende 2015 beschlossene Vereinbarung gibt das Ziel vor, die Erderwärmung bis 2100 auf deutlich unter 2 Grad Celsius zu begrenzen, möglichst aber auf unter 1,5 Grad Celsius. Die vorliegende Studie setzt sich mit der Frage von Fridays for Future Deutschland auseinander, welche Dimension von Veränderungen im deutschen Energiesystem erforderlich wären, um einen angemessenen Beitrag für das Erreichen der 1,5-Grad-Grenze leisten zu können. Nach Abschätzung des Weltklimarates, dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), lassen sich mit dieser Temperaturgrenze die Risiken und Auswirkungen des Klimawandels gegenüber einer stärkeren Erderwärmung erheblich verringern.
Die Autorinnen und Autoren haben dabei den Budgetansatz des Sachverständigenrats für Umweltfragen (SRU) der Bundesregierung zugrunde gelegt. Um das 1,5-Grad-Ziel mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent zu erreichen, ist das Restbudget an damit verträglichen Treibhausgasemissionen eng begrenzt. Für Deutschland bleibt gemäß des Sachverständigenrats für Umweltfragen ab dem Jahr 2020 noch ein Restbudget von 4,2 Gigatonnen CO2. Dabei geht der Sachverständigenrat von der Annahme aus, dass auf globaler Ebene jedem Menschen für die Zukunft ein gleiches Pro-Kopf-Emissionsrecht zugestanden werden soll. Mit dieser Klimaschutzvorgabe geht er deutlich weiter als die aktuellen politischen Vorgaben der Europäischen Union und der Bundesregierung, die diese für sich aus den Pariser Klimaschutzvereinbarungen ableiten.
Die vom SRU formulierte Zielmarke lässt sich einhalten, wenn das Energiesystem (Energiewirtschaft, Industrie, Verkehr und Gebäudewärme) bis zum Jahr 2035 CO2-neutral aufgestellt wird und die Emissionen insbesondere in den nächsten Jahren bereits überproportional stark gesenkt werden können.
Die vorliegende Studie untersucht die technische und in gewissem Maße auch die ökonomische Machbarkeit einer Transformation zur CO2-Neutralität bis 2035. Ob sich dieses Ziel jedoch tatsächlich realisieren lässt, hängt auch maßgeblich von der gesellschaftlichen Bereitschaft und einem massiven politischen Fokus auf die notwendige Transformation ab. Die Studie gibt somit Aufschluss darüber, inwiefern es grundlegende technologische und wirtschaftliche Hindernisse für die CO2-Neutralität 2035 gibt; nicht jedoch ob die Umsetzung realpolitisch tatsächlich gelingen kann bzw. was dafür im Einzelnen getan werden muss. Neben den technischen und ökonomischen Herausforderungen einer Transformation hin zu CO2-Neutralität bestehen zentrale Herausforderungen auch in institutioneller und kultureller Hinsicht, zum Beispiel bei Themen wie der Akzeptanz für einen starken Ausbau von Erneuerbaren-Energien-Anlagen und von Energieinfrastrukturen oder hinsichtlich der Notwendigkeit eines deutlich veränderten Verkehrsverhaltens.
Industrial demand response can play an important part in balancing the intermittent production from a growing share of renewable energies in electricity markets. This paper analyses the role of aggregators - intermediaries between participants and power markets - in facilitating industrial demand response. Based on the results from semi-structured interviews with German demand response aggregators, as well as a wider stakeholder online survey, we examine the role of aggregators in overcoming barriers to industrial demand response. We find that a central role for aggregators is to raise awareness for the potentials of demand response, as well as to support implementation by engaging key actors in industrial companies. Moreover, we develop a taxonomy that helps analyse how the different functional roles of aggregators create economic value. We find that there is considerable heterogeneity in the kind of services that aggregators offer, many of which do create significant economic value. However, some of the functional roles that aggregators currently fill may become obsolete once market barriers to demand response are reduced or knowledge on demand response becomes more diffused.
The reduction of greenhouse gas (GHG) emissions by energyintensive industries to a net zero level is a very ambitious and complex but still feasible challenge, as recent studies show for the EU level. "Industrial Transformation 2050" by Material Economics (2019) is of particular relevance, as it shows how GHG-neutrality can be achieved in Europe for the sectors chemicals (plastics and ammonia), steel and cement, based on three main decarbonisation strategies. The study determines the resulting total demands for renewable electricity, hydrogen and for the capture and storage of CO2 (CCS). However, it analyses neither the regional demand patterns that are essential for the required infrastructure nor the needed infrastructure itself.
Against this background the present paper determines the regional distribution of the resulting additional demands for electricity, hydrogen and CCS in Europe in the case that the two most energy and CCS intensive decarbonisation strategies of the study above will be realised for the existing industry structure. It explores the future infrastructure needs and identifies and qualitatively assesses different infrastructure solutions for the largest industrial cluster in Europe, i.e. the triangle between Antwerp, Rotterdam and Rhine-Ruhr. In addition, the two industrial regions of Southern France and Poland are also roughly examined.
The paper shows that the increase in demand resulting from a green transformation of industry will require substantial adaptation and expansion of existing infrastructures. These have not yet been the subject of infrastructure planning. In particular, the strong regional concentration of additional industrial demand in clusters (hot spots) must be taken into account. Due to their distance from the high-yield but remote renewable power generation potentials (sweet spots), these clusters further increase the infrastructural challenges. This is also true for the more dispersed cement production sites in relation to the remote CO2 storage facilities. The existing infrastructure plans should therefore be immediately expanded to include decarbonisation strategies of the industrial sector.
Driving forces of changing environmental pressures from consumption in the European food system
(2020)
The paper provides an integrated assessment of environmental and socio-economic effects arising from final consumption of food products by European households. Direct and indirect effects accumulated along the global supply chain are assessed by applying environmentally extended input-output analysis (EE-IOA). EXIOBASE 3.4 database is used as a source of detailed information on environmental pressures and world input-output transactions of intermediate and final goods and services. An original methodology to produce detailed allocation matrices to link IO data with household expenditure data is presented and applied. The results show a relative decoupling between environmental pressures and consumption over time and shows that European food consumption generates relatively less environmental pressures outside Europe (due to imports) than average European consumption. A methodological framework is defined to analyze the main driving forces by means of a structural decomposition analysis (SDA). The results of the SDA highlight that while technological developments and changes in the mix of consumed food products result in reductions in environmental pressures, this is offset by growth in consumption. The results highlight the importance of directing specific research and policy efforts towards food consumption to support the transition to a more sustainable food system in line with the objectives of the EU Farm to Fork Strategy.
Technological innovations in energy-intensive industries (EIIs) have traditionally emerged within the boundaries of a specific sector. Now that these industries are facing the challenges of deep decarbonisation and a significant reduction in greenhouse gas (GHG) emissions is expected to be achieved across sectors, cross-industry collaboration is becoming increasingly relevant for low-carbon innovation.
Accessing knowledge and other resources from other industrial sectors as well as co-developing innovative concepts around industrial symbiosis can be mutually beneficial in the search for fossil-free feedstocks and emissions reductions. In order to harness the potential of this type of innovation, it is important to understand not only the technical innovations themselves, but in particular the non-technical influencing factors that can drive the successful implementation of cross-industry collaborative innovation projects.
The scientific state of the art does not provide much insight into this particular area of research. Therefore, this paper builds on three separate strands of innovation theory (cross-industry innovation, low-carbon innovation and innovation in EIIs) and takes an explorative case-study approach to identify key influencing factors for cross-industry collaboration for low-carbon innovation in EIIs.
For this purpose, a broad empirical database built within the European joint research project REINVENT is analysed. The results from this project provide deep insights into the dynamics of low-carbon innovation projects of selected EIIs. Furthermore, the paper draws on insights from the research project SCI4Climate.NRW. This project serves as the scientific competence centre for IN4Climate.NRW, a unique initiative formed by politicians, industry and science to promote, among other activities, cross-industry collaboration for the implementation of a climate-neutral industry in the German federal state of North Rhine-Westphalia (NRW). Based on the results of the case study analysis, five key influencing factors are identified that drive the implementation of cross-industry collaboration for low-carbon innovation in EIIs: Cross-industry innovation projects benefit from institutionalised cross-industry exchange and professional project management and coordination. Identifying opportunities for regional integration as well as the mitigation of financial risk can also foster collaboration. Lastly, clear political framework conditions across industrial sectors are a key driver.
The paper describes quantitative scenarios on a possible evolution of the EU petrochemical industry towards climate neutrality. This industry will be one of the remaining sectors in a climate neutral economy still handling hydrocarbon material to manufacture polymers. Concepts of a climate neutral chemical industry stress the need to consider the potential end-of-life emissions of polymers produced from fossil feedstock and draft the vision of using renewable electricity to produce hydrogen and to use renewable (hydro)carbon feedstock. The latter could be biomass, CO2 from the air or recycled feedstock from plastic waste streams.
The cost-optimization model used to develop the scenarios describes at which sites investments of industry in the production stock could take place in the future. Around 50 types of products, the related production processes and the respective sites have been collected in a database. The processes included cover the production chain from platform chemicals via intermediates to polymers. Pipelines allowing for efficient exchange of feedstock and platform chemicals between sites are taken into account as well. The model draws on this data to simulate capacity change at individual plants as well as plant utilization. Thus, a future European production network for petrochemicals with flows between the different sites and steps of the value chain can be sketched.
The scenarios described in this paper reveal how an electrification strategy could be implemented by European industry over time with minimized societal costs. Today's existing assets as well as geographical variance of energy supply and the development of demand for different plastic sorts are the major model drivers.
Finally, implications for the chemical industry, the energy system and national or regional governments are discussed.
This paper analyses and compares industry sector transformation strategies as envisioned in recent German, European and global deep decarbonisation scenarios.
The first part of the paper identifies and categorises ten key strategies for deep emission reductions in the industry sector. These ten key strategies are energy efficiency, direct electrification, use of climateneutral hydrogen and/or synthetic fuels, use of biomass, use of CCS, use of CCU, increases in material efficiency, circular economy, material substitution and end-use demand reductions. The second part of the paper presents a meta-analysis of selected scenarios, focusing on the question of which scenario relies to what extent on the respective mitigation strategies.
The key findings of the meta-analysis are discussed, with an emphasis on identifying those strategies that are commonly pursued in all or the vast majority of the scenarios and those strategies that are only pursued in a limited number of the scenarios. Possible reasons for differences in the choice of strategies are investigated.
The paper concludes by deriving key insights from the analysis, including identifying the main uncertainties that are still apparent with regard to the future steps necessary to achieve deep emission reductions in the industry sector and how future research can address these uncertainties.
Electricity generation requires water. With the global demand for electricity expected to increase significantly in the coming decades, the water demand in the power sector is also expected to rise. However, due to the ongoing global energy transition, the future structure of the power supply - and hence future water demand for power generation - is subject to high levels of uncertainty, because the volume of water required for electricity generation varies significantly depending on both the generation technology and the cooling system. This study shows the implications of ambitious decarbonization strategies for the direct water demand for electricity generation. To this end, water demand scenarios for the electricity sector are developed based on selected global energy scenario studies to systematically analyze the impact up to 2040. The results show that different decarbonization strategies for the electricity sector can lead to a huge variation in water needs. Reducing greenhouse gas emissions (GHG) does not necessarily lead to a reduction in water demand. These findings emphasize the need to take into account not only GHG emission reductions, but also such aspects as water requirements of future energy systems, both at the regional and global levels, in order to achieve a sustainable energy transition.
The mass roll out of solar PV across the Global South has enabled electricity access for millions of people. In the right context, Small Wind Turbines (SWTs) can be complementary, offering the potential to generate at times of low solar resource (night, monsoon season, winter, etc.) and increasing the proportion of the total energy system that can be manufactured locally. However, many contextual factors critically affect the viability of the technology, such as the extreme variability in the wind resource itself and the local availability of technical support. Therefore, performing a detailed market analysis in each new context is much more important. The Wind Empowerment Market Assessment Methodology (WEMAM) is a multi-scalar, transdisciplinary methodology for identifying the niche contexts where small wind can make a valuable contribution to rural electrification. This paper aims to inform the development of WEMAM with a critical review of existing market assessment methodologies. By breaking down WEMAM into its component parts, reflecting upon its practical applications to date and drawing upon insights from the literature, opportunities where it could continue to evolve are highlighted. Key opportunities include shifting the focus towards development outcomes; creating community archetypes; localised studies in high potential regions; scenario modelling and MCDA ranking of proposed interventions; participatory market mapping; and applying socio-technical transitions theory to understand how the small wind niche can break through into the mainstream.
In order to ensure security of supply in a future energy system with a high share of volatile electricity generation, flexibility technologies are needed. Industrial demand-side management ranks as one of the most efficient flexibility options. This paper analyses the effect of the integration of industrial demand-side management through the flexibilisation of aluminium electrolysis and other flexibilities of the electricity system and adjacent sectors. The additional flexibility options include electricity storage, heat storage in district heating networks, controlled charging of electric vehicles, and buffer storage in hydrogen electrolysis. The utilisation of the flexibilities is modelled in different settings with an increasing share of renewable energies, applying a dispatch model. This paper compares which contributions the different flexibilities can make to emission reduction, avoidance of curtailment, and reduction of fuel and CO2 costs, and which circumstances contribute to a decrease or increase of overall emissions with additional flexibilities. The analysis stresses the rising importance of flexibilities in an energy system based on increasing shares of renewable electricity generation, and shows that flexibilities are generally suited to reduce carbon emissions. It is presented that the relative contribution towards the reduction of curtailment and costs of flexibilisation of aluminium electrolysis are high, whereby the absolute effect is small compared to the other options due to the limited number of available processes.
Die Emscher-Lippe Region ist seit vielen Jahren von einer intensiven wirtschaftlichen Transformation geprägt. Die fortschreitende De-Industrialisierung bzw. die Neuorientierung der Industrie nach dem Wegfall der Kohle- und Stahlindustrie stellt regionale Entscheidungsträger vor große Herausforderungen, wenn es darum geht, der hohen Arbeitslosenquote zu begegnen, Beschäftigungsquoten zu sichern, mit der prekären Finanzsituation in den kommunalen Haushalten umzugehen und den Wirtschaftsstandort zu stabilisieren und neu aufzustellen. Der Strukturwandel der Region ist mit Schließung der letzten Steinkohle-Zeche Ende 2018 nicht abgeschlossen, sondern geht mit dem Kohleausstieg im Energiesektor in eine zweite Phase. Dies sollte auch als Chance verstanden werden, den Wirtschaftsstandort Emscher-Lippe mit seinen energiereichen Industrien innovativ neu zu gestalten und die Region sowohl energetisch, als auch stofflich von der Nutzung fossiler Träger abzukoppeln.
Eine wichtige Säule der regionalen Wirtschaftsförderung besteht darin, strategische Netzwerke und regionale Wertschöpfungsketten zu stärken, um die in der Region ansässigen (mittelständischen) Unternehmen zu unterstützen und den Strukturwandel innerhalb der dominierenden Industrien aus den Bereichen Energieerzeugung und chemischer Industrie zu begleiten.
Die vorliegende Studie bereitet auf, welche Bedeutung die Wasserstoffwirtschaft in der Emscher-Lippe Region in diesem Zusammenhang derzeit spielt und zukünftig spielen könnte.
Dass Megatrends das Leben in den Städten und Gemeinden sowie die Umsetzung der Energiewende in NRW maßgeblich beeinflussen, ist nicht von der Hand zu weisen. Aber bei Entscheidungsträgern in Verwaltung, Politik und Wirtschaft auf kommunaler Ebene klafft eine Lücke zwischen Wissen über Megatrends und umsetzungsorientierter Reaktionen auf diese. Dabei sind die Handlungsmöglichkeiten an der Schnittstelle von Energiewende und Megatrends umfassend - und noch lange nicht ausgeschöpft.
Integrated assessment models (IAMs) are commonly used by decision makers in order to derive climate policies. IAMs are currently based on climate-economics interactions, whereas the role of social system has been highlighted to be of prime importance on the implementation of climate policies. Beyond existing IAMs, we argue that it is therefore urgent to increase efforts in the integration of social processes within IAMs. For achieving such a challenge, we present some promising avenues of research based on the social branches of economics. We finally present the potential implications yielded by such social IAMs.
Das Ziel der Energiewende - ein sicheres, umweltverträgliches und ökonomisch erfolgreiches Energiesystem - birgt diverse Herausforderungen. Diese umfassen die Erreichung der Klimaneutralität, den Umstieg auf erneuerbare Energieträger in allen Sektoren (inkl. Schwerlast- und Flugverkehr sowie industrielle Prozesswärme) als auch deren gegenseitige Integration. Bioenergie kann hierzu einen multiplen Beitrag leisten, sowie negative Emissionen bereitstellen und darüber hinaus auch Beiträge jenseits des Energiesystems erbringen, wie Naturschutz, ländliche Entwicklung, oder die Bereitstellung von biogenem CO2 als Rohstoff für die chemische Industrie. Somit ist Bioenergie ein unverzichtbarer Bestandteil für die Lösung der Herausforderungen in der Transformation zu einem nachhaltigen Energiesystem.
Gegenwärtig stellt Bioenergie mit dem größten Anteil an erneuerbaren Energien im Primärenergieverbrauch (60 %) als auch im Endenergieverbrauch (53 %), mehr als alle anderen erneuerbaren Energieträger zusammen. Dabei bestehen Unterschiede zwischen den Endenergiesektoren: während Bioenergie in der Bruttostromerzeugung 24 % des erneuerbaren Stroms deckt, dominiert sie die erneuerbare Bereitstellung von Wärme mit 86 % als auch den erneuerbaren Endenergieverbrauch im Verkehrssektor mit 88 % in 2018. Aufgrund der Bedeutung von Bioenergie heute werden Beispiele vorgestellt, welche einen zukünftigen multipleren Systembeitrag von Bioenergie fokussieren.
Die Erkenntnisse der Klimaforschung sind eindeutig: Um das im Pariser Klimaabkommen vereinbarte Ziel der Begrenzung der Erderwärmung auf "deutlich unter 2 °C" noch einhalten zu können, müssen die globalen Treibhausgasemissionen umgehend ihren Scheitelpunkt erreichen und anschließend kontinuierlich und steil zurückgehen. Dies gilt umso mehr für die ebenfalls im Pariser Klimaabkommen vereinbarte Absicht, die Erwärmung möglichst sogar unter 1,5 °C zu halten. Durch eine entsprechende Begrenzung der Erderwärmung kann nach aktuellem Wissensstand die Gefahr des Auslösens gefährlicher Kipppunkte und einer sich selbst verstärkenden Erwärmung deutlich vermindert werden.
Given large potentials of the MENA region for renewable energy production, transitions towards renewables-based energy systems seem a promising way for meeting growing energy demand while contributing to greenhouse gas emissions reductions according to the Paris Agreement at the same time. Supporting and steering transitions to a low-carbon energy system require a clear understanding of socio-technical interdependencies in the energy system as well as of the principle dynamics of system innovations. For facilitating such understanding, a phase model for renewables-based energy transitions in MENA countries, which structures the transition process over time through the differentiation of a set of sub-sequent distinct phases, is developed in this article. The phase model builds on a phase model depicting the German energy transition, which was complemented by insights about transition governance and adapted to reflect characteristics of the MENA region. The resulting model includes four phases ("Take-off renewables", "System integration", "Power to fuel/gases”, "Towards 100% renewables”), each of which is characterized by a different cluster of innovations. These innovations enter the system via three stages of development which describe different levels of maturity and market penetration, and which require appropriate governance. The phase model has the potential to support strategy development and governance of energy transitions in MENA countries in two complementary ways: it provides an overview of techno-economic developments as orienting guidelines for decision-makers, and it adds some guidance as to which governance approaches are suitable for supporting those developments.
Das Vorhaben analysiert 1.) die Argumente verschiedener Positionen im Wachstumsdiskurs und formuliert eine idealtypische "vorsorgeorientierte Postwachstumsposition". Er präsentiert zudem Ursachen von Wirtschaftswachstum und identifiziert gesellschaftliche Bereiche, deren Funktion vom Wirtschaftswachstum abhängen könnte. Darüber hinaus werden Reformvorschläge diskutiert, um diese Wachstumsabhängigkeit zu verringern. Das Vorhaben untersucht 2.) die Relevanz der Postwachstumsdebatte für Ressourcenpolitik und eine entsprechende Instrumentierung. Außerdem werden 3.) konstitutive Kernelemente einer nachhaltigen (Postwachstums-)Gesellschaft bestimmt. Das Vorhaben setzt damit Impulse zur gesellschaftlichen Debatte über die Ausgestaltung und Instrumentierung von Transformationspfaden für "gesellschaftliches Wohlergehen innerhalb planetarer Grenzen".
This theory note develops a theoretical approach which integrates the negative spillovers that international institutions often impose on each other into our thinking about their normative legitimacy. Our approach draws on the political philosophy of Rainer Forst which revolves around the right to justification. It suggests that regime complexes facilitate the breakup of institution-specific orders of justification by prompting invested actors to justify negative spillovers vis-a-vis each other. Thus, regime complexes enable more encompassing justifications of negative spillovers than stand-alone international institutions. Against this backdrop, we submit that the proliferation of regime complexes represents normative progress in global governance.
Organic waste to energy (OWtE) technologies have been developed and implemented in Latin America and the Caribbean (LAC) countries. However, they are still far away to significantly contribute not only to treat the ever-increasing waste volumes in the region but also to supply the regional energy demand and meet national carbon emission goals. The technical complexity of these technologies aligned with lack of research, high investment costs and political deficiencies have not allowed for an appropriate implementation of OWtE in the region, where the applicability of large-scale plants remains to be demonstrated. This research presents the state-of-the art of OWtE technologies in the context of the LAC countries based on archival research method. In addition, it presents challenges and opportunities that the region is facing for an adequate implementation of these technologies. The main findings show that OWtE have the potential to improve waste and energy systems in the region by reducing environmental impacts along with a series of social and economic benefits, such as increasing access to a sustainable energy supply. Diverse researches indicate principally anaerobic digestion, fermentation (e.g. 2G bioethanol, etc.), microbial fuel cells, gasification and pyrolysis as efficient technologies to treat solid organic wastes and produce bioenergy.
Die vorliegende Broschüre fasst die Ergebnisse der Gemeindestudie "Energiewende und globale Megatrends in NRW" zusammen. Für die Untersuchung wurden kommunale Entscheidungsträgerinnen und -träger aus NRW, wie Dezernatsleitungen aus Planung und Umwelt, Abteilungsleitungen aus Stadtwerken oder Bürgermeisterinnen und Bürgermeister, zu den Trendthemen Digitalisierung, soziale Ungleichheiten, Übernutzung natürlicher Ressourcen sowie Urbanisierung und demografischer Wandel befragt. Der Großteil der interviewten Personen nimmt diese Megatrends sowohl als bedeutsame Entwicklungen wahr und sieht auch einen engen Zusammenhang mit der Energiewende.
Die Ergebnisse zeigen starke Unterschiede sowohl in der Auffassung der unterschiedlichen Trends als auch in der Betroffenheit zwischen befragten Städten und NRW-Gemeinden. Mit rund 84,4 Prozent empfindet die Mehrheit der in der Online-Befragung interviewten Personen die Veränderungen in der Bevölkerungsstruktur im Zuge eines demografischen Wandels als relevant für die eigene Kommune. Kommunen, die in dynamischen Wachstumsregionen ein starkes Bevölkerungswachstum erlebt haben - etwa durch steigende Geburtenraten und durch mehr zugezogene Menschen -, ließ die Tendenz der alternden Bevölkerung sinken. Städte und Gemeinden in peripheren, ländlichen Schrumpfungsregionen hingegen sind durch einen Bevölkerungsrückgang und Überalterung geprägt. Daraus resultieren unter andrem Herausforderungen für die Gewährleistung der Daseinsvorsorge.
Die Energiewende ist der Umstieg der Energieproduktion, -versorgung und -nutzung von nuklearen und fossilen Energieträgern auf erneuerbare Energien. Dieser tiefgreifende Wandel des über viele Jahre gewachsenen Energiesystems in Deutschland umfasst zahlreiche, hoch komplexe Aspekte und Prozesse. Aus einer eher technologischen Perspektive heraus betrachtet sind die Ziele der Energiewende eine Weiterentwicklung und Dezentralisierung des technischen Stromsystems und seiner Komponenten (Speicher, Netze, Management), die Steigerung der Energieeffizienz (bspw. in industriellen Prozessen sowie in Haushalten, durch energetische Modernisierung des Gebäudebestandes oder eine intelligentere Nutzung der Wärme) sowie die Elektrifizierung des Verkehrs.
In dem vorliegenden Kapitel werden die verschiedenen Herausforderungen zur Umsetzung der Energiewende genauer beleuchtet und dargestellt und schließlich in zentrale Schlussfolgerungen zur Realisierung der Energiewende überführt.
Klimaneutralität wird im Zuge des Pariser Klimaabkommens zur politischen Zielgröße. Die Nationalstaaten, die das Abkommen unterzeichnet haben, müssen regeln, wie sie das Ziel erreichen möchten. Das deutsche Klimaschutzgesetz unterscheidet dabei zwischen "klimaneutral" und "treibhausgasneutral". Das kann zu Missverständnissen führen, kann aber auch sinnvoll sein.
Participatory modeling - the involvement of stakeholders in the modeling process - can support various objectives, such as stimulating learning processes or promoting mutual understanding of stakeholders. Participatory modeling approaches could therefore be useful for the governance of transitions, but a systematic account of potential application areas of participatory modeling methods in transition governance is still lacking. This article addresses this gap by providing a review of participatory modeling methods and linking them to phases and objectives of transition governance. We reviewed participatory modeling studies in transition research and related fields of social-ecological modeling, integrated assessment and environmental management. We find that participatory modeling methods are mostly used for participatory visioning and goal setting as well as for interactive strategy development. The review shows the potential for extending the application of participatory modeling methods to additional phases of transition governance and for the exchange of experiences between research fields.
The European Union (EU) has established that the goal of achieving climate neutrality by 2050 as a key driver of innovation and growth for industry and the economy in the EU. In addition to offering great opportunities, this also poses considerable challenges for the European economy and, for the most part, for basic industries, which are particularly emission-intensive and face strong international competition.
An integrated climate and industry strategy is of central importance to protecting the climate, since the production of steel, cement, basic chemicals, glass, paper, and other materials in the EU and worldwide accounts for roughly one fifth of total greenhouse gas emissions. Even in a greenhouse gas-neutral future, we will not be able to fully eliminate our need for these materials. At the same time, it is particularly challenging to produce these materials without creating emissions given the state of technology and the necessary infrastructures. This applies above all to the question of how large amounts of green energy, including electricity and hydrogen, can be produced at competitive prices. Analyses show that despite the considerable costs involved in process changeover, the costs of transforming the raw materials industry are acceptable to society as a whole, given that the additional costs usually only increase the price of the end products by a few percentage points. However, in the case of crude steel or cement, the price would increase by between one third and 100 per cent. Since almost all raw materials manufacturers face strong global market competition, in most cases they are not able to bankroll the investments in climate-neutral production and the required energy infrastructure without outside support.
This paper outlines an integrated climate industrial policy package that allows the EU to utilise its existing technological leadership in many of these industries to build a greenhouse gas-neutral raw materials industry.
Die Europäische Union (EU) hat erkannt, dass das Ziel der Klimaneutralität bis 2050 ein zentraler Innovations- und Wachstumsmotor für Industrie und Wirtschaft in der EU sein kann. Neben großen Chancen stellt dies die europäische Wirtschaft und überwiegend die besonders emissionsintensiven sowie im international starkem Wettbewerb stehenden Grundstoffindustrien auch vor erhebliche Herausforderungen.
Eine integrierte Klima- und Industriestrategie ist für den Klimaschutz von zentraler Bedeutung, da auf die Produktion von Stahl, Zement, Grundstoffchemikalien, Glas, Papier und anderen Materialien in der EU und weltweit rund 20 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen entfallen. Auch in einer treibhausgasneutralen Zukunft kann auf diese Materialien nicht verzichten werden. Zugleich ist die emissionsfreie Herstellung der Materialien technologisch sowie mit Blick auf die dafür erforderlichen Infrastrukturen besonders herausfordernd. Dies gilt vor allem für die Frage woher die hohen benötigten Mengen an grüner Energie - insbesondere Strom und Wasserstoff - zu wettbewerbsfähigen Preisen kommen sollen. Analysen zeigen, dass trotz erheblicher Kosten bei der Prozessumstellung die Kosten der Transformation der Grundstoffindustrie für die Gesellschaft insgesamt tragbar sind. Denn bezogen auf die Endprodukte betragen die Mehrkosten meist nur wenige Prozentpunkte; die Preise von Rohstahl oder Zement dagegen würden sich zwischen einem Drittel und 100 Prozent verteuern. Da fast alle Grundstoffhersteller in starker Weltmarktkonkurrenz stehen, können sie die Investitionen in eine klimaneutrale Produktion und die benötigten Energieinfrastrukturen aber nicht ohne Unterstützung tragen.
Das vorliegende Papier skizziert ein integriertes Klima-Industriepolitikpaket, das der EU ermöglichen kann, die bestehende technologische Führung in vielen dieser Industrien zielgerichtet zum Aufbau einer treibhausgasneutralen Grundstoffindustrie zu nutzen.
Die Landesregierung von Nordrhein-Westfalen hatte sich 2010 in ihrem Koalitionsvertrag zum Ziel gesetzt, einen Klimaschutzplan zu entwickeln, der die notwendigen Klimaschutzmaßnahmen zur Erreichung der Klimaschutzziele, inklusive von Zwischenzielen, konkret benennt.
Die Eckpunkte des Klimaschutzplanes wurden im Entwurf des Klimaschutzgesetzes (Landesregierung NRW 2011) beschrieben.
Grundlage der inhaltlichen Bearbeitung des Klimaschutzplanes ist eine szenariogestützte Auswahl notwendiger Klimaschutzstrategien und Klimaschutzmaßnahmen für NRW, durch welche die Klimaschutzziele der Landesregierung erreicht werden können. Für die Modellerstellung und die Diskussion von Klimaschutzmaßnahmen in den sektoralen Arbeitsgruppen zur Erstellung des Klimaschutzplanes waren umfangreiche Vorarbeiten notwendig. Dazu gehörte zentral eine Übersicht über die Emissionsminderungs- und Energieeffizienzpotenziale der einzelnen Sektoren in NRW. Dies ist auch explizit im Entwurf des Klimaschutzgesetzes unter § 6 gefordert. Aufgrund der kurzen Vorbereitungszeit zur Erstellung des Klimaschutzplanes war es nicht möglich, eine eigene umfassende Potenzialuntersuchung für ganz Nordrhein-Westfalen durchzuführen. Deswegen wurde im ersten Schritt ein Literaturscreening durchgeführt, in dem dargestellt wird, welche Potenzialuntersuchungen es für NRW in den einzelnen Sektoren gibt. Für diejenigen Bereiche, für die keine expliziten Untersuchungen für den Raum Nordrhein-Westfalen vorliegen, werden nationale Quellen herangezogen.
Aus der Literaturübersicht wurden die wichtigsten sektoralen Treibhausgasminderungs- und Effizienzpotenziale herausgezogen und so aufbereitet, dass sie im THG-Modell und als Vorlage für die sektoralen Arbeitsgruppen dienen können.
Fondos autogestionados para la transición agroecológica : el caso de Asproinca, Riosucio, Caldas
(2019)
Die Digitalisierung und der demografische Wandel sind Megatrends, die die Energiewende überlagern. Mehr denn je sind daher integrierte Problemlösungskonzepte für die Umsetzung der Energiewende gefragt. Neben den technischen Aspekten sollen diese Lösungen auf die sozio-ökonomischen Charakteristika der einzelnen Regionen und Kommunen eingehen und mögliche Veränderungen durch die Megatrends berücksichtigen.
Zielsetzung des Teilprojekts war die Entwicklung eines wirtschaftlich-, ökologisch- und sozial optimalen Wärmeversorgungskonzepts für die Konversionsfläche der ehemaligen Zeche Westerholt in Gelsenkirchen-Herten. Im Fokus stand das Gesamtsystem der Wärmeversorgung, bestehend aus Netz, Speicher und Erzeugung. Angestrebt wurde eine zukunftsfähige Niedertemperaturversorgung (LowEx), welche Technologien der Sektorkopplung und diverse erneuerbare Energiequellen wie Solarthermie, Erdwärme und Abwärmequellen einbinden kann. Dabei wurde eine integrierte Analyse technisch-infrastruktureller sowie sozio-ökonomischer und -kultureller Umsetzungsvoraussetzungen durchgeführt. Neben der interkommunalen Einbindung zeichnete sich das Vorhaben durch ein transdisziplinäres Projektkonsortium aus Kommune, Stadtwerk, Wissenschaft, Technologieentwicklern und Planungsbüros aus.
Gas auf dem Weg zur Klimaneutralität : Abschied von der erdgasfixierten europäischen Gaswirtschaft
(2020)
Die Forcierung des Wandels der Prozessqualität von Gas hin zu klimaneutralem Gas steht an, das wird auch gegenwärtig an mehreren Stellen vorbereitet. Diese Initiativen haben komplementär zueinander zu sein, die Komposition der Maßnahmen aber ist noch nicht stimmig. Die Abstimmung in einem umfassenden Masterplan fehlt.
Große Erzählungen im Engelsjahr 2020 handeln von der Textilindustrie gestern und heute. Die vorliegenden kleinen Erzählungen spielen in anderen textilen Welten und jenseits der großen Fabriken. Von ihnen erzählt Friedrich Engels nicht. Dem Erzählten und Nicht-Erzählten auf der Spur finden wir schließlich heraus, dass auch zu Friedrich Engels selbst in einer bestimmten Weise erzählt - und nicht erzählt wird.
This doctoral research is located in the branch of sustainability sciences that has the realisation of sustainable development as its core subject of research. The most broadly accepted notion of sustainable development is that which evolves along the resolutions, declarations, and reports from international processes in the framework of the United Nations (UN). The consensual outputs from such processes feature global-generalised and context-free perspectives. However, implementation requires action at diverse and context-rich local levels as well. Moreover, while in such UN processes national states are the only contractual parties, it is increasingly recognised that other ("nonstate") actors are crucial to sustainability. The research presented here places the attention on bottom-up initiatives that are advancing innovative ways to tackle universal access to clean energy and to strengthen small-scale family farmers. This means, the focus is on bottom-up initiatives advancing local implementation of global sustainability targets, more precisely, targets that make part of the Sustainable Development Goals two and seven (SDG 2 and SDG7). The research asks how such bottom-up initiatives can contribute to the diffusion of sustainability innovations, thereby also contributing to social change.
Digitalization is a transformation process which has already affected many parts of industry and society and is expected to yet increase its transformative speed and impact. In the energy sector, many digital applications have already been implemented. However, a more drastic change is expected during the next decades. Good understanding of which digital applications are possible and what are the associated benefits as well as risks from the different perspectives of the impacted stakeholders is of high importance. On the one hand, it is the basis for a broad societal and political discussion about general targets and guidelines of digitalization. On the other hand, it is an important piece of information for companies in order to develop and sustainably implement digital applications. This article provides a structured overview of potential digital applications in the German energy (electricity) sector, including the associated benefits and the impacted stakeholders on the basis of a literature review. Furthermore, as an outlook, a methodology to holistically analyze digital applications is suggested. The intended purpose of the suggested methodology is to provide a complexity-reduced fact base as input for societal and political discussions and for the development of new digital products, services, or business models. While the methodology is outlined in this article, in a follow-up article the application of the methodology will be presented and the use of the approach reflected.
Als Direct Air Capture (DAC) werden Technologien zur Abscheidung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre bezeichnet. Diese könnten zunehmend zum Einsatz kommen, um CO2 für Power-to-X-Prozesse (PtX) oder zur Erzielung "negativer Emissionen" bereitzustellen. Die Ergebnisse einer multidimensionalen Bewertung im Rahmen der BMWi-Studie "Technologien für die Energiewende" (et 09/2018) zeigen, dass noch große Unsicherheiten bestehen und die Entwicklung überwiegend an Deutschland vorbeigeht.
Diese Studie untersucht Notwendigkeiten und Möglichkeiten, Wasserstoff und Strom zu nutzen, um den Verkehrssektor in Deutschland perspektivisch zu dekarbonisieren. Basis der Untersuchung ist das Dekarbonisierungsszenario des Wuppertal Instituts von 2017, welches den Verkehrssektor Deutschlands unter der Maßgabe dekarbonisiert, dass Deutschland einen adäquaten Beitrag dazu leistet, den Klimawandel auf 1,5 °C mittlere Temperaturerhöhung gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter zu begrenzen.
Das Dekarbonisierungsszenario nimmt eine ambitionierte Verkehrswende an, um dieses Politikziel zu erreichen. Es zeichnet sich durch eine besonders effiziente Mobilität aus, indem es umfangreiche Vermeidungs- und Verlagerungsmaßnahmen vorsieht und dadurch der Energieverbrauch besonders gering bleiben kann. Dennoch werden selbst in diesem Klimaschutzszenario signifikante Mengen erneuerbaren Stroms für den Verkehrssektor benötigt.
Es findet eine möglichst "direkte Elektrifizierung" statt, also ein Strombezug von batterie-elektrischen Pkw aus dem Netz, sowie über Oberleitungen für die Schiene und für große Lkw auf Bundesautobahnen. Es ist aber auch eine "indirekte Elektrifizierung" nötig, indem aus erneuerbarem Strom unter der Hinnahme von Wirkungsgradverlusten Wasserstoff (H2) und als Folgeprodukt auch synthetische Kraftstoffe hergestellt werden. Diese strombasierten Produkte werden im Dekarbonisierungsszenario für große Pkw und Lkw verwendet.
Die vorliegende Studie berechnet zusätzlich den H2- bzw. PtX-Bedarf des internationalen Flug- und Seeverkehrs. Sie bestimmt außerdem das Lastprofil für eine ungesteuerte Ladung von Elektro-Pkw im Zieljahr. Die Berechnungen verdeutlichen, dass die Dekarbonisierung des Verkehrssektors in Zukunft sehr viel stärker mit dem Stromsystem wechselwirkt. Für Klimaschutz im Verkehr bedarf es neben einer drastischen Energieverbrauchssenkung und einem beschleunigten Ausbau erneuerbarer Energien auch die Infrastruktur für Strom und strombasierte Produkte.
Das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) verlangt mit Bezug auf das Abfallvermeidungsprogramm (AVP) die Benennung zweckmäßiger Maßstäbe für Abfallvermeidungsmaßnahmen (AVM), anhand derer die Fortschritte bei der Entkopplung der mit der Abfallerzeugung verbundenen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt vom Wirtschaftswachstum erfasst werden können. Das AVP benennt mögliche Indikatoren, allerdings ist unklar, inwieweit diese das Entstehen von Abfällen darstellen oder die Effekte von AVM abbilden können. Mögliche Bewertungsmaßstäbe für die Messung des Abfallvermeidungserfolges wurden analysiert, auf ihre Eignung geprüft und ein Set an Indikatoren erarbeitet, um eine kontinuierliche Messung des Erfolges von AVM zu ermöglichen.
Diesen Technologien wird für das Energiesystem, bei einem zunehmenden Ausbau der fluktuierenden regenerativen Leitenergieträger Wind und Sonneneinstrahlung als zentrale Flexibilitätsoption sowie zur Dekarbonisierung der Industrie - Bereitstellung von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen -, eine Schlüsselrolle zukommen. Wie die bisherigen Erfahrungen mit anderen Energieinfrastrukturen, z. B. Freileitungen oder Windkraftanlagen, zeigen, stellt eine breite gesellschaftliche Akzeptanz einen wesentlichen Erfolgsfaktor für die großflächige Diffusion und Transformation dar. Entsprechend ist die gesellschaftliche Einbettung auch bei der Planung von PtX-Strategien frühzeitig zu beachten.
Innerhalb des Kopernikus-Projekts "Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung" - kurz SynErgie - erheben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Flexibilisierungspotenzial von Industrieprozessen und versuchen die Machbarkeit an Schlüsselprozessen zu demonstrieren. Die technischen Herausforderungen und Lösungsoptionen, die sich in den Prozessen der Grundstoffindustrie - wie etwa Stahl, Chemie, Zement, Glas und Feuerfest - ergeben, haben sie bereits in einem ersten Band "Flexibilitätsoptionen in der Grundstoffindustrie: Methodik, Potenziale, Hemmnisse" ausführlich beschrieben und auf Basis einer eigens entwickelten Methodik analysiert. Der Fokus des vorliegenden zweiten Bandes liegt auf den Flexibilitätsperspektiven, die sich durch hybride Wärmebereitstellung, den Einsatz thermischer Energiespeicher und der Nutzung synthetischer Gase in den entsprechenden Branchen ergeben können. Hierzu erweiterten die Forschenden die bereits im ersten Band entwickelte Methodik um die relevanten Aspekte der Gasversorgung und thermischen Speicherung. Anhand von konkreten technischen Beispielen aus den Branchen stellen sie darin die Anwendungsmöglichkeiten und ein gegebenenfalls daraus folgendes Flexibilitätspotenzial dar und diskutieren dies.
The maritime part of all transport via the port of Rotterdam is linked to the brunt of all CO2 emissions (87 %) the port can potentially influence. This report aims to quantitatively grasp the maritime transport of the Port of Rotterdam, in terms of ships, total tonnages, energy consumption and CO2 emissions in respect to types of cargo and regions.
In the first and broad part of the report, the emissions and energy demands of sailing ships are assessed. Emissions and energy demand for the port itself are subject of a separate part at the end.
Unter den Stichworten "Sektorenkopplung" und "Power-to-X" werden derzeit viele Möglichkeiten der direkten und indirekten Elektrifizierung großer Teile der Endenergienachfrage intensiv diskutiert. In diesem Zusammenhang hat die Diskussion um Wasserstoff als Endenergieträger sowie als Feedstock für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen und chemischen Grundstoffen zuletzt stark an Bedeutung gewonnen. Insbesondere der klimaneutrale Umbau der Grundstoffindustrien und hier vor allem der Grundstoffchemie und der Stahlindustrie würde bedeutende Mengen an grünem Wasserstoff benötigen, die räumlich stark auf die großen Industriekerne fokussiert wären. Ein zeitnaher Einstieg in die Schaffung entsprechender Erzeugungskapazitäten und Infrastrukturen könnte dazu führen, dass Wasserstoff - neben erneuerbaren Energien und Energieeffizienz - zum dritten Standbein der Energiewende avanciert.
Germany and Japan have both gained substantial experience with hydrogen production and applications, albeit with focus on different sectors. They also share similar drivers for hydrogen development and, of course, similar technical and economic opportunities and challenges. However, there also are relevant differences in the policy priorities and approaches.
Notwithstanding differing emphases and patterns, the two countries share three main drivers for hydrogen development and deployment: climate mitigation and other environmental goals, energy supply diversification, and technological leadership. In this context, hydrogen has been identified by the German and the Japanese governments during the Energy Policy Dialogue as having potential for closer cooperation.
The authors of this study provide an overview of demand-side deployment by sector (residential, transport, industry, power generation and power-to-x) for both countries, as well as of their hydrogen policy debates, key institutions, R&D programs and demonstration projects. They also present a short survey on relevant international platforms and initiatives in which Japan and Germany participate.
On the basis of a meta-analysis of the role of hydrogen in 18 long-term energy system scenarios for Germany and 12 scenarios for Japan, this study draws conclusions on the possible role of hydrogen in the long term energy policy debates of both countries. Subsequently, the authors discuss sustainability criteria and certification schemes for clean hydrogen, compare the greenhouse gas intensity of different hydrogen supply chains and provide a data-based analysis to identify countries which could become important suppliers of clean hydrogen.
Was ist synthetisches Gas?
(2019)
Ein CO2-Preis ist ein zentrales Instrument, um eine umfassende Dekarbonisierung der Wirtschaft zu ermöglichen und zu erleichtern. Sie kann durch verschiedene Instrumente umgesetzt werden, insbesondere in Form einer CO2-Steuer. Es ist jedoch wichtig, dass ein CO2-Preis allein - aufgrund der vielfältigen Hindernisse (einschließlich nicht ökonomischer Hemmnisse) - die sektoralen Ziele und Instrumente nicht ersetzen kann. Vielmehr muss er komplementär zu sektorspezifischen Klimaschutzinstrumenten eingeführt werden. Der Artikel gibt Auskunft darüber, wie ein CO2-Preis konkret und angemessen ausgestaltet werden kann.
Derzeit befindet sich der zweite Entwurf zum Gebäudeenergiegesetz (GEG) des Bundeswirtschaftsministeriums und Bundesbauressorts zur Vereinheitlichung des Energieeinsparrechts für Gebäude in den Ressorts in der Abstimmung. Doch der Entwurf fällt weit hinter dem aktuellen klimapolitischen Aufbruch der Großen Koalition zurück und die Vorgaben der Europäischen Union erfüllt er nicht.
A significant reduction in greenhouse gas emissions will be necessary in the coming decades to enable the global community to avoid the most dangerous consequences of man-made global warming. This fact is reflected in Germany's 7th Federal Energy Research Program (EFP), which was adopted in 2018. Direct Air Capture (DAC) technologies used to absorb carbon dioxide (CO2) from the atmosphere comprise one way to achieve these reductions in greenhouse gases. DAC has been identified as a technology (group) for which there are still major technology gaps. The intention of this article is to explore the potential role of DAC for the EFP by using a multi-dimensional analysis showing the technology's possible contributions to the German government's energy and climate policy goals and to German industry's global reputation in the field of modern energy technologies, as well as the possibilities of integrating DAC into the existing energy system. The results show that the future role of DAC is affected by a variety of uncertainty factors. The technology is still in an early stage of development and has yet to prove its large-scale technical feasibility, as well as its economic viability. The results of the multi-dimensional evaluation, as well as the need for further technological development, integrated assessment, and systems-level analyses, justify the inclusion of DAC technology in national energy research programs like the EFP.
Weltweit trägt die Industrie direkt und indirekt etwa über ihren Bezug von Strom und Wärme rund 30 bis 40 Prozent zu den Treibhausgasemissionen bei. Auch in Deutschland liegt ihr Beitrag in einer ähnlichen Größenordnung1. Dabei sind insbesondere die Grundstoffindustrien (Stahl, Zement, Grundstoffchemie, Glas, Aluminium, Papier und andere) besonders energie- und emissionsintensiv. Gleichzeitig basiert der Energieeinsatz dieser Industrien bisher noch überwiegend auf fossilen Energien (und Müll). Zu den energiebedingten Emissionen kommen prozessbedingte Emissionen hinzu, die sich bei den heute üblichen Verfahren selbst bei Einsatz vollständig "grüner" Energien nicht vermeiden lassen. Grundstoffindustrien stellen Materialien für die Herstellung und Verarbeitung von Produkten zur Verfügung. Sie sind daher kein Selbstzweck, sondern tragen letztlich damit dazu bei, vielfältige Bedürfnisse abzudecken.
Nigeria is Africa's largest economy and home to approximately 10% of the un-electrified population of Sub-Saharan Africa. In 2017, 77 million Nigerians or 40% of the population had no access to affordable, reliable and sustainable electricity. In practice, diesel- and petrol-fuelled back-up generators supply the vast majority of electricity in the country. In Nigeria's nationally-determined contribution (NDC) under the Paris Agreement, over 60% of the greenhouse gas emissions (GHG) reductions are foreseen in the power sector. The goal of this study is to identify and critically examine the pathways available to Nigeria to meet its 2030 electricity access, renewables and decarbonization goals in the power sector. Using published data and stakeholder interviews, we build three potential scenarios for electrification and growth in demand, generation and transmission capacity. The demand assumptions incorporate existing knowledge on pathways for electrification via grid extension, mini-grids and solar home systems (SHS). The supply assumptions are built upon an evaluation of the investment pipeline for generation and transmission capacity, and possible scale-up rates up to 2030. The results reveal that, in the most ambitious Green Transition scenario, Nigeria meets its electricity access goals, whereby those connected to the grid achieve a Tier 3 level of access, and those served by sustainable off-grid solutions (mini-grids and SHS) achieve Tier 2. Decarbonization pledges would be surpassed in all three scenarios but renewable energy goals would only be partly met. Fossil fuel-based back-up generation continues to play a substantial role in all scenarios. The implications and critical uncertainties of these findings are extensively discussed.
German energy transition : targets, current status, chances and challenges of an ambitious pathway
(2019)
With the "Energiewende", the German term for the transformation of the national energy system, the German government pursues ambitious goals, primarily but not only to reflect the climate change challenge and to react to the risks associated with the use of nuclear power plants. After launching the energy concept in mid-2011, which describes the "Energiewende" goals, Germany was perceived as an international pioneer in energy transition for many years and has been acknowledged for its braveness to combine ambitious greenhouse gas (GHG) mitigation targets with a phase out program for nuclear power plants. In this context, this article asks where Germany’s energy transition currently stands, what is planned next and how far the set targets have been achieved or where more action is required to stick to this pathway.
Im Energiesektor hat die Digitalisierung bereits viele Abläufe der Wertschöpfungskette verändert. Es besteht jedoch weiterhin erhebliches Potenzial zur Nutzung von digitalen Anwendungen. Insofern ist mit weiteren tiefgreifenden Veränderungen zu rechnen. Neben den zahlreichen Nutzen bestehen auch potenzielle negative Auswirkungen. Die so entstehenden Spannungsfelder müssen frühzeitig analysiert werden, um Lösungsoptionen für potenzielle Hindernisse zu erarbeiten um somit den größtmöglichen Nutzen der Digitalisierung erzielen zu können.
In recent years, most countries in the Middle East and North Africa (MENA), including Jordan, Morocco and Tunisia, have rolled out national policies with the goal of decarbonising their economies. Energy policy goals in these countries have been characterised by expanding the deployment of renewable energy technologies in the electricity mix in the medium term (i.e., until 2030). This tacitly signals a transformation of socio-technical systems by 2030 and beyond. Nevertheless, how these policy objectives actually translate into future scenarios that can also take into account a long-term perspective up to 2050 and correspond to local preferences remains largely understudied. This paper aims to fill this gap by identifying the most widely preferred long-term electricity scenarios for Jordan, Morocco and Tunisia. During a series of two-day workshops (one in each country), the research team, along with local stakeholders, adopted a participatory approach to develop multiple 2050 electricity scenarios, which enabled electricity pathways to be modelled using Renewable Energy Pathway Simulation System GIS (renpassG!S). We subsequently used the Analytical Hierarchy Process (AHP) within a Multi-Criteria Analysis (MCA) to capture local preferences. The empirical findings show that local stakeholders in all three countries preferred electricity scenarios mainly or even exclusively based on renewables. The findings demonstrate a clear preference for renewable energies and show that useful insights can be generated using participatory approaches to energy planning.
Urban energy systems have been commonly considered to be socio-technical systems within the boundaries of an urban area. However, recent literature challenges this notion in that it urges researchers to look at the wider interactions and influences of urban energy systems wherein the socio-technical sphere is expanded to political, environmental and economic realms as well. In addition to the inter-sectoral linkages, the diverse agents and multilevel governance trends of energy sustainability in the dynamic environment of cities make the urban energy landscape a complex one. There is a strong case then for establishing a new conceptualisation of urban energy systems that builds upon these contemporary understandings of such systems. We argue that the complex systems approach can be suitable for this. In this paper, we propose a pilot framework for understanding urban energy systems using complex systems theory as an integrating plane. We review the multiple streams of urban energy literature to identify the contemporary discussions and construct this framework that can serve as a common ontological understanding for the different scholarships studying urban energy systems. We conclude the paper by highlighting the ways in which the framework can serve some of the relevant communities.
Many countries are increasingly investing in renewable energy technologies to meet growing energy demands and increase the security of their energy supply. This development is also evident in the Middle East and North Africa (MENA) region, where renewable energy targets and policies have evolved rapidly in recent years. There is a steady increase in both the number of planned and implemented solar photovoltaic (PV) but also of solar thermal projects in form of Concentrating Solar Power (CSP) plants. Many of these installations are designed as large utility-scale systems. Despite the fact that these types of large-scale projects can have significant effects on local communities and their livelihoods, the existing research into the social impacts of such large-scale renewable energy infrastructures at local level is limited. However, assessing and managing these impacts is becoming increasingly important to reduce risks to both the affected communities and to the project and businesses activities. In order to provide more robust evidence on the local effects, this research study reviews the social impacts of large-scale renewable energy infrastructure in the MENA region based on a case study of the NOORo I CSP plant in Ouarzazate, Morocco. Data collected during two empirical field studies, in combination with expert interviews and secondary data analysis, provides detailed evidence on the type and significance of livelihood impacts of the NOORo I CSP plant. The analysis results in a consolidated list of 30 impacts and their significance levels for different stakeholder groups including farmers, young people, women, community representatives and owners of small and medium enterprises. The results show that, overall, the infrastructure development was received positively. The review also indicates that factors identified as having effects on the sustainability of local livelihoods are mainly related to information management and benefit distribution, rather than physical or material aspects.
Auch der Verkehr muss zukünftig seine Beiträge zur klimapolitisch gebotenen Dekarbonisierung von Wirtschaft und Gesellschaft leisten. Dabei rücken insbesondere Segmente in den Fokus der Aufmerksamkeit, die sich durch ein besonders stark ausgeprägtes Wachstum auszeichnen. Dies trifft insbesondere für den Versandhandel und den Paketversand zu. Eine klimapolitisch bedeutsame Frage ist hierbei, wie sich das Wachstum des Versandhandels in einer Einkaufsverkehr und Güterverkehr integrierenden Gesamtbilanz auf die verkehrlich bedingten Emissionen von Klimagasen auswirkt. Welche Faktoren begünstigen eher höhere und welche geringere Emissionen? Wie wirken aktuelle Trends? Wie lassen sich diese Faktoren in einer Weise steuern, dass hieraus Beiträge zur Dekarbonisierung erwachsen können? Welche Akteure sind dabei jeweils besonders relevant?
Die vorliegende explorative Studie versucht auf einige dieser Fragen Antworten zu geben. Für die Beantwortung der genannten Fragen geht es zunächst darum, die Treiber des Wachstums im Versandhandel hinsichtlich ihrer Bedeutung zutreffend einzuschätzen. Untersucht wird dazu deskriptiv die Entwicklungsdynamik von Versandhandel und Paketversand. Zudem werden die hauptsächlichen Determinanten der Klimawirkungen von Versandhandel und Einkauf im stationären Einzelhandel identifiziert.
Dieses Wuppertal Paper dient dazu, a) die mögliche Klimaschutzwirkung eines CO2-Preises zu analysieren, allein und im Gesamtpaket von Instrumenten zum Klimaschutz, b) die Möglichkeiten der Mittelverwendung zu analysieren und zu bewerten, c) dadurch den Dschungel der Argumente und Motivationen in den bestehenden Vorschlägen zu lichten und d) aus der Analyse ein Modell zu skizzieren, das den Anforderungen von Klimaschutz und sozialer Gerechtigkeit sowie Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit am besten gerecht wird und damit der Bundesregierung als Anregung bei der Entscheidung über Einführung und Ausgestaltung eines CO2-Preises dienen kann.
In dem Papier werden diese Fragen anhand von neun Thesen mit einem abschließenden Fazit ergründet. Daraus wird deutlich:
Ein CO2-Preis kann sektorale Ziele und Instrumente nicht ersetzen. Seine volle Wirkung kann er nur entfalten, wenn er komplementär zu sektorspezifischen Klimaschutzinstrumenten eingeführt wird. Nur wenn für diese Instrumente ein guter Teil der Einnahmen aus der CO2-Steuer eingesetzt wird, sind die Klimaziele erreichbar. Die Ziele werden dadurch mit weitaus geringerem CO2-Preis bei gleichzeitig höheren Kostenentlastungen für Verbraucherinnen und Verbraucher, Unternehmen und sogar die öffentlichen Haushalte erreichbar, als wenn die Politik allein auf einen CO2-Preis setzen würde.
The Port of Rotterdam is an important industrial cluster, comprising mainly oil refining, chemical production and power generation. In 2016, the port's industry accounted for 19% of the Netherlands' total CO2 emissions. The Port of Rotterdam Authority is aware that the cluster is heavily exposed to future decarbonisation policies, as most of its activities focus on trading, handling, converting and using fossil fuels. Based on a study for the Port Authority using a mixture of qualitative and quantitative methods, our article explores three pathways whereby the port's industry can maintain its strong position while significantly reducing its CO2 emissions and related risks by 2050. The pathways differ in terms of the EU's assumed climate change mitigation ambitions and the key technological choices made by the cluster's companies. The focus of the paper is on identifying key risks associated with each scenario and ways in which these could be mitigated.
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.
