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This paper examines the current and prospective greenhouse gas (GHG) emissions of e-fuels produced via electrolysis and Fischer-Tropsch synthesis (FTS) for the years 2021, 2030, and 2050 for use in Germany. The GHG emissions are determined by a scenario approach as a combination of a literature-based top-down and bottom-up approach. Considered process steps are the provision of feedstocks, electrolysis (via solid oxide co-electrolysis; SOEC), synthesis (via Fischer-Tropsch synthesis; FTS), e-crude refining, eventual transport to, and use in Germany. The results indicate that the current GHG emissions for e-fuel production in the exemplary export countries Saudi Arabia and Chile are above those of conventional fuels. Scenarios for the production in Germany lead to current GHG emissions of 2.78-3.47 kgCO2-eq/L e-fuel in 2021 as the reference year and 0.064-0.082 kgCO2-eq/L e-fuel in 2050. With a share of 58-96%, according to the respective scenario, the electrolysis is the main determinant of the GHG emissions in the production process. The use of additional renewable energy during the production process in combination with direct air capture (DAC) are the main leverages to reduce GHG emissions.
Demand-side mitigation strategies have been gaining momentum in climate change mitigation research. Still, the impact of different approaches in passenger transport, one of the largest energy demand sectors, remains unclear. We couple a transport simulation model to an energy system optimisation model, both highly disintegrated in order to compare those impacts. Our scenarios are created for the case of Germany in an interdisciplinary, qualitative-quantitative research design, going beyond techno-economic assumptions, and cover Avoid, Shift, and Improve strategies, as well as their combination. The results show that sufficiency - Avoid and Shift strategies - have the same impact as the improvement of propulsion technologies (i.e. efficiency), which is reduction of generation capacities by one quarter. This lowers energy system transformation cost accordingly, but requires different kinds of investments: Sufficiency measures require public investment for high-quality public services, while efficiency measures require individuals to purchase more expensive vehicles at their own cost. These results raise socio-political questions of system design and well-being. However, all strategies are required to unleash the full potential of climate change mitigation.
This paper presents a novel governance concept for sustainable development, introducing the "Safe System Approach" as a transformative model that shifts focus from individual behavioural change to systemic transformation. This approach challenges traditional governance models that emphasize individual responsibility in achieving sustainable development and decarbonization. Instead, it advocates for creating an enabling environment that inherently guides individuals and communities towards sustainable actions. The Safe System Approach is centred on delivering low-carbon services across essential sectors, including electricity, mobility, industry, buildings, human settlements, and agriculture, thereby embedding sustainability as a default choice in societal systems. Drawing parallels with successful models in road safety, the paper explores the potential of this approach in urban development and climate action. It emphasizes the need for a broad coalition and integrated approaches in managing shared resources, highlighting the significance of systemic adjustments over individual behavioral change. By proposing a structure where sustainability is facilitated by the system's design, the paper builds on key concepts from seminal works by scholars like Garrett Hardin, Mancur Olson, Elinor Ostrom, and Ahrend Lijphart. It discusses the challenges and opportunities in creating safe operating spaces for sustainable development, emphasizing the need for multi-actor, multilevel governance systems that can manage shared resources sustainably and are resilient to political volatility. The paper aims to offer a robust, efficient, and inclusive pathway to sustainable development, contributing to the global discourse on environmental and social resilience.
Städte und damit auch ihre Straßen wurden in den vergangenen Jahrzehnten stark nach dem Leitbild einer autogerechten Stadt geplant. Heute besteht ein weitgehender Konsens darüber, dass sich Städte bzw. Straßen wandeln müssen, um sich an die Folgen des Klimawandels anzupassen, und dass die Verkehrswende nur mit angepassten städtischen Verkehrsinfrastrukturen, die aktive Mobilitätsformen fördern, gelingen kann. Dennoch kommt es bei konkreten Projekten vor Ort häufig zu gesellschaftlichen und politischen Widerständen. Vor diesem Hintergrund beschreibt dieser Beitrag einen dreistufigen kollaborativen Beteiligungs- und Planungsprozess mit der Zivilgesellschaft, der Stadtverwaltung und der Kommunalpolitik für den Umbau einer Quartiersstraße in Dortmund. Ziel des Prozesses war es, die Zieldimensionen Verkehrswende, Aufenthaltsqualität und Klimaresilienz (blau-grüne Infrastrukturen) integriert zu betrachten, um eine gleichermaßen ambitionierte wie gesellschaftlich tragfähige Planung zu entwickeln. Der Beitrag beschreibt die empirischen Arbeiten und Befunde, stellt dar, wie die Rückmeldungen aus dem Beteiligungs- und Planungsprozess in die Planungsentwürfe integriert wurden, und reflektiert den Einsatz von Visualisierungen und Straßenexperimenten als Instrumente für eine kollaborative Planung.
In the energy sector, few topics, if any, are more hyped than hydrogen. Countries develop hydrogen strategies to provide a perspective for hydrogen production and use in order to meet climate-neutrality goals. However, in this topical field the role of water is less accentuated. Hence, in this study, we seek to map the interrelations between the water and wastewater sector on the one hand and the hydrogen sector on the other hand, before reflecting upon our findings in a country case study. We chose the Hashemite Kingdom of Jordan because (i) hydrogen is politically discussed not least due to its high potentials for solar PV, and (ii) Jordan is water stressed - definitely a bad precondition for water-splitting electrolyzers. This research is based on a project called the German-Jordanian Water-Hydrogen-Dialogue (GJWHD), which started with comprehensive desk research mostly to map the intersectoral relations and to scope the situation in Jordan. Then, we carried out two expert workshops in Wuppertal, Germany, and Amman, Jordan, in order to further discuss the nexus by inviting a diverse set of stakeholders. The mapping exercise shows various options for hydrogen production and opportunities for planning hydrogen projects in water-scarce contexts such as Jordan.
Der Gebäudebereich steht nicht nur aufgrund seiner Umweltwirkungen vor großen Herausforderungen. Bei der Einhaltung der Klima- und Nachhaltigkeitsziele spielen auch die mit langen Lebens- und Nutzungsdauern von Gebäuden einhergehenden Investitionszyklen eine entscheidende Rolle. Politische und planerische Maßnahmen werden bislang hauptsächlich im Rahmen von Effizienz- und Konsistenzstrategien entwickelt und umgesetzt, um Umweltwirkungen zu minimieren. Die Suffizienzstrategie erfährt im Vergleich dazu eine deutlich geringere Aufmerksamkeit. Ziel dieses Vorhabens ist es deshalb, Suffizienz für den Gebäudebereich zu definieren, geeignete technische und organisatorische Ansätze zu ihrer Unterstützung zu identifizieren sowie Vorschläge zu ihrer Verankerung in politischen und rechtlichen Rahmenbedingungen und Instrumenten zu erarbeiten und exemplarisch darzustellen.
Exnovation und Verkehrswende : vom Automobilitätsregime zu einer nachhaltigen urbanen Mobilität
(2023)
Der Verkehrssektor ist das Sorgenkind beim Klimaschutz. Um die Klimaschutzziele zu erreichen, sind ein rascher und tiefgreifender Wandel beim Verkehr und insgesamt weniger Autoverkehr nötig. In der Verkehrspolitik werden dazu meist innovationsorientierte Strategien verfolgt. Solange das Auto aber seinen privilegierten Status als bevorzugtes Verkehrsmittel behält, wird eine Verlagerung auf innovative und nachhaltige Alternativen verhindert.
Alina Wetzchewald untersucht hier, ob und wie "Exnovation" - also die Beendigung nichtnachhaltiger Praktiken - eine urbane Verkehrswende befördern kann, sodass sich nachhaltige Innovationen und Alternativen in der Folge besser etablieren können. Die Autorin begründet die Notwendigkeit von Exnovation, erarbeitet theoriebasiert Erklärungsansätze und untersucht Exnovation am Fall der Stadt Oslo. Im Ergebnis kann sie konkrete Empfehlungen zur aktiven Gestaltung der urbanen Verkehrswende durch Exnovation ableiten.
The EU Horizon 2020 project HiEff-BioPower (grant agreement No 727330, duration: 10/2016 - 09/2021) aimed at the development of a new, innovative, fuel flexible and highly efficient biomass CHP technology for a capacity range of 1 to 10 MW total energy output, suitable e.g. for on-site generation at larger residential apartment buildings or local heat grids. The new technology shall define a new milestone in terms of CHP efficiency and contribute to a sustainable energy supply based on renewable energies using otherwise unused residual biomass. It consists of a fuel-flexible updraft gasification technology with ultra-low particulate matter emissions, an integrated gas cleaning system and a solid oxide fuel cell (SOFC). The technology shall be applicable for a wide fuel spectrum for residual biomass (wood pellets, wood chips or selected agricultural fuels like agro-pellets) and achieve high gross electric (40%) and overall (90%) efficiencies as well as almost zero gaseous and particulate matter (PM) emissions (close or below the level of detection) as non-energy benefits. At the end of the project, final technology data has become available, as well as techno-economic analyses and market studies. Based on this data, this paper presents final results from the environmental impact assessment of the new HiEff-BioPower technology.
As the climate crisis is accelerating and the pressure to act is steadily increasing, many companies are claiming themselves or their products carbon neutral. This is usually achieved by offsetting residual emissions with carbon certificates (carbon offsetting). However, recent revelations about the inadequate quality of carbon credits and legal uncertainties surrounding the use of such offset claims are increasingly raising doubts about this approach.
This Wuppertal Report examines how the EU can promote integrity in corporate climate action. Taking into account the new framework of the Paris Agreement, the paper outlines various options for how the EU could push for more integrity and effectively combat greenwashing through the targeted use of Article 6 of the Paris Agreement.
In their recommendations, the authors advocate addressing the most serious consequences of ongoing offset practices through increased regulation of offset claims. If a ban on offset claims cannot be implemented, claims requirements and carbon offset regulations should be further specified, for example, by prohibiting any type of double counting of emissions reductions. In addition to tightening the rules for corporate offset claims within Europe, the EU could help partner countries make informed decisions when approving climate change mitigation measures and respective carbon credits. The report also emphasizes the EU's special role in international climate negotiations, where it should advocate for a strong legal framework for climate action under Article 6.
The rise of pedal-assisted bicycles (e-bikes) has the potential to contribute to reducing ubiquitous automobility and its negative externalities on the global climate, mobility justice and the quality of urban life. But what makes this new practice so successful in recruiting new practitioners? What policies can ensure that e-bikes are used in a wide range of situations, thus substituting as much car driving as possible - or even reducing the number of cars? The study focuses on commuting as this use case frequently entails the main obstacles to e-biking in daily routines (e.g., sweat, weather, transporting children or goods). The analysis is primarily based on interviews with practitioners and initially provides a thorough depiction of the practice elements (meanings, materials and competences) involved in e-bike commuting. It furthermore elicits key drivers of and barriers to daily e-bike commuting, points to a number of elements that are important to overcome these barriers and develops two tangible policy approaches to foster the substitution of e-biking for car driving.
Junge Menschen sehen sich durch die Klimakrise einer Einschränkung ihrer Entfaltungs- und Lebensmöglichkeiten gegenübergestellt. Diese explorative Studie verdeutlicht, wie sowohl die Wahrnehmung der Klimakrise, die Verantwortungsattribution, die wahrgenommene Handlungswirksamkeit und die einschlägigen Sozialisationserfahrungen milieuspezifisch strukturiert sind.
Informiert durch das Projekt Schools4Future wurden vier Leitfadeninterviews mit Schüler*innen zur Wahrnehmung und Deutung der Klimakrise geführt. Im dreischrittigen Kodierprozess der Grounded Theory konnten Muster der Betroffenheit, der Verantwortungsattribution und der Handlungsstrategien von vier jugendlichen Klimaaktivist*innen aus akademischen und prekären Herkunftsmilieus rekonstruiert werden. Während die sozial bevorteilten Jugendlichen sich als Betroffene und unter dem Fehlverhalten vorangehender Generationen leidende Gruppe wahrnehmen, sehen die sozial benachteiligten Jugendlichen die Klimakrise als ein systemisches Versagen neben anderen. Der medial so vertraute Aktivismus geht von dem gehobenen Milieu aus und verbindet sich mit Konsum als distinktive Praxis des klimafreundlichen Handelns. Im prekären Milieu zeigen sich andere Formen des stillen, konkreten und intrinsisch motivierten Engagements sowie das (schulische) Engagement als Investition in den individuellen, sozialen Aufstieg. Konsistenter Weise sehen sich die akademischen Jugendlichen als bevorteilt in der Bearbeitung der Klimakrise, dethematisieren aber, was die jungen Menschen aus dem sozial schwachen Milieu deutlich diagnostizieren: Der ökologische Fußabdruck ihres Konsums ist ungleich höher als der der benachteiligten Jugendlichen.
The number of motorcycle taxis has soared in East African cities over the last decades, filling a gap in mobility needs while providing revenue opportunities to drivers. However, poor road safety combined with contribution to carbon emissions and air pollution creates a sustainability conundrum, which has led governments to control or repress the mode, yet without much success. After reviewing the characteristics and regulation of motorcycle taxis in Nairobi, Kigali, and Kampala, this study investigates the existence and impacts of two recent trends: digitalization and electrification. A comprehensive approach is adopted with a systematic review of the literature and policies, completed by field research and key informant interviews. We find out that electrification is mostly associated with positive impacts covering a spectrum of environment, economics, health, and social-related benefits, while the benefits of digitalization are more uncertain or contested. Impacts are however limited for both at the time of study as digitalization is highly volatile and electrification nascent. In conclusion, the paper identifies an interlinkage between the trends via the example of data, and further key research needs.
Junge Menschen sehen sich durch die Klimakrise einer Einschränkung ihrer Entfaltungs- und Lebensmöglichkeiten gegenübergestellt. So überrascht es nicht, dass gerade die junge Generation sich aktiv für mehr Klimaschutz einsetzt - doch sind es wirklich alle Jugendlichen, die auf die Straße gehen? Die vorliegende explorative Studie zeigt auf, wie sowohl die Wahrnehmung der Klimakrise, die Handlungsmuster und auch die Verantwortungsattribution - individuell, innergenerational und politisch - milieuspezifisch verhandelt werden. Informiert durch das Projekt Schools4Future wurden vier Leitfadeninterviews mit Schüler*innen zur Wahrnehmung und Deutung der Klimakrise geführt. Im dreischrittigen Kodierprozess der Grounded Theory konnten Muster der Betroffenheit, der Verantwortungsattribution und der Handlungsstrategien von vier jugendlichen Klimaaktivist*innen aus akademischen und prekären Herkunftsmilieus rekonstruiert werden.
Seit Einführung der ersten Wärmeschutzverordnung in den 1970er Jahren als Antwort auf die Ölkrise sind die energetischen Anforderungen an Gebäude kontinuierlich gestiegen. Heute werden sie im
Gebäudeenergiegesetz (GEG) geregelt, das aktuell erneut novelliert wird. Trotz dieser kontinuierlichen Verschärfungen der Anforderungen ist der Endenergiebedarf von Wohngebäuden in Deutschland in den letzten Jahrzehnten kaum gesunken. Ein wesentlicher Grund hierfür ist die ebenso kontinuierlich steigende Wohnfläche pro Person.
Since the introduction of Germany's first Thermal Insulation Ordinance in the 1970s in response to the oil crisis, requirements for the energy performance of buildings have consistently increased.
Today, these are ruled by the German Building Energy Act, which is currently being amended. Despite this continuous tightening of regulations, the energy consumption in German housing has hardly decreased. The continuous increase in residential space per person is a significant reason for this.
In view of the accelerating climate crisis, the Russian invasion of Ukraine highlighted the dependency of fossil fuels on the part of Germany and the European Union (EU). With the priority aim to reduce the import dependency from the Russian Federation while providing energy security and staying on track with climate mitigation efforts, the Federal Government was presented with major challenges. Prior to the war, an approximate 34% of the mineral oil, 53.6% of the natural gas, and 50% of hard coal supplies to Germany originated from Russian sources. As of 2023, however, Germany is independent from Russian energy imports. This paper examines implications of the global energy crisis induced by the invasion on the energy sector in Germany. As a basis for achieving this analysis, a short overview of the energy situation in the country before the war and a demonstration of the provisional conditions is presented. This is followed by an analysis of the main consequences of the war and medium and long-term strategies to reach Germany's climate goals while maintaining energy security. Lastly, foreseeable consequences regarding the European and German climate goals are discussed.
Das derzeitige, auf privaten Pkw basierende Mobilitätssystem ist nicht nachhaltig: Es trägt zum Klimawandel bei, ist sozioökonomisch ungerecht, benachteiligt Frauen und Personen, die sich um den Haushalt kümmern, gefährdet die Gesundheit und verstellt den städtischen Raum. Mobilitätsdaten bieten völlig neue Möglichkeiten, um diese Probleme durch eine bessere Planung, Organisation und Umsetzung von Mobilität und Verkehr zu überwinden. Dieses Strategiepapier schlägt zwei Möglichkeiten vor, um Mobilitätsdaten für ökologische Nachhaltigkeit und gerechten Zugang zum Verkehr in Deutschland zu nutzen.
The current, private car-based mobility system is not sustainable: it contributes to climate change, it is unjust from gender- and socio-economic perspectives, endangers health and obstructs urban space. To counteract this, mobility data offers entirely new avenues for planning, organizing, and implementing mobility and transport. This strategy paper considers two possible ways to use mobility data for improving environmental sustainability and equitable access to transportation in Germany.
Das Ziel einer urbanen Verkehrswende ist klar definiert: mehr Fläche für städtisches Leben, weniger Lärm und klimaschädliche Emissionen und eine saubere Luft. Das bedeutet weniger Autoverkehr in den Städten und mehr Wege zu Fuß, mit dem Fahrrad, dem Tretroller oder mit dem öffentlichen Verkehr. Dabei reicht es nicht aus nur auf Innovationen und attraktive Alternativen zu setzen - es braucht auch Exnovation, also restriktive und reduzierende Ansätze für den Autoverkehr.
Dieser Zukunftsimpuls zeigt, wie die urbane Verkehrswende durch Exnovation beschleunigt und richtungssicher umgesetzt werden kann, welche Hemmnisse es bei bisher umgesetzten deutschen und europäischen Projekten gibt und welche Strategie- und Handlungsempfehlungen sich daraus ableiten lassen.
The objectives of the urban mobility transition have been clearly set out: gaining more space for urban living, reducing noise and emissions that have a negative impact on the climate and improving air quality. That means less traffic in cities and more trips made using environmentally-friendly modes of transport - i.e., walking, cycling or foot scooters or public transport. In transport policy, the focus is generally on innovative approaches to shaping the mobility transition.
This paper aims to explain the concept of exnovation in the context of the urban mobility transition and to underpin it using specific practical examples. In the course of this process, it is intended to identify the obstacles that stand in the way of rolling out the concept on an area-wide basis in order to deduce strategies and courses of action for expanding the concept in the future.