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Es besteht Einvernehmen, dass die hohe Komplexität des Wärmesystems das zentrale Hindernis für die Wärmewende darstellt: Der Wärmebedarf im Industrie- und Gebäudesektor ist durch unterschiedliche Temperatur- und Nachfrageprofile aber auch durch verschiedene Geschäftsmodelle gekennzeichnet. Im Gebäudebereich sind darüber hinaus auch die vielfältigen Erwartungen und Präferenzen der Millionen von Investoren und Nutzern entscheidend, die über rein techno-ökonomische Überlegungen hinausgehen. Diese Systemkomplexität erschwert die Entwicklung von Strategien im Wärmesektor und hemmt unter anderem auch die Möglichkeiten für Technologieentwickler das Marktpotenzial ihrer Innovationen einzuschätzen.
Fragen der Akzeptanz müssen folglich auf mehreren Ebenen Berücksichtigung finden, von Fragestellungen der Gesamtsystemanalyse bis hin zu einzelnen Umsetzungsprojekten. Entsprechend vielfältig ist die Forschung zur gesellschaftlichen Akzeptanz der Wärmwende im FVEE. Sie umfasst sowohl die Analyse von Nutzerpräferenzen bis hin zur gemeinsamen Gestaltung von Energiewendeprojekten, um die Gelingensbedingungen zu verbessern.
Allen Ansätzen ist gemein, dass die vorherrschende technisch-ökonomische Betrachtung der Wärmewende erweitert wird: Es wird nach Faktoren geforscht, welche die Nutzer*innen beeinflussen und es werden gezielt Bereiche untersucht, welche das Potenzial für zukünftige Akzeptanzkonflikte haben. Des Weiteren gibt es Ansätze, die Akzeptanzfragen bereits im Entwicklungsprozess von Innovationen zu berücksichtigen. Abschließend, in Bezug auf die konkrete Umsetzung von Wärmetransformationsprojekten, werden verschiedene Methoden des Co-Designs entwickelt, erforscht und getestet. Im Folgenden werden einzelne Projekte aus den verschiedenen Bereichen vorgestellt.
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.
Seit Veröffentlichung der vom Landesverband Erneuerbare Energien NRW beauftragten und durch das Wuppertal Institut durchgeführten Studie "Bewertung der Vor- und Nachteile von Wasserstoffimporten im Vergleich zur heimischen Erzeugung" Ende 2020 haben sich die Rahmenbedingungen für den Wasserstoffhochlauf in Deutschland zum Teil deutlich geändert. Darüber hinaus ist zwischenzeitlich eine Reihe von Klimaschutz- und Transformationsstudien erschienen, mit teilweise neuen und differenzierten Einschätzungen zu Wasserstoff-Kosten und -Entwicklungspfaden. Dazu gehören insbesondere die als "Big Five" der Klimaneutralitätsszenarien bezeichneten Publikationen sowie weitere, spezifische H2-Analysen. Vor diesem Hintergrund sind die Ziele der vorliegenden Studie:
1. Eine Aktualisierung der Metaanalyse der oben genannten Wasserstoff-Studie aus dem Jahr 2020 - bezogen auf Kosten- und Mengen-Bandbreiten für die zukünftige Produktion und Bereitstellung von grünem und, soweit möglich, blauem Wasserstoff für Deutschland.
2. Eine kritische Einordnung der absehbaren Wasserstoff-Nachfrage in Deutschland, welche von der Wahl der Nutzungssektoren abhängt.
3. Eine kritische Diskussion und Einordnung der künftigen Rolle von blauem Wasserstoff, also der Frage, ob und inwiefern er eine sinnvolle Übergangslösung zu grünem Wasserstoff darstellen könnte.
Die verheerenden Mengen an Abfall am Ende des Lebenszyklus von Produkten zu bewältigen, gilt als eine der größten Herausforderungen auf dem Weg zu einer Circular Economy. Die negativen Folgen, die sich aus dem Missmanagement von Kunststoffabfällen aufgrund fehlender oder nicht funktionierender Abfallwirtschaftsstrukturen in weiten Teilen der Erde ergeben, werden zunehmend deutlich. Bei der Circular Economy als elementarer Lösungsansatz sollen Stoffströme geschlossen und Produktlebenszyklen verlängert werden. Ein Instrument zur Annäherung an dieses Modell ist der Handel mit sogenannten Plastic Credits - ein Mittel, um den Ausbau regionaler Infrastrukturen für die Sammlung und das Recycling von Kunststoffabfällen zu finanzieren. Die Abnehmer von Plastic Credits sind die treibende Kraft hinter dem Mechanismus. Es ist weiterführende Forschung notwendig, insbesondere in Bezug auf die Frage, wie Unternehmen das Instrument der Plastic Credits nutzen und in ihre Gesamtstrategie integrieren. Diese Masterarbeit widmet sich der dabei vorgelagerten Frage: Existieren bestimmte Profile bei Unternehmen, die in Plastic Credits investieren, und lassen sich hierbei spezifische Cluster bilden?
Im Rahmen der Beantwortung dieser Frage wurden Expert*innen-Interviews mit Hilfe der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring ausgewertet. Dabei haben sich drei konkrete Unterfragen ergeben, die sich auf die Motivation, Branchenzugehörigkeit und räumliche Verortung der Abnehmer beziehen.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Abnehmer von Plastic Credits bereits umfangreich mit der Kunststoffabfallproblematik und der damit verbundenen Auswirkung auf die Umwelt beschäftigen. Offen bleibt, inwiefern Maßnahmen zur Vermeidung von neuartigem Kunststoff, der Verbesserung der Recyclingfähigkeit der Produkte oder der Einsatz von Rezyklaten in der Herstellung dem Weg der Kompensation vorangestellt werden. In Bezug auf die Branchenzugehörigkeit legen die Ergebnisse nahe, dass vorrangig Unternehmen, die mit einem erschwerten Rezyklate-Einsatz konfrontiert sind, in Plastic Credits investieren. Welche Auswirkungen Maßnahmen wie die Entbürokratisierung der Zulassungsverfahren für neue Recyclingprozesse oder verpflichtende Anteile an recycelten Materialien in bestimmten Produkten auf die Investition in Plastic Credits haben, wird sich in Zukunft zeigen. Die Analyse der räumlichen Verortung gab Aufschluss darüber, dass zurzeit im Wesentlichen Unternehmen aus dem globalen Norden in Plastic Credits investieren - jedoch verbunden mit dem Ziel, eine Finanzierung aus den Projektländern heraus zu intensivieren.
Eine zentrale Anforderung für die zukünftige Industrieproduktion ist die Klimaneutralität. Dekarbonisierte Prozesse beruhen häufig auf der direkten oder indirekten (z.B. mittels H2) Elektrifizierung. Dabei stellen sich Fragen nach der energetischen Effizienz dieser Prozesse, nach ihren Potenzialen für einen flexiblen Betrieb sowie nach der Erfüllung kreislaufwirtschaftlicher Anforderungen wie Materialeffizienz und Schließung von Stoffkreisläufen. Der Artikel betrachtet die disruptiv dekarbonisierte Erzeugung von primärem Roheisen und bewertet drei Produktionstechniken dazu.
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.
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.
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.
In einer umkämpften Stadt wird der Anbau von Nahrung zu einem politischen Akt: Anbau, Erwerb von Nahrung und ihre sozialen und umweltbezogenen Qualitätskriterien sind eng verknüpft mit dem "Recht auf Stadt", wie es der französische Soziologe Henri Lefebvre formuliert hat. Anhand verschiedener Dimensionen dieses "Rechts auf Stadt" untersucht Katharina Gröne drei Landwirtschaftsprojekte in Kapstadt/Südafrika - mit Blick auf die kommunikative und die mikropolitische Ebene sozialökologischer Praktiken.
Aufgrund ungleicher sozialräumlicher Entwicklung, Teilhabe und Anerkennung durch die Politik nehmen diese drei Projekte jeweils unterschiedliche Positionen im alternativen Nahrungsmittelnetzwerk Kapstadts ein. Kulturelle Artefakte, Symbole, Logos und Begriffe dienen dabei der Herstellung sozialer Ordnung und eines spezifischen Repräsentationsregimes im politischen Feld. So wird der Anbau von Gemüse zum Austragungsort eines Machtkampfes - und dient der Herstellung kultureller Hegemonie in der städtischen Nachhaltigkeitspolitik.
Dieser Band beschäftigt sich mit der Frage, wie in Städten Handlungskapazitäten für nachhaltige Transformationen wie den Klimaschutz aufgebaut werden können. Ausgehend von einer Governanceanalyse der InnovationCity Ruhr - Modellstadt Bottrop wird gezeigt, dass über öffentlich-private Kooperationen auch strukturschwache Städte eine ambitionierte klimafreundliche Stadtentwicklung durchführen können. Die Arbeit leistet damit einen Beitrag zur geographischen und governancebezogenen Transformationsforschung und ist ebenfalls für andere Kommunen mit Zielen in den Bereichen Nachhaltigkeit und Klimaschutz relevant.
Aufgrund der Wechselwirkungen mit sozialen, ökonomischen und ökologischen Zielen ist die Kreislaufwirtschaft möglicherweise ein Handlungsbereich mit systemischer Schubkraft für die integrierte Nachhaltigkeitsentwicklung von NRW. Sie ist deswegen auch für die Umsetzung der NRW-Nachhaltigkeitsstrategie, die 2016 zum ersten Mal aufgelegt und 2020 aktualisiert wurde, von besonderem Interesse. Aus diesem Grund hat sich das Wuppertal Institut im Rahmen des Forschungsprojekts "Nachhaltigkeitsstrategie NRW - Vertiefungsanalysen zur Umsetzung aus wissenschaftlicher Sicht" in einem Forschungsmodul mit der Umsetzung der Kreislaufwirtschaft im Kontext der Gesamtwirtschaft von NRW beschäftigt und hier insbesondere die Auswirkungen des europäischen, politischen Rahmens auf die Aktivitäten in NRW in den Blick genommen. Mit anderen Worten, das nachfolgende Arbeitspapier nimmt den European Green Deal und seine Bedeutung für NRW in den Blick und fragt: Welche Herausforderungen für NRW lassen sich aus dem Green Deal ablesen, wie und in welchen Sektoren kann/soll NRW eine Transformation zur Kreislaufwirtschaft einleiten und welche Bedingungen müssen dabei beachtet werden? Methodisch basiert diese Auswertung auf der Analyse relevanter Primärdokumente sowie der Sekundärliteratur zur Umsetzung der Kreislaufwirtschaft im politischen Mehrebenensystem. Dabei soll das Papier kein industriepolitisches Innovationsprogramm entwerfen, sondern eine Handreichung zur weiteren Diskussion von potenziellen Maßnahmen und Politikvorschlägen im Hinblick auf die zu entwickelnde Kreislaufwirtschaftsstrategie darstellen.
Deutschlands zirkuläre Zukunft : wie Missionen die Transformation zur Circular Economy beschleunigen
(2023)
Die Bereitstellung industrieller Prozesswärme ist eine zentrale Herausforderung für ein zukünftiges klimaneutrales Energiesystem. In diesem Artikel wird die Vielfalt an etablierten und neuen Energieträgern und Technologien zur treibhausgasarmen bzw. -neutralen Bereitstellung von Prozesswärme vorgestellt. Zudem werden ihre wichtigsten Stärken und Schwächen skizziert, um daraus geeignete Anwendungsfelder und eine Priorisierung ihres Einsatzes zu identifizieren.
Die Bereitstellung industrieller Prozesswärme ist eine zentrale Herausforderung für ein zukünftiges, treibhausgasneutrales Energiesystem. Durch einen Vergleich der Prozesswärmebereitstellung in zwei Energiesystemszenarien werden Gemeinsamkeiten, die auf Richtungssicherheit hindeuten, dargestellt, sowie methodische und inhaltliche Gründe für Abweichungen herausgearbeitet.
Was ist der freiwillige Kohlenstoffmarkt - und welchen Beitrag leistet er für den Klimaschutz?
(2023)
Gasverteilnetze werden stranded assets : der Kampf um die Zurechnung der Restkosten und Verluste
(2023)
Die Schaffung von bezahlbarem und sozial gerechtem Wohnraum stellt eine zentrale Herausforderung der nachhaltigen Stadtentwicklung dar. Zur Begegnung dieser Herausforderungen spielen innovative Wohnformen wie gemeinschaftliche Wohnprojekte eine bedeutende Rolle, da sie vielfältige soziale Nachhaltigkeitsaspekte aufweisen und dadurch zu einer nachhaltigen Stadtentwicklung beitragen können. In diesem Kontext bleibt die Frage offen, ob die Gemeinschaften in Wohnprojekten nach ihrer Gründung beständig bleiben. Das Ziel der Arbeit war die Beantwortung der folgenden Forschungsfrage: "Wie können gemeinschaftliche Wohnprojekte dauerhaft in Bezug auf ihre Weiterentwicklung bestehen bleiben und somit langfristig eine nachhaltige Stadtentwicklung unterstützen?"
Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurde eine qualitative Studie in Form von narrativen Interviews mit Bewohner:innen gemeinschaftlicher Wohnprojekte durchgeführt. Die Ergebnisse aus Literatur und Praxis konnten acht besonders relevante Faktoren für die Beständigkeit von gemeinschaftlichen Wohnprojekten identifizieren: Soziale Durchmischung, Organisationsstruktur, Gemeinschaftspflege, Vertrauen, Soziales Netzwerk, Kommunikationskultur, gelebte Nachhaltigkeit, Flexibilität und Anpassungsfähigkeit. Diese Faktoren ermöglichen eine nachhaltige und anpassungsfähige Gemeinschaft, welche zu einer nachhaltigen Stadtentwicklung beitragen kann. Dafür sollten gemeinschaftliche Wohnprojekte ihre vorhandenen Potenziale weiterhin ausbauen.
Im September 2023 sind zwei wenig ermutigende Untersuchungen veröffentlicht worden: Das Klimasekretariat der Vereinten Nationen macht in seinem Report zur ersten Globalen Bestandsaufnahme (Global Stocktake) deutlich, dass die bisher zugesagten nationalen Klimaschutzbeiträge bei weitem nicht genügen, um die Pariser Klimaschutzziele zu erreichen. Auch das Update zur Einhaltung der planetaren Grenzen fällt ernüchternd aus: In sechs von neun Bereichen sind die Grenzen teils weit überschritten - auch in Bezug auf den Klimawandel.
Allerdings reichen die ergriffenen Klimaschutzmaßnahmen nicht aus, um die gesteckten Ziele zu erreichen. Suffizienzstrategien und -politik können den Wandel bringen - bei Konsum, Gebäuden, Verkehr, Kreislaufwirtschaft und Energie, wie der Zukunftsimpuls zeigt.
In diesem Bericht wird das Wohngebäudemodell der Abteilung Kreislaufwirtschaft des Wuppertal Instituts präsentiert. Der Bericht zielt darauf ab, die Materialströme, die durch Abriss, Neubau, Sanierung und Austausch im Wohngebäudesektor des Bundeslandes Nordrhein-Westfalen während des Zeitraums von 2022 bis 2060 verursacht werden, abzuschätzen. Das Modell verknüpft dabei Angaben zu tatsächlichen Wohngebäudezahlen, entnommen aus den Daten des Statistischen Bundesamts und der Zensuserhebung 2011, mit typischen Baumaterialien je Gebäudetyp und Baujahr. Die Gebäudetypologie basiert dabei auf Arbeiten des Instituts für Wohnen und Umwelt. Bis zum Jahr 2060 können so über Festlegung von Abriss-, Neubau- und Sanierungsraten sowie Austausch einzelner Bauteile mögliche Materialströme des Landes NRW im Wohnbausektor modelliert werden.
In Deutschland werden jährlich über sieben Millionen gebrauchte Matratzen entsorgt, die überwiegend verbrannt und nur zu einem Bruchteil recycelt werden. Dieser lineare Ansatz belastet die Ressourcen, erhöht die Emissionen und birgt Umweltrisiken. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, kann die erweiterte Herstellerverantwortung (Extended Producer Responsibility, EPR) als Instrument zur Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft dienen. In dieser Masterarbeit wird daher untersucht, wie ein EPR-System für Matratzen in Deutschland gestaltet sein sollte, um Kreisläufe effizient zu schließen. Gleichzeitig zielt diese Thesis darauf ab, die damit verbundenen Anforderungen und Herausforderungen bei der Umsetzung eines solchen Systems zu identifizieren.
Zur Beantwortung der Forschungsfragen wurden mithilfe von Expert*innen-Interviews und einer umfassenden Literaturrecherche drei EPR-Modelle entwickelt und anhand von ausgewählten Kriterien bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung ergaben, dass ein Modell präferiert werden sollte, in dem eine sogenannte Producer Responsibility Organisation (PRO) gebündelt die Verantwortung der Hersteller übernimmt. Ein solches System würde unter anderem eine angemessene Kontrolle ermöglichen und Anreize für Forschung und Entwicklung im Bereich der Recyclingtechnologien und des zirkulären Designs der Matratzen schaffen. Obwohl die Datenlage über Altmatratzen und deren Verwertung in Deutschland derzeit noch begrenzt sind und die hier präsentierten Ergebnisse von der gewählten Methodik abhängen, dient diese Masterarbeit als erste Grundlage für die weitere Entwicklung eines EPR-Systems für Matratzen in Deutschland.
Um die Treibhausgasneutralität bis 2045 zu erreichen, wird unter anderem erforderlich sein, dass die Industrie klimaneutrale Produktionsweisen entwickelt und umsetzt. Damit einher gehen gesellschaftliche Aushandlungsprozesse darüber, welche neuen Technologien eingesetzt werden und welche Auswirkungen vor Ort akzeptiert werden. Das Ausmaß an Akzeptanz gegenüber Technologien oder Infrastrukturen beeinflusst neben anderen Faktoren die spezifische Ausgestaltung der Transformation. Mangelnde Akzeptanz kann die Entwicklung von Transformationspfaden verlangsamen oder gar verhindern, und zu Protesten, beispielsweise von lokalen Initiativen oder von etablierten Klimaschutz- und Umweltverbänden, führen.
Dieses Wuppertal Paper stellt die Frage in den Fokus, welchen Einfluss Protestbewegungen auf öffentliche Akzeptanz haben bzw. haben könnten. Grundlage dafür sind empirische Ergebnisse aus dem Projekt Protanz.NRW zu Protesten und Akzeptanz im Kontext der Industrietransformation in NRW. Darauf aufbauend wird ein Protest-Akzeptanz-Modell entwickelt und es werden Hypothesen abgeleitet, wie unterschiedliche Protestgruppen die öffentliche Akzeptanz von Technologien für die Industrietransformation in NRW beeinflussen können. Abschließend werden Handlungsempfehlungen für Politik und Industrie abgeleitet sowie Forschungsbedarfe aufgezeigt.
"TRANSCITY" ist ein partizipatives, sozialökologisches Forschungsprojekt, das hinsichtlich seiner transformativen Wirkung im folgenden Text exemplarisch anhand der Arbeiten mit und in der Stadt Essen vorgestellt und analysiert wird. Im ersten Abschnitt werden die vielseitigen Herausforderungen der Klimakrise herausgearbeitet, die den Bezugsrahmen des Projektes bilden. Im Mittelpunkt der Projektvorstellung stehen die Projektidee, die Zielsetzungen sowie das Projektdesign und die Forschungsmethoden. Im abschließenden Kapitel werden die transformativen Wirkungen untersucht. Am Ende folgt ein zusammenfassender Ausblick.
LinkLab is a newly established working group under the umbrella of German Committee Future Earth (DKN Future Earth). It opens up a space to discuss relevant connections and interfaces between real-world lab research and various scientific disciplines, exploring fruitful connections and pathways for mutual learning for future sustainability-oriented research.
Im Rahmen einer aktuellen Studie zur Transformation des Europäischen Energiesystems zur Klimaneutralität unter Berücksichtigung der Gaskrise entwickelte das Wuppertal Institut ein Szenario (EU27+UK) für die Transformation der europäischen Industrie inklusive Raffinerien und Kokereien, in dem die industriellen Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um 99 % gegenüber 2018 gemindert werden. Der Endenergiebedarf der Industrie sinkt in diesem Szenario durch den Einsatz von Wärmepumpen, andere Energieeffizienzmaßnahmen sowie einen Rückgang der Produktion in Raffinerien bis 2040 deutlich und der Bedarf an fossilen Gasen kann zeitnah gemindert und bis 2045 auf nahezu Null gesenkt werden.
Im Rahmen dieses Szenarios erfolgte auch eine detaillierte Abbildung der Entwicklung der Prozesswärmebereitstellung in Deutschland. Die Bereit- stellung von Niedertemperaturwärme (< 150 °C) erfolgt im Szenario größtenteils über Wärmepumpen und Fernwärme. Solar- und Geothermie spielen eine (kleinere) Rolle. Für die Dampfbereitstellung (150 - 500 °C) werden vielfach hybride Strom/H2-Kessel eingesetzt, daneben Biomasse. In der Chemieindustrie spielen auch langfristig Reststoffe aus Steamcrackern eine wichtige Rolle.
Die Bereitstellung von Hochtemperaturwärme erfolgt prozessspezifisch je nach den technischen Gegebenheiten der Prozesse (z. B. H2 in den Direktreduktions- anlagen und Biomasse in den Walzwerken der Stahlindustrie, abfallbasierte Brennstoffe vor allem in den Klinkeröfen der Zementindustrie, Biomethan und Strom in der Glasindustrie, Strom für Primär- und Sekundäraluminium). Biogene Energieträger in Kombination mit CCS (BECCS) ermöglichen in der Stahlindustrie und in der mineralischen Industrie die Bereitstellung von Hochtemperaturwärme und gleichzeitig negative Emissionen zur Kompensation von Restemissionen.
Am frühen Sonntagmorgen des 20. November 2022 ging die 27. Konferenz der Vertragsparteien des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (27th Conference of the Parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), COP27) im ägyptischen Scharm El Sheikh zu Ende. Geplant war die Konferenz bis Freitag. Doch es gab viel zu diskutieren. Katastrophale Extremwetterereignisse wie die Überschwemmungen in Pakistan und historische Dürren in Europa unterstrichen auch dieses Jahr wieder die Bedeutung von ambitionierten klimapolitischen Entschlüssen. Auch der neueste Bericht des Weltklimarats (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) hatte erneut hervorgehoben, dass diese Ereignisse weiter eskalieren werden, je mehr die globale Erwärmung zunimmt.
Der Wärmesektor hat einen Anteil von rund 55 Prozent am deutschen Primärenergieverbrauch, wobei der Anteil klimafreundlicher Wärmeerzeugung (erneuerbare Energien und Abwärmenutzung) bislang aber noch sehr gering ist und unter 20 Prozent liegt. Entsprechend sind die Potenziale zur Erschließung von Dekarbonisierungserfolgen im Wärmesektor besonders groß. Ein Gelingen der Wärmewende ist daher zwingende Voraussetzung dafür, dass die nationalen Klimaschutzziele erreicht werden.
Gerade Städte spielen auf Grund des hohen Energie- und Ressourcenverbrauchs, der hohen örtlichen Dichte von Infrastrukturen und durch die Vielzahl von Akteuren eine zentrale Rolle bei der Energiewende und für den Klimaschutz. So bilden beispielsweise gewachsene Strukturen im Bestand und hohe Nutzungsdichten potenzielle Restriktionen für die Integration von Technologien zur effizienten Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Städtische Quartiere sind gleichzeitig der sinnvollste Umsetzungsmaßstab für integrierte innovative Systeme, da hier die größten Synergieeffekte zwischen Effizienzmaßnahmen und nachhaltiger Energieerzeugung erschlossen werden können.
Treibhausgasneutralität in Deutschland bis 2045 : ein Szenario aus dem Projekt SCI4climate.NRW
(2023)
Die klimapolitischen Ziele Deutschlands und der EU machen eine sehr schnelle und tiefgreifende Transformation sowohl der Energieversorgung als auch der energieverbrauchenden Sektoren notwendig. Diese Transformationsherausforderung betrifft nicht zuletzt die energieintensive Industrie in Deutschland, die vor grundlegenden technologischen Veränderungen wichtiger Produktionsprozesse steht. Die Herausforderungen für die Industrie werden durch die aktuelle Energiekrise weiter verschärft.
Vor diesem Hintergrund stellt das hier vorgestellte Klimaschutzszenario "SCI4climate.NRW-Klimaneutralität" (S4C-KN), das im Rahmen des vom Land NRW finanzierten Forschungsprojekts "SCI4climate.NRW" entwickelt wurde, die möglichen künftigen Entwicklungen in der energieintensiven Industrie in den Mittelpunkt der Analyse. Das Szenario analysiert diese Entwicklungen im Kontext eines gesamtwirtschaftlichen Transformationspfads hin zu einem klimaneutralen Deutschland im Jahr 2045.
Der Klimawandel wird zunehmend eine der größten Gesundheitsbedrohungen des 21. Jahrhunderts. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) erwartet, dass durch die Folgen des Klimawandels zwischen den Jahren 2030 und 2050 rund 250.000 zusätzliche Todesfälle pro Jahr durch Mangelernährung, Malaria, Durchfallerkrankungen und Hitzestress verursacht werden. Allein für die direkten Gesundheitsschäden - also ohne beispielsweise indirekte Schäden, die in Sektoren wie der Landwirtschaft entstehen - werden bis 2030 Zusatzkosten von jährlich zwei bis vier Milliarden US-Dollar erwartet. Besonders betroffen sind Menschen in Gegenden mit einer schlechten Gesundheitsversorgung und Infrastruktur. Aber auch Deutschland ist von den Folgen des Klimawandels betroffen – heute und künftig.
Aktuell liegt in der Forschung noch ein Fokus darauf, zu untersuchen, in welcher Art und Weise die Menschen dem Klimawandel ausgesetzt sind (Expositionswege) und wie sich diese Gesundheitseffekte messen lassen (etwa der Unterschied der Gesundheitsauswirkungen einer globalen Durchschnittserwärmung von 1,5 oder 2 Grad Celsius). Auch wird das klimawandelbedingte Gesundheitsrisiko verschiedener Bevölkerungsgruppen von zahlreichen nationalen und internationalen Akteuren erforscht. Einer der Forschungsschwerpunkte bildet dabei die Untersuchung unterschiedlicher Anfälligkeiten für klimabedingte Gesundheitsrisiken verschiedener Gruppen (bspw. ältere Menschen, Vorerkrankte, Einkommensschwache, Kinder). Andere Studien widmen sich dem Risiko, dem Menschen in ausgewählten geografischen Regionen (etwa Brasilien) oder Angehörige bestimmter Völker (bspw. Gesellschaften in der Arktis) ausgesetzt sind. Ein noch junges Forschungsfeld umfasst Untersuchungen zur Klimaangst (climate anxiety).
Gemeinsam mit der gesetzlichen Krankenkasse BARMER hat das Wuppertal Institut sich zum Ziel gesetzt, innerhalb des Projekts "BARMER Explorationsstudie Klimawandel und Gesundheit" den aktuellen Forschungsstand zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die Gesundheit aufzubereiten. Die Aufarbeitung erfolgt über vier Arbeitspakete (Module) hinweg. Der vorliegende Projektbericht fasst die zentralen Projektergebnisse zusammen.
Der Anteil erneuerbarer Energien bei der Wärme- (und Kälte-)Versorgung lag 2021 in Deutschland bei 16,5 % (knapp 200 TWh/a). Davon stammten 86 % aus Biomasse und davon wiederum 47% allein aus Holzfeuerungen im häuslichen Bereich. Der Rest der erneuerbaren Wärme stammte aus oberflächennaher Geothermie und Umgebungswärme (Wärmepumpen) mit 9 % und Solarthermie mit 4,2 %. Bisher vergleichsweise kleine Beiträge stammten aus der tiefen Geothermie. Im Jahr 2021 waren bezogen auf die rund 21 Millionen im Bestand befindlichen Einzelgebäudeheizanlagen (nicht Einzelraumfeuerstätten) 1,1 Mio. Wärmepumpen und 0,9 Mio. Biomassekessel im Betrieb. Hinzu kommen zusätzliche 2,5 Mio. solarthermische Anlagen mit einer Gesamtkollektorfläche von rund 21 Mio. m2. Bei den neu installierten Wärmeerzeugern konnten Wärmepumpen und Biomassekessel auch 2021 einen deutlich steigenden Absatz verzeichnen, wobei ihr Anteil an den insgesamt rund 930.000 neu installierten Wärmerzeugern bei knapp 25% lag.
Doch 2021 nutzten immer noch rund 19 Mio. Wärmeerzeuger Gas und Öl. Darüber hinaus müssen in Wohngebäuden auch noch Etagenheizungen und veraltete Biomasseheizsysteme ausgetauscht werden. Für eine erfolgreiche Wärmewende bis 2045 im Gebäudewärmebereich müssen also weiterhin jedes Jahr rund eine Million neue komplett Erneuerbare-Heizanlagen installiert und in Betrieb genommen werden. Nach dem Anschluss an zumindest perspektivisch vollständig erneuerbar versorgte Wärmenetze sind für alle anderen Objekte Wärmepumpen, Wärmepumpen-Biomasse-Hybride und, nur wo es keine anderen Möglichkeiten gibt, reine Biomassekessel zu installieren. Alle Lösungen lassen sich zusätzlich mit Solarthermieanlagen ergänzen. Im Vergleich zu Erdgasthermen ist jedoch allein die Installation der deutlich komplexeren Systeme mit mindestens dem doppelten Zeitaufwand zu veranschlagen, während die Branche bereits heute über einen realen Fachkräftemangel klagt. Es braucht also wirksame Lösungsansätze der Forschung zur Überwindung dieser und vieler anderer Hemmnisse zur erfolgreichen Wärmewende bis 2045.
Einige Klimaneutralitätsszenarien für Deutschland nehmen an, dass zukünftig "unvermeidbares" CO2, z. B. aus der Zementproduktion, als Kohlenstoffquelle für die inländische Herstellung von Kraftstoffen oder chemischen Grundstoffen genutzt wird. In diesem Artikel wird dargelegt, warum eine solche CO2-Nutzung verglichen mit einem alternativen Pfad einer geologischen Speicherung des CO2 und einem gleichzeitigen Import "grüner" Kraft- und Grundstoffe zumindest aus energetischer Sicht nachteilig erscheint.
Nicht nur für den Klimaschutz führt an der Wärmewende kein Weg vorbei. Mittelfristig wird sie auch die Heizkosten senken. Kurzfristig sind allerdings erhöhte Investitionen erforderlich, die für alle tragbar sein müssen. Ein wichtiges Instrument ist dabei die kommunale Wärmeplanung.
Sie wird kommen und sie wird zu erheblichem Aufwand bei den kommunalen Gebietskörperschaften führen, aber den Bürgerinnen und Bürgern, Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen auch Anleitung und Sicherheit für ihre Investitionen in zukunftsfähige Heizungssysteme bieten. Nach den bisherigen Planungen ist vorgesehen, dass seitens des Bundes ein Gesetz verabschiedet wird, welches die Länder verpflichten wird, flächendeckend eine kommunale Wärmeplanung zumindest für die mittleren und größeren Städte und Gemeinden vorzunehmen. Seitens der Länder wird diese Aufgabe dann an die Kommunen weitergegeben. Die Bundesländer Baden-Württemberg und Schleswig-Holstein haben bereits seit einiger Zeit Erfahrung mit diesem kommunalen Planungsinstrument. Der Gesetzentwurf auf Bundesebene wird noch für das zweite Quartal 2023 erwartet. Unabhängig davon sieht der Koalitionsvertrag der Landesregierung in Nordrhein-Westfalen vor, dass im laufenden Jahr 2023 der gesetzliche Ordnungsrahmen für die kommunale Wärmeplanung geschaffen wird. Der genaue Zeitplan steht somit noch nicht fest; klar ist aber, dass es in absehbarer Zeit zu einer Verpflichtung für die NRW-Kommunen kommen wird, solche Pläne zu erstellen. Es lohnt daher, sich bereits frühzeitig mit dem Thema zu befassen.