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Im Auftrag der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN im Bayerischen Landtag haben Forschende des Wuppertal Instituts wissenschaftlich überprüft, wie viele Treibhausgas-Emissionen im Jahr 2030 bestimmte landespolitische Klimaschutz-Maßnahmen potenziell einsparen können. Die vorliegende Studie schätzt dabei sowohl die Effekte der Maßnahmen auf die insgesamt verursachten Treibhausgas-Emissionen (Verursacherprinzip) als auch auf die in Bayern selbst statistisch erfassten Emissionen (Quellenprinzip) ab.
Die Maßnahmen adressieren die folgenden fünf Bereiche: 1) Gebäude und Verkehrsmittel im Besitz der öffentlichen Hand. 2) Ausbau der Windenergie und Photovoltaik. 3) Energieeffizienz im Gebäudesektor. 4) Energieeffizienz und Verkehrsverlagerung im Transportsektor. 5) Landwirtschaft und Landnutzung.
Zwei Beispiele der untersuchten Maßnahmen sind Verbesserungen der Rahmenbedingungen für den Bau neuer Windenergieanlagen und eine stärkere Nutzung des industriellen Abwärmepotenzials.
The EU aims to become the first climate neutral continent. To achieve this goal, the industry sector needs to reduce its GHG emissions to net zero or at least close to net zero. This is a particularly challenging task due to the high energy demand especially of primary materials production and the little potential to reduce this energy intensity when switching to other production processes based on electricity or hydrogen. In order to identify robust strategies for achieving a net-zero-compatible industry sector, the paper at hand analyses the transformation of the industry sector as described by a number of recent climate neutrality scenarios for Germany. Apart from overall industry, a focus is set on the sectors of steel, chemicals and cement. The analysed scenarios show very deep GHG emission reductions in industry and they appear to be techno-economically feasible by the mid of the century, without relying on offsets or on shifts from domestic production to imports. The scenarios agree on a suite of core strategies to achieve this, such as direct and indirect electrification, energy efficiency and recycling as well as new technological routes in steel making and cement. The scenarios differ, however, regarding the future mix of electricity, hydrogen and biomass and regarding the future relevance of domestic production of basic chemicals.
Die vorliegende Darstellung vergleicht fünf ausgewählte aktuelle Klimaschutzszenarien für Deutschland in Hinblick auf zentrale Entwicklungen im Energiesystem bis Mitte des Jahrhunderts. Die fünf Szenarien sind zwischen April und Oktober 2021 erschienen und beschreiben unterschiedliche Pfade, wie Klimaneutralität in Deutschland bis zum Jahr 2045 bzw. 2050 erreicht werden könnte. Die Szenarien wurden von verschiedenen Organisationen in Auftrag gegeben und von unterschiedlichen wissenschaftlichen Instituten bzw. Beratungsunternehmen erarbeitet.
Im vorliegenden Vergleich werden verschiedene Kenngrößen des Energiesystems auf Energieangebots- sowie Energienachfrageseite betrachtet. Die Gegenüberstellung der jeweiligen Entwicklungen in den Szenarien soll aufzeigen, in welchen Bereichen die Studien auf dem Weg zur Klimaneutralität ähnliche Entwicklungen vorsehen und in welchen Bereichen es derzeit noch deutlich abweichende Vorstellungen über die genaue Ausgestaltung der Energiesystemtransformation gibt.
Das Ziel der Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 stellt nicht zuletzt den Industriesektor vor erhebliche Herausforderungen. Für diesen Sektor werden teilweise sehr unterschiedliche Entwicklungspfade in Richtung Klimaneutralität beschrieben, wie ein Blick in verschiedene aktuelle Szenariostudien zeigt. Dennoch gibt es auch im Industriesektor bestimmte Emissionsminderungsstrategien, die in allen vorliegenden Szenarien als unverzichtbar angesehen werden.
Der Diskurs um die Transformation des Energiesystems ist in den vergangenen Jahren vermehrt über wissenschaftlich fundierte Szenarien geführt worden, die aus verschiedenen gesellschaftlichen Perspektiven in Auftrag gegeben wurden. Der Vergleich von vier im Jahr 2021 erschienenen Studien zeigt auf, wo weitgehende Einigkeit über die erforderlichen Strategien zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2045 besteht, und wo die größten Differenzen liegen.
Der Klimawandel stellt uns vor die globale Herausforderung, auf fossile Energieträger zu verzichten. Die erfolgreiche Transformation des Energiesystems ist eine wesentliche Voraussetzung für eine vollständige Reduktion der Treibhausgase. Eine solche Transformation kann nur gelingen, wenn der fundamental neue Charakter des Systems erfasst und im abgeleiteten Rückschluss daraus der passende Pfad eingeschlagen wird. Im Kern lässt sich dieser neue Charakter als ein defossilisiertes, auf regenerativen Energien basierendes Energiesystem beschreiben.
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.
We conduct a systematic, interdisciplinary review of empirical literature assessing evidence on induced innovation in energy and related technologies. We explore links between demand-drivers (both market-wide and targeted); indicators of innovation (principally, patents); and outcomes (cost reduction, efficiency, and multi-sector/macro consequences). We build on existing reviews in different fields and assess over 200 papers containing original data analysis. Papers linking drivers to patents, and indicators of cumulative capacity to cost reductions (experience curves), dominate the literature. The former does not directly link patents to outcomes; the latter does not directly test for the causal impact of on cost reductions). Diverse other literatures provide additional evidence concerning the links between deployment, innovation activities, and outcomes. We derive three main conclusions. (1) Demand-pull forces enhance patenting; econometric studies find positive impacts in industry, electricity and transport sectors in all but a few specific cases. This applies to all drivers - general energy prices, carbon prices, and targeted interventions that build markets. (2) Technology costs decline with cumulative investment for almost every technology studied across all time periods, when controlled for other factors. Numerous lines of evidence point to dominant causality from at-scale deployment (prior to self-sustaining diffusion) to cost reduction in this relationship. (3) Overall Innovation is cumulative, multi-faceted, and self-reinforcing in its direction (path-dependent). We conclude with brief observations on implications for modeling and policy. In interpreting these results, we suggest distinguishing the economics of active deployment, from more passive diffusion processes, and draw the following implications. There is a role for policy diversity and experimentation, with evaluation of potential gains from innovation in the broadest sense. Consequently, endogenising innovation in large-scale models is important for deriving policy-relevant conclusions. Finally, seeking to relate quantitative economic evaluation to the qualitative socio-technical transitions literatures could be a fruitful area for future research.
Damit sich die weltweit zunehmend ambitionierten Klimaschutzziele erreichen lassen, müssen auch im Industriesektor weitgehende Emissionsreduktionen innerhalb weniger Jahrzehnte realisiert werden. Expertinnen und Experten sind sich einig, dass dies nicht ohne den Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energieträger und Rohmaterialien - sogenannte Feedstocks - umsetzbar ist. Im Zuge der verstärkten Nutzung dieser grünen Energieträger ist denkbar, dass sich deren Verfügbarkeit und Kosten zu immer wichtigeren Standortfaktoren für die Produktion industrieller Güter entwickeln werden. Dies könnte dazu führen, dass zukünftig Standorte mit kostengünstiger Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien attraktiver gegenüber anderen Standorten werden und es dann zu Standortverlagerungen kommt - insbesondere im Bereich der energieintensiven Industrie.
In dem vorliegenden Artikel greifen die Autoren diese möglichen Verlagerungen industrieller Produktion auf. In diesem Zusammenhang führen sie auch den Begriff "Renewables Pull" ein. Die in bestimmten Regionen der Welt kostengünstig und in großen Mengen verfügbaren erneuerbaren Energien könnten nach Ansicht der Autoren künftig eine Sogwirkung auslösen und bestimmte Teile der industriellen Produktion anziehen - auch Pull-Effekt genannt.
This report was prepared by the Wuppertal Institute in cooperation with the German Economic Institute as part of the SCI4climate.NRW project. The report aims to shed light on the possible phenomenon that the availability and costs of "green" energy sources may become a relevant location factor for basic materials produced in a climate-neutral manner in the future.
For this purpose, we introduce the term "Renewables Pull". We define Renewables Pull as the initially hypothetical phenomenon of a shift of industrial production from one region to another as a result of different marginal costs of renewable energies (or of secondary energy sources or feedstocks based on renewable energies).
Shifts in industrial production in the sense of Renewables Pull can in principle be caused by differences in the stringency of climate policies in different countries, as in the case of Carbon Leakage. Unlike Carbon Leakage, however, Renewables Pull can also occur if similarly ambitious climate policies are implemented in different countries. This is because Renewables Pull is primarily determined by differences in the costs and availability of renewable energies. In addition, Renewables Pull can also be triggered by cost reductions of renewable energies and by changing preferences on the demand side towards climate-friendly products. Another important difference to Carbon Leakage is that the Renewables Pull effect does not necessarily counteract climate policy.
Similar to Carbon Leakage, it is to be expected that Renewables Pull could become relevant primarily for very energy-intensive products in basic materials industries. In these sectors (e.g. in the steel or chemical industry), there is also the possibility that relocations of specific energy-intensive parts of the production process could trigger domino effects. As a result, large parts of the value chains previously existing in a country or region could also be subjected to an (indirect) Renewables Pull effect.
For the federal state of NRW, in which the basic materials industry plays an important role, the possible emergence of Renewables Pull is associated with significant challenges as climate policy in Germany, the EU and also worldwide is expected to become more ambitious in the future.
This report aims to enable and initiate a deeper analysis of the potential future developments and challenges associated with the Renewables Pull effect. Thus, in the final chapter of the report, several research questions are formulated that can be answered in the further course of the SCI4climate.NRW project as well as in other research projects.
Die vom Wuppertal Institut für Fridays for Future durchgeführten Analysen legen nahe, dass das Erreichen von CO2-Neutralität bis 2035 aus technischer und ökonomischer Sicht zwar extrem anspruchsvoll wäre, grundsätzlich aber möglich ist. Diese Zielsetzung wäre in allen Sektoren mit großen Herausforderungen verbunden und würde beispiellose politische Anstrengungen erfordern.
The basic materials industries are a cornerstone of Europe's economic prosperity, increasing gross value added and providing around 2 million high-quality jobs. But they are also a major source of greenhouse gas emissions. Despite efficiency improvements, emissions from these industries were mostly constant for several years prior to the Covid-19 crisis and today account for 20 per cent of the EU's total greenhouse gas emissions.
A central question is therefore: How can the basic material industries in the EU become climate-neutral by 2050 while maintaining a strong position in a highly competitive global market? And how can these industries help the EU reach the higher 2030 climate target - a reduction of greenhouse gas emissions of at least 55 per cent relative to 1990 levels?
In the EU policy debate on the European Green Deal, many suppose that the basic materials industries can do little to achieve deep cuts in emissions by 2030. Beyond improvements to the efficiency of existing technologies, they assume that no further innovations will be feasible within that period. This study takes a different view. It shows that a more ambitious approach involving the early implementation of key low-carbon technologies and a Clean Industry Package is not just possible, but in fact necessary to safeguard global competitiveness.
Minderungspfade
(2021)
Transformative Innovationen : die Suche nach den wichtigsten Hebeln der Großen Transformation
(2021)
Der hier vorliegende Zukunftsimpuls soll den Grundgedanken der Transformativen Innovationen und ihre Notwendigkeit beschreiben sowie erste Kandidaten für solche Transformativen Innovationen aus diversen Arbeitsbereichen des Wuppertal Instituts vorstellen. Er dient vor allem als Einladung, gemeinsam mit dem Wuppertal Institut über solche Innovationen zu diskutieren, die irgendwo zwischen den großen Utopien und kleinen Nischenaktivitäten liegen. Denn es braucht nicht immer den ganz großen Wurf, um Veränderungen in Gang zu setzen.
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.
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.
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.
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.
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.
