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In der vorliegenden Studie steht die Forschungsfrage im Mittelpunkt, ob ein vollständig auf erneuerbaren Energien beruhendes Stromsystem mit hohen Importanteilen von rund 10 bis 20 % nach heutigem Stand des Wissens als technisch-ökologisch realisierbar angesehen werden kann. Als Grundlage für die Untersuchung wird in erster Linie auf eine Reihe von Szenariostudien zurückgegriffen, die ein weitgehend treibhausgasemissionsfreies, zu 90 bis 100 % auf regenerativer Erzeugung basierendes und von hohen Stromimportanteilen gekennzeichnetes Stromsystem mit dem Zeithorizont 2050 modellieren und beschreiben. Dabei werden analog zu Szenarien für Deutschland auch vorliegende Szenarien für Europa in den Blick genommen, die für den europäischen Kontinent wesentliche Nettostromimporte aus Nordafrika vorsehen.
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.
Die sog. Klimapfadestudie und ihre Szenarien haben in der Öffentlichkeit ein breites Echo gefunden, nicht zuletzt weil der BDI damit erstmals eine eigene detaillierte Untersuchung der Machbarkeit der deutschen Klimaschutzziele vorlegt und offensiv in die Diskussionen um die langfristige Transformation des Energiesystems einsteigt. Während der BDI in der Mai-Ausgabe der "et" bereits wesentliche Ergebnisse vorgestellt hat, werden die Szenarien der Studie in diesem Artikel mit anderen vorliegenden Klimaschutzszenarien verglichen.
Contrary to "static" pathways that are defined once for all, this article deals with the need for policy makers to adopt a dynamic adaptive policy pathway for managing decarbonization over the period of implementation. When choosing a pathway as the most desirable option, it is important to keep in mind that each decarbonization option relies on the implementation of specific policies and instruments. Given structural, effectiveness, and timing uncertainties specific to each policy option, they may fail in delivering the expected outcomes in time. The possibility of diverging from an initial decarbonization trajectory to another one without incurring excessive costs should therefore be a strategic element in the design of an appropriate decarbonization strategy. The article relies on initial experiences in France and Germany on decarbonization planning and implementation to define elements for managing dynamic adjustment issues. Such an adaptive pathway strategy should combine long-lived incentives, like a pre-announced escalating carbon price, to form consistent expectations, as well as adaptive policies to improve overall robustness and resilience. We sketch key elements of a monitoring process based on an ex ante definition of leading indicators that should be assessed regularly and combined with signposts and trigger values at the subsector level.
Decarbonisation of energy systems requires deep structural change. The purpose of this research was to analyse the rates of change taking place in the energy systems of the European Union (EU), in the light of the EU's climate change mitigation objectives. Trends on indicators such as energy intensity and carbon intensity of energy were compared with decadal benchmarks derived from deep decarbonisation scenarios for the electricity, residential, transport, and industry sectors. The methodology applied provides a useful and informative approach to tracking decarbonisation of energy systems. The results show that the EU has made significant progress in decarbonising its energy systems. On a number of indicators assessed the results show that a significant acceleration from historical levels is required in order to reach the rates of change seen on the future benchmarks for deep decarbonisation. The methodology applied provides an example of how the research community and international organisations could complement the transparency mechanism developed by the Paris Agreement on climate change, to improve understanding of progress toward low-carbon energy systems.
As part of this dissertation, a categorisation of the social costs of electricity supply is suggested. The following three main cost categories are differentiated: plant-level costs, system costs and external costs. Different types of costs are allocated to these categories and are examined and quantified (to the extent possible) for several power generation technologies. The limits of monetizing certain types of costs are also discussed. In a further step, and based on a large number of empirical studies, individual factors that have had a significant influence on the development of plant-level costs in the past, are identified and categorized. Finally, based on an online survey conducted among energy modellers, the dissertation examines to what extent the identified relevant types of costs and cost-influencing factors are taken into account in different types of energy models.
Various electricity generation technologies using different primary energy sources are available. Many published studies compare the costs of these technologies. However, most of those studies only consider plant-level costs and do not fully take into account additional costs that societies may face in using these technologies. This article reviews the literature on the costs of electricity generation technologies, aiming to determine which types of costs are relevant from a societal point of view when comparing generation technologies. The paper categorises the relevant types of costs, differentiating between plant-level, system and external costs as the main categories. It discusses the relevance of each type of cost for each generation technology. The findings suggest that several low-carbon electricity generation technologies exhibit lower social costs per kWh than the currently dominant technologies using fossil fuels. More generally, the findings emphasise the importance of taking not only plant-level costs, but also system and external costs, into account when comparing electricity generation technologies from a societal point of view. The article intends to inform both policymakers and energy system modellers, the latter who may strive to include all relevant types of costs in their models.
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.
International consensus is growing that a transition towards a low carbon society (LCS) is needed over the next 40 years. The G8, the Major Economies Forum on Energy and Climate, as well as the Ad Hoc Working Group on Long-term Cooperative Action under the United Nations Framework Convention on Climate Change, have concluded that states should prepare their own Low-emission Plans or Low-emission Development Plans and such plans are in development in an increasing number of countries.
An analysis of recent long-term low emission scenarios for Germany shows that all scenarios rely heavily on a massive scale up of energy efficiency improvements based on past trends. However, in spite of the high potential that scenario developers assign to this strategy, huge uncertainty still exists in respect of where the efficiency potentials really lie, how and if they can be achieved and how much their successful implementation depends on more fundamental changes towards a more sustainable society (e.g. behavioural changes).
In order to come to a better understanding of this issue we specifically examine the potential for energy efficiency in relation to particular demand sectors. Our comparative analysis shows that despite general agreement about the high importance of energy efficiency (EE), the perception on where and how to achieve it differ between the analysed scenarios. It also shows that the close nexus between energy efficiency and non-technical behavioural aspects is still little understood. This leads us to the conclusion that in order to support energy policy decisions more research should be done on energy efficiency potential. A better understanding of its potential would help energy efficiency to fulfil its role in the transition towards a LCS.
The experience curve theory assumes that technology costs decline as experience of a technology is gained through production and use. This article reviews the literature on the experience curve theory and its empirical evidence in the field of electricity generation technologies. Differences in the characteristics of experience curves found in the literature are systematically presented and the limitations of the experience curve theory, as well as its use in energy models, are discussed. The article finds that for some electricity generation technologies, especially small-scale modular technologies, there has been a remarkably strong (negative) relationship between experience and cost for several decades. Conversely, for other technologies, especially large-scale and highly complex technologies, the experience curve does not appear to be a useful tool for explaining cost changes over time. The literature review suggests that when analysing past cost developments and projecting future cost developments, researchers should be aware that factors other than experience may have significant influence. It may be worthwhile trying to incorporate some of these additional factors into energy system models, although considerable uncertainties remain in quantifying the relevance of some of these factors.
Several low-carbon energy roadmaps and scenarios have recently been published by the European Commission and the International Energy Agency (IEA) as well as by various stakeholders such as Eurelectric, ECF and Greenpeace. Discussions of these studies mainly focus on technology options available on the electricity supply side and mostly omit the significant challenges that all of the scenarios impose on the energy demand side.
A comparison of 5 decarbonisation scenarios from 4 of the most relevant recent scenario studies for the EU shows that all of them imply significant efficiency improvements in traditional appliances, usually well above levels historically observed over longer periods of time. At the same time they assume substantial electrification of transportation and heating. The scenarios suggest that both of these challenges need to be tackled successfully for decarbonising the energy system.
With shares of renewable electricity reaching at least 60 % of supply in 2050 in almost all of the decarbonisation scenarios, the adaptation of demand to variable supply becomes increasingly important. This aspect of demand side management should therefore be part of any policy mix aiming for a low-carbon power system.
Based on a quantitative analysis of 5 decarbonisation scenarios and a comparison with historical evidence we derive the (implicit) new challenges posed by the current low-carbon roadmaps and develop recommendations for energy policy on the electricity demand side.
The EU has set itself ambitious targets with regards to a significant reduction of its greenhouse gas emissions and has presented roadmaps depicting an overall decarbonisation of its economy by the middle of the century. In this context European policymakers and stakeholders are currently discussing the targets and the level of ambition of the 2030 climate and energy policy framework. The Commission is expected to present its own vision for the further development of the energy and climate policy framework in its White Paper "For a 2030 climate and energy policy framework". At this decisive point in the political debate the Wuppertal Institute presents a brief working paper that analyses some of the analytical work - particularly the underlying energy and GHG emission scenarios - behind the Commission's proposals to be presented in the forthcoming White Paper.
Wind energy that can neither be fed into the grid nor be used regionally must be curtailed. This paper proposes different options to deal with such surplus wind energy amounts in a time horizon until 2020. It assesses their ability to handle the surplus energy in a sustainable way using a multi criteria analysis. The paper bases on a study that was prepared for the Ministry for Climate Protection, Environment, Agriculture, Nature Conservation and Consumer Protection of North Rhine-Westphalia between 2010 and 2012.
In recent years, a number of energy scenario studies which aim to advise policy makers on appropriate energy policy measures have been developed. These studies highlight changes required to achieve a future energy system that is in line with public policy goals such as reduced greenhouse gas emissions and an affordable energy supply. We argue that behavioural changes towards energy-sufficient lifestyles have considerable potential to contribute to public policy goals and may even be indispensable for achieving some of these goals. This potential should, therefore, be reflected in scenario studies aiming to provide comprehensive advice to policy makers. We analyse the role that energy-sufficient lifestyles play in prominent recent global energy scenario studies and find that these studies largely ignore the potential of possible behavioural changes towards energy-sufficient lifestyles. We also describe how such changes have been considered in several other scenario studies, in order to derive recommendations for the future development of global energy scenarios. We conclude that the inclusion of lifestyle changes in energy scenarios is both possible and useful. Based on our findings, we present some general advice for energy scenario developers on how to better integrate sufficiency into future energy scenario studies in a quantitative manner.
Aufgrund der perspektivisch insbesondere mit dem benötigten weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien verbundenen weiter zunehmenden Auswirkungen der Energiesystemtransformation auf Landschaft und Ökosysteme erscheint es angemessen, dass Politik und Gesellschaft die Naturverträglichkeit der Energiewende bzw. ihrer konkreten Ausgestaltung stärker in den Blick nehmen als bisher. Denn eine angemessene Berücksichtigung und darauf aufbauende weitest mögliche Minderung der negativen Einflüsse von Energiewende-Maßnahmen auf die Natur ist aus verschiedenen Gründen von Bedeutung: Zum einen ist die gesellschaftliche Akzeptanz für das Gelingen der Energiewende entscheidend und eine weitgehend naturverträgliche Ausgestaltung der Energiewende kann diese Akzeptanz befördern. Zum anderen sind intakte Ökosysteme für das menschliche Wohlergehen von hoher Bedeutung und es kann darüberhinaus argumentiert werden, dass ihnen unabhängig vom Wert für den Menschen auch ein intrinsischer Wert zugesprochen werden sollte. (Zusätzliche) Ökosystemstörungen sollten folglich so weit wie möglich vermieden werden.
Vor diesem Hintergrund hat der Naturschutzbund Deutschland e.V. das Wuppertal Institut beauftragt, in dem vorliegenden Bericht mögliche Maßnahmen zu identifizieren und zu beschreiben, die sowohl wesentliche Beiträge zur Erreichung der Ziele der Energiewende leisten können, deren Umsetzung gleichzeitig aber nach derzeitigem Wissensstand keine oder nur geringe negative Auswirkungen auf die Natur hätte. Der Bericht soll dabei helfen, die Aufmerksamkeit auf gegenwärtig nicht ausgeschöpfte, von der Energiepolitik und auch von vielen vorliegenden Energiewende-Studien nicht oder wenig beachtete aber wahrscheinlich naturschutzgerechtere Klimaschutzoptionen zu richten und diese Optionen besser zu verstehen.
Rather than examining aggregate emissions trends, this study delves deep into the dynamics affecting each sector of the EU energy system. It examines the structural changes taking place in power production, transport, buildings and industry, and benchmarks these with the changes required to reach the 2030 and 2050 targets. In so doing it aims to influence both the ambition and direction of future policy decisions, both at Member State and EU level.
In order to assess the adequacy of the EU and its Member States policies with the 2030 and 2050 decarbonisation objectives, this study goes beyond the aggregate GHG emissions or energy use figures and analyse the underlying drivers of emission changes, following a sectoral approach (power generation, buildings, industry, and transport). Historical trends of emission drivers are compared with the required long-term deep decarbonisation pathways, which provide sectoral "benchmarks" or "corridors" against which to analyse the rate and direction of historical change for each Member State and the EU in aggregate. This approach allows the identification of the necessary structural changes in the energy system and policy interventions to reach deep decarbonisation, and therefore the comparison with the current policy programs at European and Member State level.
In this paper a new method for the evaluation and comparison of potential future electricity systems is presented. The German electricity system in the year 2050 is used as an example. Based on a comprehensive scenario analysis defining a corridor for possible shares of fluctuating renewable energy sources (FRES) residual loads are calculated in a unified manner. The share of electricity from PV and wind power plants in Germany in the year 2050 is in a range of 42-122% and the load demand has a bandwidth of around 460-750 TWh. The residual loads are input for an algorithm that defines a supplementary mix of technologies providing flexibility to the system. The overall system layout guarantees the balance of generation and demand at all times. Due to the fact that the same method for residual load calculation and mixture of technologies is applied for all scenarios, a good comparability is guaranteed and we are able to identify key characteristics for future developments. The unique feature of the new algorithms presented here is the very fast calculation for a year-long simulation with hourly or shorter time steps taking into account the state of charge or availability of all storage and flexibility technologies. This allows an analysis of many different scenarios on a macro-economic level, variation of input parameters can easily be done, and extensive sensitivity analysis is possible. Furthermore different shares of FRES, CO2-emission targets, interest rates or social acceptance of certain technologies can be included. The capabilities of the method are demonstrated by an analysis of potential German power system layouts with a base scenario of 90% CO2-reduction target compared to 1990 and by the identification of different options for a power sector with a high degree of decarbonisation. The approach also aims at a very high level of transparency both regarding the algorithms and regarding the input parameters of the different technologies taken into account. Therefore this paper also gives a comprehensive and complete overview on the technology parameters used. The forecast on all technologies for the year 2050 regarding technical and economic parameters was made in a comprehensive consultation process with more than 100 experts representing academia and industry working on all different technologies. An extensive analysis of options for the design of potential German energy supply systems in 2050 based on the presented methodology will be published in a follow-up paper.
The analysis of different global energy scenarios in part I of the report confirms that the exploitation of energy efficiency potentials and the use of renewable energies play a key role in reaching global CO2 reduction targets. An assessment on the basis of a broad literature research in part II shows that the technical potentials of renewable energy technologies are a multiple of today's global final energy consumption. The analysis of cost estimates for renewable electricity generation technologies and even long term cost projections across the key studies in part III demonstrates that assumptions are in reasonable agreement. In part IV it is shown that by implementing technical potentials for energy efficiency improvements in demand and supply sectors by 2050 can be limited to 48% of primary energy supply in IEA's "Energy Technology Perspectives" baseline scenario. It was found that a large potential for cost-effective measures exists, equivalent to around 55-60% of energy savings of all included efficiency measures (part V). The results of the analysis on behavioural changes in part VI show that behavioural dimensions are not sufficiently included in energy scenarios. Accordingly major research challenges are revealed.
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.
The final report of the research project "Power Sector Decarbonisation: Metastudy" contains the various reports prepared by Öko-Institut and Wuppertal Institute during the course of the SEFEP funded project. A key objective of the project was to make a contribution to the debates within the European Union (EU) and Member States on the EU's Energy Roadmap 2050 publication, which was released in December 2011. This objective was achieved by systematically analysing and comparing recently published scenarios on the European electricity sector commissioned by a range of different stakeholders (environmental NGOs, industry and government agencies).
Power sector decarbonisation : metastudy ; WP 2.2 quantitative analysis of existing EU-wide studies
(2012)
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.
Phasing out coal in the German energy sector : interdependencies, challenges and potential solutions
(2019)
Relevant aspects of the options and requirements for reducing and phasing out coal-fired power generation have been under debate for several years. This process has produced a range of strategies, analyses and arguments, outlining how coal use in the energy sector could be reduced and phased out in the planned time frame, and determining structural policy measures suitable to support this. This Coal Report studies the existing analyses and provides an overview of the state of debate. It is intended to provide information on facts and contexts, present the advantages and disadvantages of individual courses of action, and reveal the respective scientific backgrounds. It strives to take a scientific and independent approach, and present facts in concise language, making it easy to follow for readers who are not experts in the field, without excessive abridgements or provocative statements.
Die Energiewende stellt einen ambitionierten und zugleich hochkomplexen Transformationsprozess dar. Der vorliegende Artikel stellt acht Thesen auf, die dabei helfen können, die Herausforderungen besser zu verstehen und Ansatzpunkte für zukünftiges Handeln zu identifizieren sowie Forschungsbedarf aufzuzeigen.
The Deep Decarbonization Pathways Project (DDPP) is a collaborative global initiative led by IDDRI and SDSN that aims to demonstrate how individual countries can transition to a low-carbon economy preferably consistent with the internationally agreed target of limiting the increase in global temperature to less than 2°C. Achieving this target will require a profound transformation of energy systems by mid-century, a "deep decarbonization". The project comprises 16 research teams composed of leading institutions from the world's largest GHG emitting countries: Australia, Brazil, Canada, China, France, Germany India, Indonesia, Italy, Japan, Mexico, Russia, South Africa, South Korea, United Kingdom, and United States. Each team is exploring what is required to achieve this transformation in their own country's economy while taking into account socio-economic conditions, development aspirations, infrastructure stocks, natural resource endowments, and other relevant factors.
The DDPP country study for Germany explores what is required to achieve deep decarbonization in Germany. It has been conducted by the Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy, with the support of Stiftung Mercator. The study discusses how the German government's target of reducing domestic GHG emissions by 80 to 95% by 2050 (versus 1990) can be reached.
The need for an "Energy Roadmap 2050" triggered a multitude of studies that were conducted between 2009 and 2011, which again contained a multitude of decarbonisation scenarios, which achieve the EU's long-term emission mitigation target of reducing greenhouse gas emissions by at least 80% until 2050 (relative to 1990 emissions). The variety of important analysis is difficult to compare and utilize for specific and timely policy decisions. Thus the Smart Energy for Europe Platform (SEFEP) has commissioned a comparative study of relevant energy scenario studies for Europe. The findings of this comparative study are summarized here briefly.
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.
The Paris Agreement calls on all nations to pursue efforts to contribute to limiting the global temperature increase to 1.5 °C above pre-industrial levels. However, due to limited global, regional and country-specific analysis of highly ambitious GHG mitigation pathways, there is currently a lack of knowledge about the transformational changes needed in the coming decades to reach this target. Through a meta-analysis of mitigation scenarios for Germany, this article aims to contribute to an improved understanding of the changes needed in the energy system of an industrialized country. Differentiation among six key long-term energy system decarbonization strategies is suggested, and an analysis is presented of how these strategies will be pursued until 2050 in selected technologically detailed energy scenarios for Germany. The findings show, that certain strategies, including the widespread use of electricity-derived synthetic fuels in end-use sectors as well as behavioral changes, are typically applied to a greater extent in mitigation scenarios aiming at high GHG emission reductions compared to more moderate mitigation scenarios. The analysis also highlights that the pace of historical changes observed in Germany between 2000 and 2015 is clearly insufficient to adequately contribute to not only the 1.5 °C target, but also the 2 °C long-term global target.
Im Forschungsprojekt "Landscaping" untersuchte das Wuppertal Institut die für Nordrhein-Westfalen aus heutiger Sicht denkbaren Technologieansätze, die dafür nötigen politischen Rahmenbedingungen sowie mögliche Innovationen entlang der Wertschöpfungsketten. Bestandteil des Berichts sind Steckbriefe, in denen die möglichen Technologien für treibhausgasneutrale Industrieprozesse samt offener Forschungsfragen und Infrastrukturbedarfe dargestellt sind. Das Projekt entstand im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen.
Die vorliegende Studie im Auftrag des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes NRW liefert zunächst in Kapitel 2 einen Überblick über wichtige grundsätzliche Zusammenhänge, die für eine Diskussion der Strompreiseffekte eines beschleunigten Ausstiegs zu berücksichtigen sind und stellt etwaige Preiswirkungen in den größeren Zusammenhang weiterer, ggf. auch positiver ökonomischer Wirkungen einer beschleunigten Energiewende. In Kapitel 3 werden anschließend die bisher öffentlich verfügbaren Untersuchungen und wissenschaftlichen Stellungnahmen zu der Frage der zu erwartenden Strompreiseffekte einzeln vorgestellt und bewertet. Das Fazit in Kapitel 4 fasst schließlich den aus den verschiedenen Studien und Stellungnahmen abgeleiteten aktuellen Wissensstand zur Untersuchungsfrage zusammen und geht kurz auf mögliche politische Maßnahmen zur Begrenzung der Strompreiseffekte sowie der damit potenziell verbundenen negativen Auswirkungen ein.
Die vorliegende Kurzanalyse gibt einen Überblick über die Kosten und Nutzen der Förderung erneuerbarer Energien im Rahmen des EEG. Dabei wird unter anderem auf die Entwicklung der EEG-Umlage in den letzten Jahren und ihre mögliche Entwicklung in den kommenden Jahren eingegangen. Außerdem setzt sich die Analyse mit einigen grundsätzlichen Kritikpunkten am EEG auseinander. Abschließend wird geprüft, inwieweit häufig durch die Medien aufgegriffene Berechnungen zu den Kosten des Ausbaus der Fotovoltaik zutreffend sind und wie sie zu interpretieren sind.
Für die Umsetzung der Energiewende und speziell den Ausbau erneuerbarer Energien sind nicht nur energiewirtschaftliche oder Klimaschutz-Kriterien maßgeblich. Zu einer umfassenden Nachhaltigkeitsbewertung gehört unter anderem auch die Ressourcenbewertung. Hier ist unstrittig, dass die Gesamt-Ressourceninanspruchnahme eines Energiesystems generell erheblich niedriger ist, wenn dieses nicht auf fossilen, sondern auf erneuerbaren Energien basiert (und dabei nicht hauptsächlich auf Biomasse ausgerichtet ist). Bisher wurde jedoch insbesondere der Verbrauch und die langfristige Verfügbarkeit der mineralischen Rohstoffe, die in der Regel zur Herstellung von Energiewandlern und Infrastruktur benötigt werden, wenig untersucht.
Im Rahmen des Projekts KRESSE wurde daher erstmals analysiert, welche "kritischen" mineralischen Rohstoffe für die Herstellung von Technologien, die Strom, Wärme und Kraftstoffe aus erneuerbaren Energien erzeugen, bei einer zeitlichen Perspektive bis zum Jahr 2050 in Deutschland relevant sind. Die Einschätzung als "kritisch" umfasst dabei die langfristige Verfügbarkeit der identifizierten Rohstoffe, die Versorgungssituation, die Recyclingfähigkeit und die Umweltbedingungen der Förderung. Die Studie macht deutlich, dass die geologische Verfügbarkeit mineralischer Rohstoffe für den geplanten Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland grundsätzlich keine limitierende Größe darstellt. Dabei kann jedoch möglicherweise nicht jede Technologievariante unbeschränkt zum Einsatz kommen.
Zielsetzung des Forschungsprojektes war es, Klimaschutzszenarien für Deutschland zu entwickeln, die hinsichtlich ihres klimapolitischen Ziels, d.h. ihres langfristigen Emissionsminderungsbeitrags, im Wesentlichen gleich sind, die aber zum Teil auf unterschiedliche Optionen zur Reduktion der energiebedingten CO2-Emissionen setzen. Diese Klimaschutzszenarien wurden hinsichtlich sozioökonomischer und ökologischer Kriterien evaluiert und miteinander verglichen.
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.
Bis zum Jahr 2050 ist in Deutschland ein ausreichender Klima- und Ressourcenschutz technisch möglich und für die Volkswirtschaft vorteilhafter als eine Referenzentwicklung ("business as usual"): Das ist die Kernbotschaft, die von einer Vielzahl vorliegender Langfrist-Energieszenarien ausgeht. Auch das aktuelle Energiekonzept (September 2010) der Regierungskoalition aus CDU/CSU und FDP formuliert - gestützt auf Szenarien - quantifizierte Leitziele, die noch vor einigen Jahren als ökologische Utopien abgetan worden wären. Ist die Energiepolitik also auf einem guten Weg? Wie weit tragen die Techniken für Energieeffizienz und Erneuerbare? Ist effizient auch suffizient? Dieser Beitrag beantwortet diese Fragen mit drei Thesen. Erstens: Die Integration von Energieeffizienz und erneuerbaren Energien ist "die Brücke" zur Nachhaltigkeit. Zweitens: Die volkswirtschaftlich attraktiven Synergien zwischen Ressourcen- und Energieeffizienz müssen gehoben werden. Drittens: Eine Strategie für mehr Ressourceneffizienz muss in eine "Kultur der Genügsamkeit" eingebettet werden.
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.
Mit dem Kernenergieunfall im japanischen Fukushima im März 2011 ist die Diskussion über das Für und Wider der Nutzung der Kernenergie für die Stromerzeugung in Deutschland neu entbrannt. Die Frage nach den Auswirkungen eines beschleunigten Ausstiegs aus der Kernenergienutzung auf die Entwicklung der Strompreise in Deutschland bildete in den vergangenen Monaten einen Schwerpunkt der öffentlichen Diskussion. Allerdings halten nicht alle Aussagen, die hierzu veröffentlicht wurden, einer kritischen Analyse stand, was zum Teil auch an zugrunde liegenden politischen Motiven gelegen haben mag. Eine Untersuchung fundierter Studien und ausgewählter Stellungnahmen zeigt, dass sich die befürchteten kurzfristigen Preiseffekte in ü̈berschaubaren Grenzen halten werden.
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.
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.
Nach den G7-Beschlüssen von Elmau und dem Klimaabkommen von Paris im Jahr 2015 ist das Thema der langfristigen Dekarbonisierung der Energiesysteme der Industrieländer in den Vordergrund der politischen und wissenschaftlichen Diskussion gerückt. Japan und Deutschland stehen als führende Industrienationen vor ähnlichen Herausforderungen, gleichzeitig können sich aber auch für beide Länder wirtschaftliche Entwicklungschancen aus der Dekarbonisierung ergeben. Aus diesem Grund bietet sich eine verstärkte Kooperation und die Initiierung gegenseitiger Lernprozesse besonders an. Die vorliegende Metaanalyse ambitionierter Klimaschutzszenarien für Japan und Deutschland stellt mit der Diskussion von langfristigen Dekarbonisierungsstrategien in beiden Ländern einen ersten Schritt in diese Richtung dar.
Die quantitative Analyse hat gezeigt, dass die Untersuchungsschwerpunkte der Szenarien - sowohl für Deutschland als auch für Japan - vielfach auf den THG-Emissionen des Energiesystems liegen. Die THG-Emissionen anderer Sektoren werden seltener und wenn, dann oft in geringerer Detailtiefe berücksichtigt. Der Vergleich von ambitionierten Dekarbonisierungsszenarien mit THG-Minderungszielen von 80 bis 100 Prozent zeigt in vielen Bereichen für Japan und Deutschland tendenziell recht ähnliche Entwicklungen und Strategien auf. Es wird deutlich, dass in beiden Ländern erhebliche Änderungen insbesondere im Energiesystem notwendig sind, um die anvisierten mittel- und langfristigen THG-Minderungsziele zu erreichen. Es werden ähnliche Annahmen zu Bevölkerungsentwicklung und Wirtschaftsentwicklung getroffen und es werden vergleichbare Entwicklungstrends bei vielen Ausprägungen des Energiesystems deutlich. Unterschiede zwischen den deutschen und japanischen Szenarien sowie zwischen den Szenarien der einzelnen Länder bestehen hingegen vor allem in Bezug auf Geschwindigkeit, Umfang und die Zusammensetzung der Strategieelemente.
Following the decisions of the Paris climate conference at the end of 2015 as well as similar announcements e.g. from the G7 in Elmau (Germany) in the summer of 2015, long-term strategies aiming at (almost) full decarbonisation of the energy systems increasingly move into the focus of climate and energy policy. Deep decarbonisation obviously requires a complete switch of energy supply towards zero GHG emission sources, such as renewable energy. A large number of both global as well as national climate change mitigation scenarios emphasize that energy efficiency will likewise play a key role in achieving deep decarbonization. However, the interdependencies between a transformation of energy supply on the one hand and the role of and prospects for energy efficiency on the other hand are rarely explored in detail.
This article explores these interdependencies based on a scenario for Germany that describes a future energy system relying entirely on renewable energy sources. Our analysis emphasizes that generally, considerable energy efficiency improvements on the demand side are required in order to have a realistic chance of transforming the German energy system towards 100 % renewables. Efficiency improvements are especially important if energy demand sectors will continue to require large amounts of liquid and gaseous fuels, as the production of these fuels are associated with considerable energy losses in a 100 % renewables future. Energy efficiency on the supply side will therefore differ considerably depending on how strongly the use of liquid and gaseous fuels in the various demand sectors can be substituted through the direct use of electricity. Apart from a general discussion of the role of energy efficiency in a 100 % renewable future, we also look at the role of and prospects for energy efficiency in each individual demand sector.
