Refine
Year of Publication
Document Type
- Report (138)
- Conference Object (64)
- Contribution to Periodical (37)
- Part of a Book (26)
- Peer-Reviewed Article (24)
- Working Paper (21)
- Book (2)
- Doctoral Thesis (1)
- Lecture (1)
Transformation in der Industrie : Herausforderungen und Lösungen für erneuerbare Prozesswärme
(2023)
Der Beitrag stellt Ergebnisse aus der "AG Industrielle Prozesswärme" des Thinktanks IN4climate.NRW in Zusammenarbeit mit dem wissenschaftlichen Kompetenzzentrum Sci4Climate.NRW vor. Hier wurde in einem mehrjährigen Stakeholder-Prozess unter Einbindung von Wissenschaft, Politik und Unternehmen der energieintensiven Industrie in NRW ein Diskussionspapier entwickelt, welches in einem "Vier-Stufen- Modell" eine aus gesamtsystemischer Sicht optimale Vorgehensweise zur Dekarbonisierung bzw. Defossilisierung industrieller Prozesswärme aufzeigt. Flankierend werden über die Koautor:innen Technologie-Beispiele innerhalb des "Vier-Stufen-Modells" aufgezeigt.
Strengthening global climate governance and international cooperation for energy‐efficient buildings
(2023)
Buildings constitute one of the main GHG emitting sectors, and energy efficiency is a key lever to reduce emissions in the sector. Global climate policy has so far mostly focused on economy-wide emissions. However, emission reduction actions are ultimately sectoral, and opportunities and barriers to achieving emission reductions vary strongly among sectors. This article therefore seeks to analyse to what extent more targeted global governance may help to leverage mitigation enablers and overcome barriers to energy efficiency in buildings. To this end, the article first synthesises existing literature on mitigation enablers and barriers as well as existing literature on how global governance may help address these barriers ("governance potential"). On this basis, the article analyses to what extent this governance potential has already been activated by existing activities of international institutions. Finally, the article discusses how identified governance gaps could be closed. The analysis finds that despite the local characteristics of the sector, global governance has a number of levers at its disposal that could be used to promote emission reductions via energy efficiency. In practice, however, lacking attention to energy efficiency in buildings at national level is mirrored at the international level. Recently, though, a number of coalitions demanding stronger action have emerged. Such frontrunners could work through like-minded coalitions and at the same time try to improve conditions for cooperation in the climate regime and other existing institutions.
Studies show that people can tolerate elevated temperatures in the presence of appreciable air movement (e.g., from using ceiling fans). This minimises the use of air-conditioners and extends their set-point temperature (Tset), resulting in energy savings in space cooling. However, there is little empirical evidence on the energy savings from using ceiling fans with Room Air-Conditioners (RACs). To address this gap, we analysed the energy performance of RACs with both fixed-speed compressors and inverter technology at different set-point temperatures and ceiling fan speed settings in 15 residential Mixed-Mode Buildings (MMBs) in India. Thermal comfort conditions (as predicted by the Indian Model for Adaptive Comfort-Residential (IMAC-R)) with minimum energy consumption were maintained at a set-point temperature (𝑇set) of 28 and 30 C and a fan speed setting of one. Compared with a Tset of 24 °C, a 𝑇set of 28 and 30 °C resulted in energy savings of 44 and 67%, respectively. With the use of RACs, a configuration with a minimum fan speed was satisfactory for an optimal use of energy and for maintaining the conditions of thermal comfort. In addition, RACs with inverter technology used 34-68% less energy than fixed-speed compressors. With the rising use of RACs, particularly in tropical regions, the study's outcomes offer a significant potential for reducing space-cooling energy consumption and the resultant greenhouse gas (GHG) emissions.
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 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.
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.
Die große Herausforderung der Industrietransformation ist von besonderer Bedeutung für Nordrhein-Westfalen als eine der wichtigsten Industrieregionen Deutschlands und Europas, in der etwa die Hälfte der Anlagen der energieintensiven Grundstoffindustrie Deutschlands verortet sind und in der die industrielle Produktion wirtschaftlich eine besonders große Rolle spielt. Gleichzeitig kann eine gelingende Transformation der Industrie in NRW als Blaupause für andere Regionen dienen. Der vorliegende Bericht stellt die Ergebnisse des Forschungsprojekts SCI4climate.NRW 2018-2022 dar, welches die Industrietransformation in NRW wissenschaftlich begleitet und untersucht hat.
Transformation in der Industrie : Herausforderungen und Lösungen für erneuerbare Prozesswärme
(2023)
Established in 2016, the German-Japanese Energy Transition Council (GJETC) strives to promote bilateral cooperation between Germany and Japan on energy transition. Among other studies and topical papers, an output paper in 2020 (Rauschen et al., 2020) already compared the energy efficiency in buildings in both countries with a particular focus on heating and cooling. One important finding of this output paper was that further efforts in the building sector are needed to improve the energy efficiency of buildings in Germany and Japan. Following the more ambitious climate protection targets in both countries, this study seeks to analyze the German and Japanese policies put in place to accelerate the decarbonization of the building sector. The decarbonization of the vast number of buildings that both Japan and Germany are facing will be a major contribution to achieving the GHG reduction targets of both countries and should continue to be discussed among experts and developed into a discussion among policy makers.
This report examines and compares the characteristics of the building stock in both countries, as well as existing policies and new strategies and policies that are planned or discussed to achieve energy conservation and decarbonization of buildings. The current shape of buildings, especially houses, is greatly influenced by the land area of the country corresponding to the available space for buildings, the natural environment surrounding the country, the natural resources available, and the lifestyle and cultural ideas that have been passed down and taken root over time. Therefore, it might be difficult to compare them and the corresponding strategies and policies with the same yardstick, so we also discuss common or deviant situations. Through this joint research, we aim to find each other's advantages and challenges and to develop useful and concrete policy recommendations that will contribute to decarbonization policies in both countries.
In order to limit global warming and fulfill their contributions to the Paris agreement, both Germany and Japan have set targets for climate neutrality towards the middle of the century. Reaching these goals will imply transformation of all sectors of society to avoid all fossil greenhouse gas emissions, heavy industry not the least. The focus of this study is the transformation of the petrochemical industry. This sector can become climate neutral but cannot be "decarbonized", as carbon is integral to the chemical structures of the products like polymers and solvents. Reaching climate neutrality thus means that the whole lifecycle of the petrochemical products has to be regarded. Another specific challenge is today's synergetic relation of this industry to fossil transport fuel production, which cannot be maintained in a climate neutral world.
The two countries interestingly share a similar industrial structure overall, and the chemical and petrochemical industry is one of the major industries in both countries. The countries' respective chemical industries are the third and fourth largest in the world in terms of sales, but at the same time, these industries represent just over 5% of the respective countries' greenhouse gas emissions. However, these scope 1 emissions of the chemical industry itself are far less relevant than the end-of-life emissions of their products, which belong to scope 3 and are thus not counted under the chemical industry in the country greenhouse gas balances. To mediate these emissions, there is a need to set the direction, draw out paths and investigate possible alternatives for how the petrochemical industry can be become climate neutral. In this report, the existing scenario analyses, energy strategies and roadmaps dealing with this issue in the two countries are compared, as well as the current state of their petrochemical industries. We highlight similarities, differences and identify possible areas of cooperation and exchange in order to find robust paths forward for the transformation of the petrochemical industries.