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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.
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.
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.
Energy Efficiency First (EEF) is an established principle for European Union (EU) energy policy design. It highlights the exploitation of demand-side resources and prioritizes cost-effective options from the demand-side over other options from a societal cost-benefit perspective. However, the involvement of multiple decision-makers makes it difficult to implement. Therefore, we propose a flexible decision-tree framework for applying the EEF principle based on a review of relevant areas and examples. In summary, this paper contributes to applying the EEF principle by defining and distinguishing different types of cases - (1) policy-making, and (2) system planning and investment - identifying the most common elements, and proposing a decision-tree framework that can be flexibly constructed based on the elements for different cases. Finally, we exemplify the application of this framework with two example cases: (1) planning for demand-response in the power sector, and (2) planning for a district heating system.
In Germany, the number of renewable energy prosumers has increased rapidly since 2000. However, the development of prosumers has faced and will continue to face various economic, social, and technological challenges, which have triggered the emergence of a number of innovative business models (BM). This paper enriches the empirical basis for prosumer-oriented BMs by investigating two BM innovations in Germany (P2P electricity trading and aggregation of small-size prosumers) drawing on business model and socio-technical transition theories. A mix of qualitative data collection methods, including document analysis and semi-structured expert interviews, was applied. We found that while both BMs can potentially address the challenges associated with renewable energy prosumer development in Germany, small-scale prosumers’ participation in both BMs has been limited so far. We identified various internal and external drivers and barriers for scaling up these BMs for prosumer development in Germany. Despite these barriers, both aggregation and centralized P2P targeting prosumers may potentially be also taken up by incumbent market actors such as utilities. Decentralized P2P on the other hand still faces significant internal and external barriers for upscaling. Based on the analysis, the paper provides policy recommendations with respect to the identified drivers and barriers. From a theoretical perspective, our findings provide further evidence to challenge the dichotomous understanding of niche actors and incumbents, the latter of which are often theorized to be resistant to radical innovations.
To achieve the EU's energy efficiency targets, both the rate of building energy renovation and its depth, i.e., the amount of energy savings post renovation need to be improved. Energy Performance Certificates (EPCs) are key to make energy efficiency measures transparent for the building market and to promote the energy efficiency of buildings through renovation. The revision of the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) is seen as a pre-condition to meet the Renovation Wave objectives and to reach a highly energy efficient and decarbonized building stock by 2050. One focus of the current revision of the EPBD is therefore the improvement of EPCs. QualDeEPC - High-quality Energy Performance Assessment and Certification in Europe Accelerating Deep Energy Renovation, funded under the EU's Horizon 2020 programme, is a project that aims to improve EPCs. Following an EU-wide review of existing EPC schemes, and extensive stakeholder discussions in the seven partner countries, QualDeEPC found that EPCs and EPC schemes need to enhance particularly in the following three ways:
1. Establish a close link between EPCs and deep energy renovation
2. Improve the quality of EPC schemes, i.e., both the EPCs and their data, and the processes of assessment, certification, verification
3. Improve cross-EU convergence of EPC schemes.
Die Dekarbonisierung der Mietwohnungsbestände ist zwingende Voraussetzung für die Einhaltung deutscher Klimaschutzziele. Hierzu ist eine schnelle und deutliche Verbesserung der Energieeffizienz unabdinglich. Aber: funktioniert der Markt für Energieeffizienz bei Mietwohnungen? Eine empirische Untersuchung auf dem Wuppertaler Mietwohnungsmarkt gibt Antworten darauf. Um die Sanierungsrate signifikant zu steigern, etwa durch eine höhere Zahlungsbereitschaft für Energieeffizienz, braucht es sowohl für Vermieter als auch für Mieter verbesserte Rahmenbedingungen.
Um einen angemessenen Beitrag zu einer Begrenzung des weltweiten Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad Celsius zu leisten, müsste Deutschland und damit auch der Gebäudesektor schon bis 2035 treibhausgasneutral sein. Greenpeace hat daher das Wuppertal Institut beauftragt, ein Sechs-Punkte-Sofortprogramm für erneuerbare Wärme und effiziente Gebäude zu erarbeiten, mit dem dieses Ziel erreichbar wird. Das Sofortprogramm sieht vor, dass in drei zentralen Bereichen jeweils eine ordnungsrechtliche Maßnahme mit einer spezifischen, dazu passenden finanziellen Fördermaßnahme kombiniert wird:
1) Ausstiegsgesetz für fossile Heizungen und Förderung für elektrische Wärmepumpen und Solarthermie. 2) Pflicht und Förderung für die energetische Sanierung ineffizienter Gebäude mit ökologischen Kriterien. 3) Gesetz mit Zielen sowie förderlichen Bestimmungen und dazu passende Förderung für Erneuerbare-Wärmenetze: Ausbau und Umstieg auf grüne Wärmeerzeugung.
So erhöht das Sofortprogramm die energetische Sanierungsrate auf drei bis vier Prozent pro Jahr und führt dazu, dass schon 2035 fast zwei Drittel der Gebäude mit Wärmepumpen und etwa ein Viertel mit Nah- und Fernwärme aus erneuerbaren Energien beheizt werden und ein Drittel zusätzlich mit thermischen Solaranlagen ausgestattet wird.
Bewegende Energie - das charakterisiert den beruflichen und akademischen Lebensweg von Peter Hennicke. Seine bis heute andauernde Arbeit zur Energiewende hat vieles in Bewegung gebracht. Er hat den Begriff "Energiewende" zwar nicht erfunden, aber maßgeblich mitgeprägt. Weil ihn dieses Ziel so erfüllt und sein Engagement so voller positiver Energie ist, begeistert und bewegt er die Menschen, die mit ihm zusammenwirken, und häufig auch diejenigen, die seinen Ideen zunächst skeptisch oder kritisch gegenüberstehen.
Die Autorinnen und Autoren dieses Buches stellen wesentliche Ideen und wissenschaftliche Konzepte von Peter Hennicke entlang ihrer beruflichen und wissenschaftlichen Aktivitäten vor. Damit gelingt es ihnen, sowohl 40 Jahre Energiewende und Transformation zur Nachhaltigkeit nachzuzeichnen als auch Impulse und eine Agenda für die zweite Phase der Energiewende zu setzen.
The QualDeEPC project is aiming to both improve quality and cross-EU convergence of Energy Performance Certificate schemes, and the link between EPCs and deep renovation: High-quality Energy Performance Assessment and Certification in Europe Accelerating Deep Energy Renovation. The objective of the project is to improve the practical implementation of the assessment, issuance, design, and use of EPCs as well as their renovation recommendations, in the participating countries and beyond.
This report serves as a compilation of the project's proposal for an enhanced and converging EPC assessment and certification scheme. It aims to provide a detailed description on the set of practical concepts, policy proposals, and tools for an enhanced EPC scheme towards deep renovation, developed by the QualDeEPC project. The project's substantial proposals both on EU and national level are presented in a comprehensive and rational way, guiding the relevant stakeholders, in particular the policy makers and competed bodies, on which steps need to be followed so as the proposals to be adapted and how the specific values can be determined in MSs. Furthermore, this report includes the project's proposal for defining "Deep Energy Renovation" based on a modified nZEB-based approach.
The project's priorities A) to G) addressed are presented in the following order in this document, reflecting the importance of the enhanced EPC template form and the training of EPC assessors in such schemes:
A) Improving the recommendations for renovation, which are provided on the EPCs, towards deep energy renovation;
E) High user-friendliness of the EPC, by way of an enhanced EPC template form, including an introduction of the proposed "Energy Rating" indicator;
D) Regular mandatory EPC assessor training or examination on assessment and renovation recommendations, required for certification/accreditation and registry;
B) Online tool for comparing EPC recommendations to deep energy renovation recommendations;
C) Creating Deep Renovation Network Platforms (DRNPs);
F) & G) Voluntary/mandatory advertising guidelines for EPCs and Improving compliance with the mandatory use of EPCs in real estate advertisement.
The original objectives for introducing Energy Performance Certificates (EPCs) were 1) to make energy performance transparent in the building market, as a measure of energy costs of using a building that a potential buyer or tenant would be interested in; and 2) to encourage energy efficiency renovation. However, the current implementation of EPC schemes in the Member States still shows significant challenges in achieving these two objectives. The recast of the EU Directive on the Overall Energy Performance of Buildings (EPBD) provides a chance to enhance both the usefulness and quality of EPCs and the EPC schemes overall.
This document aims to inform both the debate on the recast of the EPBD and the enhancement of national EPC schemes in EU Member States. It presents the draft policy recommendations of the Horizon 2020 QualDeEPC project for making the EPBD and the national schemes more effective, particularly for deep renovation, and enhance their quality overall. The policy recommendations particularly target the link between EPCs and deep (energy) renovation1, while increasing the levels of ambition and convergence across the EU in terms of building renovation. Deep (energy) renovation is crucial for mitigating climate change and for energy security. The EPBD and all of its articles, as well as national EPC schemes, should aim to make deep (energy) renovation the default. This objective would be embedded and ensured in EPC schemes, if the policy recommendations provided in this document were adopted and implemented.
Das vorliegende Papier zeigt, welche Weichen die Politik stellen muss, um den Gebäudebestand bis 2045 klimaneutral zu machen. Im Fokus stehen höhere Effizienzanforderungen für Bestands- und Neubauten, ein schnellerer Ausstieg aus Gas- und Ölheizungen, gleichzeitig aber auch höhere Anreize und bessere Unterstützung für Gebäudebesitzende sowie warmmietenneutrale Sanierungen, um Mietende vor einer Überlastung zu schützen.
Dabei müssen bestehende Gebäude so renoviert werden, dass sie ähnlich wie Neubauten kaum noch Energie verbrauchen. Gleichzeitig müssen Heizenergie und Stromversorgung komplett auf erneuerbare Energien umgestellt werden. Zudem muss durch intelligentere Nutzungskonzepte der Anstieg der Gebäudeflächen gebremst werden. Die kommende Legislaturperiode ist somit entscheidend, damit Klimaneutralität im Gebäudesektor bis spätestens 2045 erreicht werden kann.
Dieser Zukunftsimpuls schlägt daher ein 14 Maßnahmen umfassendes und konsistentes Politikpaket vor. Neben den oben genannten Maßnahmen des Förderns und Forderns gehören dazu insbesondere klare Vorgaben für eine bessere energetische Sanierung und ein deutliches Ziel für den Ausstieg aus fossilen Gas- und Ölheizungen, die allen Beteiligten Sicherheit geben. Individuelle Sanierungsfahrpläne für alle heute noch nicht effizienten Gebäude bis spätestens 2028 und kommunale Wärmepläne helfen den Gebäudebesitzenden bei der technischen Entwicklung ihrer Gebäude und der Investitionsplanung. Häufig sind es die nicht-monetären Hemmnisse, die maßgeblich für die geringe Sanierungsrate sind. One-Stop-Shops verringern die Hemmschwelle Maßnahmen umzusetzen. Darüber hinaus wirkt Quartiersmanagement unterstützend und hilft Kräfte zu bündeln.
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.
An important instrument to enhance the market uptake of energy-efficient new buildings and the energy-efficient renovation of existing buildings in the European Union (EU) are the Energy Performance Certificates (EPC). However, their implementation and use has varied between EU Member States. The European Commission has therefore provided funding to a number of Horizon2020 projects to develop next-generation EPC schemes.
One of these is the QualDeEPC project, aiming to both improve quality and cross-EU convergence of EPC schemes, and particularly the link between EPCs and deep renovation. The objective of the project is to improve the practical implementation of the assessment, issuance, design, and use of EPCs as well as their renovation recommendations, in the participating countries and beyond.
This paper presents the policy proposals and concepts for tools that the QualDeEPC project has developed as priorities for enhanced EPC schemes:
- Improving the recommendations for renovation, which are provided on the EPCs, towards deep energy renovation
- An online tool for comparing EPC recommendations to deep energy renovation recommendations
- Creating Deep Renovation Network Platforms (One-stop Shops plus networking and joint communication of supply-side actors)
- Regular mandatory EPC assessor training (on assessment and renovation recommendations) required for certification/accreditation and registry
- Achieving a high user-friendliness of the EPC
- Voluntary/mandatory advertising guidelines for EPCs
- Improving compliance with the mandatory use of EPCs in real estate advertisements
The paper will focus on the aspects related to improving the impact of EPCs for stimulating deep renovation. It will also present lessons learnt from the discussion with stakeholders at national and European workshops and from the testing of the proposals and tools in around 100 buildings, as well as from the first steps of their country-specific adaptation.