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.
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.
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.
Die voranschreitende Umstellung des Energiesystems von einer "additiven Rolle" regenerativer Energien hin zu deren Dominanz wirft zahlreiche Fragestelllungen auf, für deren Beantwortung in zunehmendem Maße Modellierungsansätze gewählt werden. Vor diesem Hintergrund ist in den letzten Jahren eine große Anzahl von modellbasierten Szenarioanalysen des deutschen Energiesystems entstanden. Da sie zum Teil sehr unterschiedliche Ergebnisse erzielen, die nur schwer miteinander vergleichbar sind, erschwert dies die Weiterentwicklung des Zukunftswissens zur Energiewende und auch die gegenseitige Qualitätssicherung der Ergebnisse.
Vor diesem Hintergrund hat das Wuppertal Institut zusammen mit den Partnern Fraunhofer ISE und DLR das RegMex-Projekt durchgeführt. Ziel des Projektes war zum einen die inhaltliche Weiterentwicklung der Diskussion zur Ausgestaltung der Energiewende. Zum anderen sollte durch den Modellvergleich eine höhere Transparenz der teilnehmenden Modelle erreicht werden, um die Implikationen und Auswirkungen verschiedener Modellansätze besser differenzierten zu können.
Im Modellexperiment 1 wurden für zwei Szenarien (Zielszenario und Ambitioniertes Szenario) das Gesamtsystem mit Hilfe von drei Energiesystemmodellen und im Modellexperiment 2 das Stromsystem und flexible Sektorenkopplung mit Hilfe von vier Stromsystemmodellen modelliert. In einem weiteren Arbeitspaket wurden "Disruptive Elemente" identifiziert und analysiert, die gravierende Auswirkungen auf das Energiesystem haben können. Die Modellexperimente zeigen klar, dass die Einordnung und Interpretation von Modellergebnissen nicht losgelöst von den Modellen und deren methodischen Unterschieden erfolgen darf.
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.
Vor dem Hintergrund der europäischen Klimaschutzziele bis 2050 und der damit erforderlichen Dekarbonisierung der Wirtschaft werden in dem Vorhaben die Weiterentwicklungsoptionen der europäischen Energieeffizienzpolitiken untersucht. Es werden die Sektoren private Haushalte, Verkehr und Industrie betrachtet sowie der förderliche Rahmen, d. h. auch sektorübergreifende Instrumente. In den vorgeschlagenen Politikpaketen soll sich die Vielfalt der Instrumententypen abbilden. Neben Best-Practice-Beispielen liegen Länderstudien für drei große Volkswirtschaften der EU vor (Deutschland, Frankreich, Italien) und mit Polen auch eine Länderstudie für einen Mitgliedstaat aus dem mittelosteuropäischen Raum.
Die Energiewende regional gestalten : auf dem Weg zu einer Energiewende-Roadmap im Ruhrgebiet
(2017)
Diese Broschüre ist ein Produkt des Rahmenprogramms zur Umsetzung der Energiewende in den Kommunen des Ruhrgebiets: Die Aufgabe des Projektes bestand darin auszuloten, in welcher Weise Kommunen ihre Handlungskapazitäten zur Umsetzung der Energiewende in der Region bewahren beziehungsweise perspektivisch erweitern können.
Das Rahmenprogramm steuerte in seiner dreijährigen Projektlaufzeit (2013-2016) einen Beitrag zur Analyse der Handlungsfähigkeit von Kommunen im Ruhrgebiet zur Umsetzung der Energiewende bei und systematisierte bisherige Handlungsansätze in der Region. Es setzte an bestehenden Rahmenbedingungen an und versuchte, in Zusammenarbeit mit regionalen Akteurinnen und Akteuren künftige Handlungsansätze für eine langfristig angelegte Umsetzung der Energiewende in der Region zu identifizieren. Das vorliegende Dokument führt Ergebnisse des Projektes zusammen und formuliert strategische Hinweise für die weitere Umsetzung der Energiewende im Ruhrgebiet.
Der Abschlussbericht des dritten Arbeitspakets im Projekt "Energiesuffizienz" entwickelt aufbauend auf den Erkenntnissen der vorhergehenden Projektarbeiten Empfehlungen für ein integriertes Paket von Energiesuffizienzpolitiken im Feld Bauen/Wohnen. Der Fokus liegt auf dem Stromverbrauch in Haushalten. Dafür werden zunächst Leitlinien für die Governance von Energiesuffizienz und eine Methodik für die analytische Herleitung einer Energiesuffizienzpolitik entwickelt. Diese Analyse betrachtet Mikro- (Individuum) und Mesoebene (Haushalts-/Versorgungsökonomie). In sieben Schritten wird ein integriertes Politikpaket für Energieeffizienz und Energiesuffizienz entwickelt und eine juristische Kurzeinschätzung gegeben. Das Paket umfasst unter anderem eine Weiterentwicklung von Ökodesign und EU-Energielabel, eine integrierte Energieberatung sowie Förderprogramme für Geräte, die einen suffizienten Gebrauch ermöglichen, und für ressourceneffiziente Dienstleistungen, die Geräte im Haushalt ersetzen können. Zudem werden als Teil des Politikpakets auch übergreifende Politikansätze (Stromkundenkonto, Politikinstrumente zur Begrenzung des Wachstums der Pro-Kopf-Wohnflächen) analysiert.
Der Endbericht stellt die Ergebnisse des Projekts "Energiesuffizienz - Strategien und Instrumente für eine technische, systemische und kulturelle Transformation zur nachhaltigen Begrenzung des Energiebedarfs im Konsumfeld Bauen/Wohnen" dar. In dem Projekt wurde untersucht, wie energiesuffiziente Alltagsroutinen, soziale Praktiken und Lebensstilaspekte mit den sozialen und ökologischen Anforderungen an eine nachhaltige Entwicklung in Einklang gebracht werden können und wie die strukturellen und politischen Rahmenbedingungen gestaltet werden müssen, so dass Energiesuffizienz im Alltag akzeptabler und praktikabler wird. Für die drei prinzipiellen Energiesuffizienz-Ansätze Reduktion, Substitution und Anpassung wurden Reduktionspotenziale für den Haushaltsstromverbrauch quantifiziert. Für ausgewählte Anwendungsfelder wurden die Ergebnisse in Form von Suffizienzspektren dargestellt. Anschließend wurden Politikansätze zur Unterstützung von Energiesuffizienz in Privathaushalten analysiert und Vorschläge für ein integriertes Paket von Politikinstrumenten für Energieeffizienz und -suffizienz entwickelt. Die Erkenntnisse des Projektes sind unter anderem in einen internetbasierten Haushalts-Strom-Check, in ein Handbuch zur nachhaltigen Produktgestaltung für die Geräteindustrie und in die Entwicklung von Vorschlägen für nationale und EU-Instrumente zur Reduktion des Stromverbrauchs und zur Förderung des kommunalen Klimaschutzes eingeflossen.
Eine Analyse der deutschen Energie- und Klimapolitik hat ergeben:
Nur im Maßnahmenfeld "Ausbau der Erneuerbaren Energien im Strombereich" wird voraussichtlich das Ziel ereicht. Dagegen wird in allen anderen Maßnahmenfeldern das Ziel verfehlt oder es bestehen Wirkungsdefizite der eingesetzten Politikinstrumente. Das betrifft insbesondere die Energieeffizienz auf der Nachfrageseite, aber auch die Kraft-Wärme-Kopplung und Erneuerbare Energien-Wärme. Für die Maßnahmenfelder "Fluorierte Treibhausgase", "Industrieprozesse" und "Landwirtschaft" müssen überhaupt erst verbindliche Reduktionsziele festgelegt und Politikinstrumente eingeführt werden.
Das Projekt "Ressourcenpolitik" (PolRess) begleitete die Debatte um die anspruchsvolle Ressourcenpolitik, zu der sich Deutschland verpflichtet hat, aus politikwissenschaftlicher, juristischer und ökonomischer Perspektive und setzte dabei auch selbst Impulse.
Der Abschlussbericht fasst Überlegungen des Projektteams für die Weiterentwicklung der Ressourcenpolitik zusammen. Darin heißt es unter anderem, dass das in der Nachhaltigkeitsstrategie erfasste Ziel der Bundesregierung, die Rohstoffproduktivität bis zum Jahr 2020 gegenüber 1994 zu verdoppeln, wohl nicht ohne drastische Maßnahmen (wie einem Ausstieg aus der Braunkohle) erreicht werden kann. Da das hiesige und derzeitige Niveau der Materialnutzung weder global verallgemeinerbar noch langfristig tragfähig ist, müsste die abiotische Materialnutzung Deutschlands (einschließlich der ungenutzten Entnahmen) um bis zu 80 Prozent bis 2050 reduziert werden.
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.
In diesem Gutachten wurde untersucht, welche Optionen zur Gestaltung eines marktbasierten haushaltsunabhängigen Verpflichtungsansatzes zur CO2-Minderung im deutschen Gebäudebestand bestehen. Die Analyse erfolgte technologieoffen und berücksichtigte neben Sanierungsmaßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz auch einen verstärkten Einsatz CO2-armer/erneuerbarer Energien. Das Verpflichtungssystem soll in der Lage sein, die bestehenden Treibhausgas (THG)-Minderungsziele im Gebäudebestand möglichst kostengünstig auf kurz- und langfristig sinnvolle Weise zu erreichen und sich gut in das bestehende Förderinstrumentarium integrieren lassen.
Als Grundlage für die Praxishilfe "Klimaschutz in der räumlichen Planung" wurde im Auftrag des Umweltbundesamtes eine Reihe von Konzepten, Plänen und Programmen auf teil- bzw. gesamtstädtischer, regionaler und Landesebene untersucht, die für die Integration des Klimaschutz in die räumliche Planung beispielhaft sind. Es handelt sich im Schwerpunkt um formelle Instrumente (Bebauungs- und Flächennutzungspläne, Regionalpläne, Landesentwicklungspläne). Komplementär wurden auch informelle Instrumente untersucht, die die fachliche Grundlage für eine integrierte und effektive Bearbeitung des Klimaschutzes in der förmlichen Raumplanung darstellen (v.a. Energieversorgungs- und Klimaschutzkonzepte).
Vor dem Hintergrund der Richtlinie zu Endenergieeffizienz und Energiedienstleistung (2006/32/EC, ESD) hat die Bundesregierung im September 2007 einen nationalen Energieeffizienz Aktionsplan (NEEAP) vorgelegt. Für den bundesdeutschen Kontext besteht in diesem Zusammenhang nun die Herausforderung zur Entwicklung eines bundesweiten ESD-Evaluations- und Monitoringsystems, welches ein vom Akteur unabhängiges Verfahren zum Nachweis erzielter Einsparungen bereitstellt. Die Qualität des Verfahrens muss dabei durch entsprechende Regelungen und Maßnahmen gesichert werden. Der Bericht beschreibt in Anlehnung an das Projekt EMEEES (Evaluierung und Monitoring für die EU-Richtlinie zu Endenergieeffizienz und Energiedienstleistung), wie erzielte Endenergieeinsparungen aus der Umsetzung des deutschen NEEAPs nachgewiesen werden können. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung von geeigneten Bottom-up Methoden, die sowohl die erzielten Gesamteinsparungen als auch zusätzliche Einsparungen berechnen können. Zudem wird eine Berechnung von so genannten Early Energy Savings ermöglicht.
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.
Klimaschutzkonzept für den Kreis Nordfriesland : Vertiefungsband ; die Energie- und CO2-Bilanz
(2011)
Vor dem Hintergrund des Klimawandels und der Verknappung fossiler Ressourcen haben nachwachsende Rohstoffe in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Insbesondere die Bioenergie hat durch staatliche Fördermaßnahmen viel Aufmerksamkeit erfahren. Mit der Ausweitung der energetischen Nutzung von Biomasse sollen Beiträge zum Klimaschutz durch die Vermeidung von Treibhausgasen geleistet, die Versorgungssicherheit soll durch Ersatz der knapper werdenden fossilen Ressourcen erhöht und der ländliche Raum gestärkt werden. Die selben Argumente lassen sich auch für die stoffliche Nutzung von Biomasse heranziehen. Auch wenn diese etwas aus dem Blickfeld der energiebezogenen Diskussion geraten ist, kann hier in den nächsten Jahren ein erhebliches Marktwachstum erwartet werden. Biomasse als erneuerbare Ressource kann in Land- und Forstwirtschaft aber nur begrenzt bereitgestellt werden. Dies gilt umso mehr, als bestimmte Nachhaltigkeits-Anforderungen eingehalten werden müssen. Der zu erwartenden Nachfragesteigerung für nachwachsende Rohstoffe (Nawaro) steht damit eine limitierte Verfügbarkeit entgegen. Aus dieser leitet sich die Forderung nach einer möglichst effizienten Verwertung ab. In diesem Zusammenhang fällt immer häufiger der Begriff der Kaskadennutzung von Nawaro als möglicher Lösungsansatz. Dieses Konzept kann im Wesentlichen als eine Hintereinanderschaltung von (mehrfacher) stofflicher und energetischer Nutzung desselben Rohstoffs gesehen werden und schafft so eine Verbindung von Material- und Energiesektor. Das Prinzip der Kaskadennutzung ist damit ein Ansatz zur Steigerung der Rohstoffeffizienz von nachwachsenden Rohstoffen und zur Optimierung der Flächennutzung. Das Ziel des vorliegenden Berichts ist es, die Option "Kaskadennutzung" strategisch, differenziert und ganzheitlich zu beleuchten. Im Rahmen der Projektarbeit sind daher Anforderungen an eine nachhaltige Kaskadennutzung von Nawaro abgeleitet und Schlussfolgerungen zu deren Ausgestaltung gezogen worden, um die Potenziale von Biomasse hochwertig und erfolgreich zu nutzen.
In diesem Papier wird über den Ansatz und die Ergebnisse der Forschungspartnerschaft "Perspektiven dezentraler Infrastrukturen im Spannungsfeld von Wettbewerb, Klimaschutz und Qualität (INFRAFUTUR)" berichtet. INFRAFUTUR - das steht für die Zukunft der dezentralen Infrastrukturen. Es wurde danach gefragt, welche Strategien geeignet sind, um die Ver- bzw. Entsorgung von privaten Haushalten und der Wirtschaft mit Dienstleistungen in den Sparten Energie, Wasser/Abwasser und Abfall zukunftsfähig zu sichern. Dabei konzentrierte sich die Analyse auf kommunalwirtschaftliche Unternehmen als Akteure.
Dieser Spartenband beinhaltet die wichtigsten Ergebnisse, die im Rahmen der Forschungspartnerschaft INFRAFUTUR in der Sparte Energie erarbeitet worden sind. In insgesamt 14 Kapiteln, die dem logischen Aufbau der Untersuchungen in der dreijährigen Partnerschaft folgen, werden für die Sparte Energie die Perspektiven dezentraler Infrastrukturen im Spannungsfeld von Wettbewerb, Klimaschutz und Qualität aufgezeigt. Schwerpunkt des Projektes war eine SWOT-Analyse, d.h. eine umfangreiche Analyse der Vor- und Nachteile einer dezentralen Organisation der Infrastrukturdienstleistungen sowie der Chancen und Gefahren für verschiedene kommunale Unternehmenstypen. Die Ergebnisse bildeten die Basis für die Strategieentwicklung, die in den Kapiteln 13 und 14 dargestellt wird. Um relevante Strategien für die beteiligten Praxispartner entwickeln zu können - trotz (zum Teil erheblicher) Unterschiede in den örtlichen und regionalen Gegebenheiten kommunaler Unternehmen der Energiewirtschaft - wurden drei idealtypische kommunale Unternehmenstypen als Referenzpunkt definiert.
Im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz hat das Wuppertal Institut zusammen mit dem Büro Ö-quadrat einen Tarifvorschlag für Strom hinsichtlich seiner Auswirkungen begutachtet. Zielsetzung dieses Gutachtens war es einerseits herauszuarbeiten, ob der Tarifvorschlag unter der Bedingung, dass die Einführung des Tarifs für den jeweiligen Stromanbieter insgesamt erlösneutral gestaltet wird, nachhaltig zu einer finanziellen Entlastung der einkommensschwachen Haushalte beitragen kann. Andererseits wurde analysiert, ob der Vorschlag auch mit Klimaschutzerfordernissen und einer Gesamtstrategie zum Umbau der Energieversorgung kompatibel ist, die eine Umstellung auf regenerative Energien beinhaltet sowie eine deutliche Steigerung der Endenergieeffizienz vorsieht. Ergebnis: Die verpflichtende Einführung von "Stromspartarifen" ist nicht geeignet, einkommensschwache Haushalte bei Energiepreissteigerungen zu entlasten und gibt keinen Anreiz zur Stromeinsparung. Das Gutachten weist auf eine Fülle von Schwächen bei den vorgeschlagenen Tarifmodellen hin.