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Staatliche Regulierung ist verpönt. Häufig läuft es dann auf den Appell hinaus: Jeder einzelne Bürger habe es selbst in der Hand. Doch die Alltagsroutinen sind in der Regel mächtiger als das Umweltbewusstsein. Beim Marmor für das Badezimmer spielen Amortisationszeiten keine Rolle. Die solare Warmwasseranlage ist dagegen oftmals "zu teuer". Gesetzliche Standards hingegen verselbstständigen Energieeffizienz und den Ausbau erneuerbarer Energien. Sie machen "Öko zur Routine". Dieser Artikel beschreibt die Notwendigkeit für das Schaffen neuer Routinen und zeigt wie dies durch Standards, Limits und faire Umsetzungsbedingungen sowie attraktive Alternativangebote zum gegenwärtigen, häufig nicht nachhaltigen Verhalten auch möglich ist.
Ökonomische Anreize für mehr Umweltschutz in öffentlichen Verwaltungen : eine Beispiel-Studie
(2004)
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.
Im Rahmen der Energiewende haben sich erneuerbare Energien zur Stromerzeugung in Deutschland bereits etabliert. Um jedoch das volle Potenzial der Reduktion von fossilen Energien und Treibhausgasen (THG) auszuschöpfen, muss aus der Energiewende auch eine Wärmewende werden. Der Energieeinsatz für die Wärmebereitstellung der Industrie betrug im Jahr 2012 etwa 535 TWh (22 % des Endenergiebedarfs Deutschlands), hauptsächlich bereitgestellt durch Erdgas (48 %) und Steinkohle (17 %) 1. Damit wurden für die Wärmebereitstellung im Industriesektor rund 159 Mio. t CO2-äq emittiert, was 17 % der THG-Emissionen Deutschlands entspricht.
Aufgrund der Vielseitigkeit der einzelnen Branchen und Wärmeanwendungen im Industriesektor kann dieser Beitrag nur beispielhaft einzelne Komponenten für eine Wärmewende aufzeigen, die auch wiederum die Aktivitäten der einzelnen Autoren widerspiegeln. Ausgehend von einer nationalen Betrachtung und expliziten Modellierungsergebnissen für die energieintensive Industrie in NRW, werden einzelne Potenziale und Aktivitäten im Bereich der Wärmebereitstellung, -speicherung und -integration behandelt.
Die Entscheidung für ein von volatilen Erzeugungsquellen dominiertes Stromsystem stellt an die Stabilisierung des Systems neue Anforderungen. Zugleich bieten sich neue Optionen. Die bisherige Asymmetrie, nach der für die Stabilisierung die Kraftwerksseite verantwortlich sei, ist überkommene Praxis, deswegen auch heute habituell naheliegend, aber vermutlich nicht länger effizient. Die im Titel genannten nachfrageseitigen Ausgleichsoptionen (SE & DSM) bieten sich an. Im Beitrag wird deren Potential abgeschätzt. In vier Gestaltungsfeldern wird zudem gefragt, ob die bislang von der Politik gegebenen rechtlichen Mandate konsequent SE & DSM als Option berücksichtigen. Das Ergebnis ist viermal (weitgehende) Fehlanzeige.
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.
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.
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.
Mit Inkrafttreten des Kyoto-Protokolls am 16.2.2005 gelten für Deutschland und die meisten anderen Industrieländer völkerrechtlich bindende Minderungsziele für die 6 im Kyoto-Protokoll erfassten Treibhausgase. Damit erlangt eine durchaus kontrovers diskutierte Klimaschutzstrategie, die auf eine stärkere Umstellung der Energienutzung von Öl und Kohle auf mehr Erdgas setzt, zusätzlich an Bedeutung. Der nachfolgende Beitrag setzt sich mit der Klimabilanz des Erdgases unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette auseinander. Insbesondere werden neue Messergebnisse aus Russland dargestellt (Wuppertal Institut 2004), die zeigen, dass die dem Export von russischem Erdgas nach Deutschland zuzuordnenden indirekten Emissionen nur etwa ein Viertel der bei der Erdgasverbrennung entstehenden direkten Emissionen betragen. Damit bleibt Erdgas auch unter Berücksichtigung der indirekten Emissionen in Russland der fossile Energieträger mit den mit Abstand geringsten Treibhausgasemissionen.
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.
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.
Transformation in der Industrie : Herausforderungen und Lösungen für erneuerbare Prozesswärme
(2023)
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.
Saubere Geschäftsidee
(2001)
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.
Die Grundstoffindustrie steht derzeit vor großen Herausforderungen. Die Unternehmen müssen die akuten dramatischen Folgen der Coronakrise bewältigen, aber auch bereits in den nächsten Jahren in neue klimafreundliche Technologien investieren, um das Ziel einer klimaneutralen Wirtschaft im Jahr 2050 zu erreichen. Im Fachforum Energieintensive Grundstoffindustrie beim Grünen Wirtschaftsdialog diskutierten Akteure aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft, welche politischen Instrumente die Transformation der Industrie unterstützen und die notwendigen Investitionen ermöglichen können. Vom Wuppertal Institut wurde für das Fachforum ein Scoping Paper erstellt, welches den Stand der aktuellen Fachdiskussion zu zentralen Politikinstrumenten zusammenfasst und die wichtigsten offenen Ausgestaltungsfragen diskutiert. Das Papier wurde im Austausch mit den Akteuren im Fachforum entwickelt und in mehreren Sitzungen des Forums vorgestellt und diskutiert. Inhaltlicher Schwerpunkt sind Instrumente für faire internationale Wettbewerbsbedingungen, Carbon Contracts for Difference, und Ansätze für Energiepreisreformen.
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.
In der dreijährigen Forschungspartnerschaft "Infrafutur" kooperierten das Wuppertal Institut, dreizehn Unternehmen der kommunalen Wirtschaft und der Verband kommunaler Unternehmen. Sie untersuchten, welche Strategien geeignet sind, um die Ver- und Entsorgung von privaten Haushalten und der Wirtschaft in den Sparten Energie, Wasser/Abwasser und Abfall zu sichern und zu stärken. Zu diesem Zweck wurden in Form von Szenarien die Zukunftsaussichten kommunalwirtschaftlicher Infrastrukturunternehmen im Spannungsfeld von Wettbewerb, Klimaschutz und Qualität intensiv analysiert. Die Methoden der Forschungspartnerschaft "Infrafutur" können auch von anderen kommunalwirtschaftlichen Unternehmen gewinnbringend eingesetzt werden. Dieser Endbericht in Buchform stellt die erarbeiteten strategischen Konzepte einem breiten Kreis für die Umsetzung zu Verfügung. Als ein wesentliches Ergebnis wurde herausgearbeitet, dass Dezentralität als Leitprinzip und der Ausbau dezentraler Infrastrukturen eine entscheidende Grundlage für eine nachhaltige und umfassende Qualitätssicherung in den Sparten Energie, Wasser/Abwasser und Abfall bilden. Die von kommunalwirtschaftlichen Unternehmen erbrachte Daseinsvorsorge überwindet die einseitige Orientierung am Shareholder Value zugunsten eines Beitrags zur Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen durch Klima- und Ressourcenschutz. Sie fördert die Vielfalt von Akteuren und kann die Ausweitung oligopolistischer Strukturen begrenzen. Zudem verstärkt sie die Kundenbeziehung, mobilisiert Potenziale vor Ort bei den erneuerbaren Energien, bei Energie- und Materialeffizienz und reduziert den Import von Energie und Rohstoffen. Die Szenarienanalysen zeigen jedoch auch, dass diese positiven Beiträge und Perspektiven dezentraler Infrastrukturen sich nicht im Selbstlauf ergeben, sondern dass im EU- und nationalen Maßstab förderliche Rahmenbedingungen in der Klima-, Energie-, Abfall- und Wasserpolitik geschaffen werden müssen.
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.
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.