Zukünftige Energie- und Industriesysteme
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Die Prozesse der Grundstoffindustrie sind verantwortlich für einen Großteil des industriellen Energie- und Stromverbrauchs in Deutschland. Welche technischen Möglichkeiten bieten sich in diesen Prozessen auf Flexibilitätsanforderungen des Stromsystems zu reagieren? Das vom BMBF geförderte Kopernikus-Projekt SynErgie untersucht die Flexibilität von Industrieprozessen. Ein Arbeitspaket, das aus dem Projektantrag des INFLUX Konsortiums hervorgegangen ist, hat nun umfassende Studie zu den Flexibilitätsoptionen in den Prozessen der Grundstoffindustrie veröffentlicht.
Technologien zur Abscheidung und Speicherung von CO2 (CCS) sind eine mögliche Option zur Reduzierung von Treibhausgasen. Ob das Potenzial von CCS als Klimaschutzoption in Deutschland zukünftig genutzt werden wird, hängt aber insbesondere davon ab, ob die Technologien in der Bevölkerung generell und vor Ort akzeptiert werden. Die vorliegende Veröffentlichung gibt einen Einblick in relevante Forschungsansätze und Ergebnisse wissenschaftlicher Untersuchungen zur Akzeptanz von CCS in Deutschland. Sie präsentiert zugleich die Ergebnisse eines Workshops am Wuppertal Institut und vermittelt einen Eindruck von den Herausforderungen bei der praktischen Umsetzung von Forschungsergebnissen und der Durchführung zukünftiger Forschung zur Technikakzeptanz.
Innerhalb des Kopernikus-Projekts "Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung" - kurz SynErgie - erheben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Flexibilisierungspotenzial von Industrieprozessen und versuchen die Machbarkeit an Schlüsselprozessen zu demonstrieren. Die technischen Herausforderungen und Lösungsoptionen, die sich in den Prozessen der Grundstoffindustrie - wie etwa Stahl, Chemie, Zement, Glas und Feuerfest - ergeben, haben sie bereits in einem ersten Band "Flexibilitätsoptionen in der Grundstoffindustrie: Methodik, Potenziale, Hemmnisse" ausführlich beschrieben und auf Basis einer eigens entwickelten Methodik analysiert. Der Fokus des vorliegenden zweiten Bandes liegt auf den Flexibilitätsperspektiven, die sich durch hybride Wärmebereitstellung, den Einsatz thermischer Energiespeicher und der Nutzung synthetischer Gase in den entsprechenden Branchen ergeben können. Hierzu erweiterten die Forschenden die bereits im ersten Band entwickelte Methodik um die relevanten Aspekte der Gasversorgung und thermischen Speicherung. Anhand von konkreten technischen Beispielen aus den Branchen stellen sie darin die Anwendungsmöglichkeiten und ein gegebenenfalls daraus folgendes Flexibilitätspotenzial dar und diskutieren dies.
Das Projekt "Energiewende integrativ - Entwicklung eines transformativen Forschungsdesigns am Beispiel der Energiewende Ruhr" (EnerTransRuhr) behandelte vordergründig die Energiewende im Gebäudebereich. Auf dieses Thema fokussierten sämtliche Arbeiten und Untersuchungen, die im Rahmen des Projekts durchgeführt wurden. Im Kern aber ging es um die Frage, wie ein Projektdesign im Verständnis transformativer Wissenschaft inhaltlich und methodisch aussieht, das einzelne Disziplinen und Methoden ebenso integriert wie in transdisziplinären Prozessen das Wissen und die Expertise von nicht wissenschaftlichen Projektbeteiligten.
In spite of current multiple political crises, global warming will remain a prime issue on the global agenda. The adoption of the Paris Agreement in 2015 and its quick ratification in 2016 have created a strong momentum for worldwide action against climate change. As global greenhouse gas emissions must decline towards levels close to zero by the middle of the century, the rapid decarbonisation of energy systems is high on the agenda of most countries around the globe.
This publication delivers insights into cutting edge research on the necessary transitions towards low carbon societies and by this aims to contribute to international as well as national policymaking.
The topics covered in more than 20 concise original articles are among the most important issues for progressing solutions for climate change and sustainable development. The papers discuss recent findings and case studies in the following subject areas:
Governance of the necessary long-term transitions in the context of potential known and unknown adverse developments;
Policy instruments and strategies that allow for financing the transition to low carbon economies and, at the same time, respond to today's economic and social challenges;
Integrated strategies for three of the most important arenas of global decarbonisation: Cities, as much of the change and necessary investment for low carbon societies must take place, be planned, be financed and be built in cities; industry, particularly the energy-intensive processing industries, which are at the core of society's metabolism and are responsible for a large and growing share of global emissions and science as a whole, which must become more solutions-oriented because the transitions needed will rely heavily on research providing solutions for technological as well as societal problems.
As a contribution to these great challenges and at the request of the G7 Environment Ministers, the Low Carbon Society Research Network (LCS-RNet) acts as a forum aimed at fostering research and policymaking to jointly achieve decarbonised energy systems in countries around the world. It convenes leading scientists, practitioners and policymakers and aims at supporting governments in proceeding jointly towards the design and implementation of climate-friendly low carbon societies.
Der vorliegende Bericht ist Ergebnis eines zweijährigen Forschungsprojekts im Rahmen des Virtuellen Instituts "Transformation - Energiewende NRW". Das Projekt wurde von der Stiftung Mercator finanziert. Der Bericht beschäftigt sich in mehreren Schritten mit der Transformation des Energie- und Industrielandes NRW: Er analysiert die ökonomischen Effekte der Energiewende in NRW und arbeitet Erfolgsfaktoren sowie Gestaltungsmöglichkeiten für industrielle Transformationsprozesse heraus. Nachfolgend werden zentrale Ergebnisse dieser Analyseschritte knapp zusammengefasst.
Die Technologie der CO2-Abtrennung und -Speicherung (CCS) sowie die CO2-Nutzung (CCR) wird in diesem Fachbuch umfassend und aus unterschiedlicher Perspektive beleuchtet.
Experten aus Forschung und Industrie stellen die CCS- und CCR-Technologie auf Basis der naturwissenschaftlichen und technischen Grundlagen vor und legen den Stand der Technik dar. Sie vergleichen Energiebilanzen für verschiedene Techniken und diskutieren rechtliche, wirtschaftliche und gesellschaftspolitische Aspekte. In Szenarioanalysen zeigen sie den möglichen zukünftigen Beitrag der Technologien auf und stellen die Sichtweisen der verschiedenen Stakeholder-Gruppen vor.
Die Autoren haben den Anspruch, wertfrei zu informieren. Dabei legen sie die Kriterien für die Bewertung der einzelnen Sichtweisen offen.
Im März 2016 endete der Beteiligungsprozess zum Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung mit der Übergabe der Ergebnisse an Umweltministerin Hendricks. Die Vorschläge wurden bei Bürgerkonferenzen in fünf Städten sowie in einem Online-Dialog, an dem sich rund 500 Bürgerinnen und Bürger beteiligt hatten, entwickelt und diskutiert. Parallel dazu hatten Bundesländer, Kommunen und Verbände in Fachforen getagt und dabei rund 400 Vorschläge eingebracht. Daraus entstand ein Maßnahmenkatalog mit Vorschlägen, die wissenschaftlich auf ihre Klimawirkung und Kosten und Nutzen untersucht wurden. Das Wuppertal Institut war gemeinsam mit der Ifeu GmbH mit der wissenschaftlichen Begleitung des Beteiligungsprozesses der Bundesländer, Kommunen und Verbänden beauftragt.
Die Transformation der deutschen Energieversorgung im Rahmen der Energiewende stellt eine enorme Herausforderung für die folgenden Jahrzehnte dar. Durch den weiteren Ausbau von erneuerbaren, fluktuierenden Erzeugungsanlagen entstehen zunehmend zeitliche und örtliche Differenzen zwischen der Stromerzeugung und der Stromnachfrage. Dies macht im Zeitverlauf verschiedene Flexibilitätsmaßnahmen erforderlich, um Erzeugung und Nachfrage möglichst effizient und kostengünstig in Einklang zu bringen und dabei die notwendige Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Aufgrund der Verzögerungen beim Netzausbau für den räumlichen Ausgleich gewinnen Maßnahmen für den zeitlichen Ausgleich zunehmend an Bedeutung. Dazu gehören insbesondere Demand-Side-Management (DSM) sowie die Umwandlung von erneuerbarem (Überschuss-)Strom zu Wärme (Power-to-Heat, PtH), zu Gasen (Power-to-Gas, PtG) oder auch zu chemischen Produkten (Power-to-Chemicals, PtC) und Kraftstoffen (Power-to-Fuel, PtF). Die zuletzt genannte, vielseitige Technologiefamilie wird häufig zu Power-to-X zusammengefasst. Dadurch rückt zudem eine verstärkte Kopplung der verschiedenen Sektoren, wie zum Beispiel Strom, Gas und Wärme, Industrie oder Mobilität, immer weiter in den Fokus der Forschung.
Im Virtuellen Institut "Strom zu Gas und Wärme" arbeiten sieben Forschungsinstitutionen aus Nordrhein-Westfalen im Auftrag der Landesregierung an einer Weiterentwicklung dieser Flexibilitätsmaßnahmen unter Einbeziehung des Energiemarktes, der Netzstabilität und des stetig wachsenden Gesamtsystems. Die Forschungsaktivitäten des Hauptprojekts der Jahre 2015-2017 wurden in Form eines mehrbändigen Abschlussberichts veröffentlicht.
Die Prozesse der Grundstoffindustrie sind verantwortlich für einen Großteil des industriellen Energie- und Stromverbrauchs in Deutschland. Welche technischen Möglichkeiten bieten sich in diesen Prozessen auf Flexibilitätsanforderungen des Stromsystems zu reagieren? Das vom BMBF geförderte Kopernikus-Projekt SynErgie untersucht die Flexibilität von Industrieprozessen. Ein Arbeitspaket, das aus dem Projektantrag des INFLUX Konsortiums hervorgegangen ist, hat nun umfassende Studie zu den Flexibilitätsoptionen in den Prozessen der Grundstoffindustrie veröffentlicht.
In this second brochure, WISIONS aims to focus on the significance of a combined approach to water and energy and to present a number of projects from around the globe that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for selection of the projects was energy and resource efficiency, but social aspects such as the inclusion of local population were also of relevance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
The brochure focuses on the significance of the construction sector and aim to collect world-wide innovative project approaches that have already been implemented to promote the concepts. Using a key number of internationally accepted criteria, the main considerations have been the energy efficiency and in a broad sense also the resource efficiency of the projects.
Fünf Jahre bevor die Millennium Development Goals 2015 erreicht werden sollen, sind angesichts der Probleme der "entwickelten" Staaten durch die Finanz- und Wirtschaftskrise nachhaltige Entwicklungsperspektiven für den globalen Süden in den Hintergrund getreten. Doch gerade jetzt, in dieser globalen Umbruchphase, ist das Thema nachhaltige Entwicklung von herausragender Relevanz. Der vorliegende Band analysiert die Bedeutung und die Facetten der ökologischen, sozialen und ökonomischen Nachhaltigkeit, zeigt strukturelle Herausforderungen für eine nachhaltige Entwicklung auf und diskutiert deren Förderung durch internationale Zusammenarbeit. Dabei nähern sich Experten, Wissenschaftler und Praktiker aus der Entwicklungszusammenarbeit aus verschiedenen Blickwinkeln einzelnen Aspekten des komplexen Themenfelds an. Auf diese Weise befasst sich der Sammelband mit den wichtigsten Konzepten und drängendsten strukturellen Problemen aktueller Entwicklungspolitik.
In this brochure, WISIONS focuses on renewable energy in the food supply chain. WISIONS presents projects from Nigeria, Pakistan, Nicaragua, Cambodia and Kenya that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the projects was energy and resource efficiency, but social aspects were also of relevance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials
Aufgrund der Reform des Erneuerbare-Energien-Gesetzes soll die Förderhöhe für Strom aus Photovoltaik-Freiflächenanlagen nun wettbewerblich über Ausschreibungen ermittelt werden. Dafür muss eine entsprechende Rechtsverordnung geschaffen werden. Für die Eckpunkte eines solchen Ausschreibungsdesigns hat das Bundeswirtschaftsministerium eine öffentliche Konsultation in Gang gesetzt, zu der auch das Wuppertal Institut zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und weiteren Unterstützern eine Stellungnahme abgegeben haben.
Ihre Empfehlung ist, die Ressourcen-/bzw. Landnutzung von PV-Freiflächenanlagen als wesentliches Kriterium in die Förderung einzubeziehen. Vor dem Hintergrund eines erhöhten Nutzungsdrucks auf den ländlichen Raum weisen sie darauf hin, dass ihr angestrebter Ausbau zu ökonomischen, ökologischen, politischen und gesellschaftlichen Konfliktkonstellationen führen könnte. Zugleich machen sie deutlich, dass es zur herkömmlichen Technologie eine Alternative, die Agrophotovoltaik-Freiflächentechnologie gibt, ein Anbausystem zur Produktion von landwirtschaftlichen Gütern unterhalb von PV-Modulen. Sie ermöglicht die simultane Erzeugung von PV-Strom und die Produktion von Nahrungsmitteln. Folgerichtig wird empfohlen, nicht die PV-Anlagen, sondern Freiflächen-Technologien zum Gegenstand der geplanten Pilotausschreibungen zu machen. Die Ausweitung herkömmlicher Anlagen sollte sich auf unterdurchschnittlich fruchtbare Ackerflächen beschränken.
Über eines scheint sich die Weltgemeinschaft im Zeitalter der Globalisierung weitgehend einig zu sein: Ohne internationale Verträge lassen sich bestimmte ökonomische, ökologische und soziale Ziele nicht erreichen. Folgerichtig gibt es zahlreiche solcher Übereinkünfte mit teilweise konkret formulierten Zielen. Doch wie steht es um deren Zielerreichung? Wie kann die Zielerreichung erhöht werden? Die Beiträge dieses Bandes beleuchten die aktuelle wissenschaftliche Diskussion zu diesen Fragestellungen näher.
In this brochure, WISIONS focuses on the applications of solar assisted cooling systems. After taking a more detailed look at the characteristics of such appliances, WISIONS presents projects in Spain, the USA, Germany and China that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the projects was energy efficiency and successful performance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
In this brochure, WISIONS focuses on the interdependent connection between water and energy. WISIONS presents good practice projects dealing with water and energy in Guatemala, Peru, Tunisia, the Philippines and Tanzania that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the projects was energy and resource efficiency. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
In this brochure, WISIONS focuses on how sustainable energy use can support poverty reduction. WISIONS presents projects from Namibia, Brazil, the Philippines and India that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the projects was energy and resource efficiency with social aspects being of high additional relevance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
In this brochure, WISIONS focuses on the significance of innovative strategies in the field of sustainable transport. WISIONS presents a number of projects from around the globe that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for selection of the projects was energy and resource efficiency, but social aspects such as the inclusion of local population were also of relevance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
Microfinance and renewable energy : investing in a sustainable future ; WISIONS of sustainability
(2006)
In this brochure, WISIONS focuses on the micro financing of renewable energy systems. WISIONS presents projects from Peru, South Africa, China and Nepal that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the microfinance projects was the inclusion of renewable energy technologies like solar/photovoltaic systems, wind energy and hydropower biogas used for cooking, lighting, power telecommunications equipment, radio, television, household electrification, health clinics, water pumping, milling and grinding, water disinfection, fencing, computer education, machinery operation, etc. in households or businesses.
Sustainable biofuel production and use : options for greener fuels ; WISIONS of sustainability
(2006)
In this brochure, WISIONS focuses on sustainable biofuel production and use. WISIONS presents successfully implemented projects from Ghana, India, Austria and Indonesia, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the projects was energy and resource efficiency, but social aspects were also of relevance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
Corporate energy and material efficiency ... makes good business sense : WISIONS of sustainability
(2006)
In this brochure, WISIONS focuses on corporate strategies for improving energy and material efficiency. WISIONS presents projects from Slovakia, Germany, the UK and Peru that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the projects was energy and resource efficiency, but social aspects were also of relevance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
In this brochure, WISIONS focuses on the significance of innovative strategies for saving energy in schools, including two types of projects: energy education projects and those that focus on sustainable energy technologies. WISIONS presents projects from India, France, Germany and Uganda that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the projects was energy and resource efficiency, but social aspects such as the inclusion of pupils, teachers and parents were also of relevance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
Der Teilbericht 2 enthält alle 31 Technologieberichte, die im Forschungsvorhaben "Technologien für die Energiewende" erstellt wurden. Für jedes Technologiefeld wird der Entwicklungsstatus und der Bedarf an Forschung und Entwicklung dargestellt. Die Bewertung erfolgte mittels 12 Bewertungskriterien, die nach dem klimapolitischen und energiewirtschaftlichen Beitrag der jeweiligen Technologien fragen, die Positionierung deutscher Unternehmen im internationalen Kontext betrachten sowie die Systemkompatibilität bewerten. Hinzu kommen Aspekte der gesellschaftlichen Akzeptanz sowie des Standes von F&E im internationalen Vergleich.
Band 2 enthält die Technologieberichte aus den Bereichen Sektorenkopplung, Energie- und Ressourceneffizienz in Gebäuden sowie in der Industrie und integrative Aspekte.
Der Teilbericht 2 enthält alle 31 Technologieberichte, die im Forschungsvorhaben "Technologien für die Energiewende" erstellt wurden. Für jedes Technologiefeld wird der Entwicklungsstatus und der Bedarf an Forschung und Entwicklung dargestellt. Die Bewertung erfolgte mittels 12 Bewertungskriterien, die nach dem klimapolitischen und energiewirtschaftlichen Beitrag der jeweiligen Technologien fragen, die Positionierung deutscher Unternehmen im internationalen Kontext betrachten sowie die Systemkompatibilität bewerten. Hinzu kommen Aspekte der gesellschaftlichen Akzeptanz sowie des Standes von F&E im internationalen Vergleich.
Band 1 enthält die Technologieberichte aus den Bereichen Erneuerbare Energien, konventionelle Kraftwerke und Infrastruktur.
In this brochure, WISIONS focuses on the significance of innovative strategies in the field of sustainable tourism. WISIONS presents projects from Tanzania, Germany, Ecuador, Switzerland and Ghana that have been successfully implemented, with the intention of further promoting the particular approaches used by these projects. Using a key number of internationally accepted criteria, the main consideration for the selection of the projects was energy and resource efficiency, but social aspects such as the inclusion of local population were also of relevance. The assessment of the projects also included the consideration of regional factors acknowledging different needs and potentials.
This book presents important new research on applied eco-efficiency concepts throughout Europe. The aim of eco-efficiency is to achieve market-based measures of environmental protection, in order to enhance the prospects for sustainable development and achieve positive economic and ecological benefits. The distinguished authors discuss a number of themes surrounding eco-efficiency including the necessary conditions for technological dissemination and ecological modernization, and the role of government in enabling businesses and society to participate actively in this process. In particular, they highlight the application of existing European-based policies concerning material flows and energy. The authors also investigate some new concepts of sustainable development and provide a useful introduction to material flows analysis. In further chapters they study the emerging regulatory policies for eco-efficiency, and examine the issues of sustainable business and consumption strategies.
Emscher 3.0 : from grey to blue - or, how the blue sky over the Ruhr region fell into the Emscher
(2013)
The river Emscher is - similar to the river Ruhr - the symbol of one of the internationally most renowned industrial regions: the Ruhr area with its 5 million inhabitants and an important location of key industries such as steel, chemical and materials industry. The revitalisation of the Emscher over the last 20 years marks a new phase in the region's history and is an impressive example of ecological and socio-economic transformation affecting all aspects of life along the river. What can we learn from the Emscher conversion for upcoming tasks in other infrastructure fields?
Integrated systems analysis
(2007)
Power sector decarbonisation : metastudy ; WP 2.2 quantitative analysis of existing EU-wide studies
(2012)
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.
Schon seit dem 19. Jahrhundert gilt Wasserstoff als Basis einer nachhaltigen Energiezukunft. Auch wenn sich noch keine kommerzielle Nutzung etabliert hat, sind Wasserstofftechnologien in den vergangenen Jahren deutlich weiterentwickelt worden. In Zusammenarbeit mit dem Wuppertal Institut hat Shell untersucht, welchen Beitrag Wasserstoff zu einer nachhaltigen Energieversorgung - vor allem im Verkehr - künftig leisten kann.
Energie der Zukunft? : Nachhaltige Mobilität durch Brennstoffzelle und H2 ; Shell Wasserstoff-Studie
(2017)
Wasserstoff ist ein Element, das viel Beachtung erhält: Es gilt als Basis einer nachhaltigen Energiezukunft. Allerdings ist Wasserstoff nicht allein, er konkurriert mit anderen Energien und ihren Nutzungstechnologien. Es stellt sich die Frage, ob Wasserstoff im globalen Energiesystem der Zukunft eine tragende Rolle spielen kann bzw. wird. Shell ist schon seit Jahrzehnten in der Wasserstoff-Forschung und -Entwicklung aktiv. In Zusammenarbeit mit dem Wuppertal Institut hat Shell jetzt eine Energieträger-Studie erstellt, die sich mit dem aktuellen Stand und den langfristigen Perspektiven der Wasserstoffnutzung, insbesondere für Energie- und Verkehrszwecke, befasst.
Die Shell Wasserstoff-Studie diskutiert zunächst natürliche Vorkommen, Eigenschaften sowie historische Sichtweisen des Elements Wasserstoff. Anschließend werden aktuelle sowie künftige Verfahren und Ausgangsstoffe zur Erzeugung von Wasserstoff untersucht; dabei werden die Herstellungspfade in puncto Energieaufwand, Treibhausgasemissionen sowie Bereitstellungskosten miteinander verglichen. Weiterhin werden Fragen der Wasserstofflogistik untersucht. Dazu gehören zum einen heutige und künftige Speichermethoden, zum anderen die verschiedenen Transportoptionen und ihre jeweiligen Vorzüge einschließlich Fragen der Transportökonomie.
Es folgt eine Darstellung der unterschiedlichen Nutzungsmöglichkeiten von Wasserstoff. Unterschieden wird zwischen stofflichen und energetischen Nutzungen. Die Analyse der energetischen Wasserstoffnutzung fokussiert auf die Brennstoffzelle - und nicht auf Wärmekraftprozesse. Auf der Anwenderseite werden energetische stationäre Anwendungen für die Back-up-Stromerzeugung sowie die Hausenergieversorgung - und diese einschließlich Wirtschaftlichkeit - untersucht.
Den Schwerpunkt der Studie bilden (auto)mobile Wasserstoffanwendungen. Hierfür werden zunächst technologischer Stand und Perspektiven mobiler Anwendungen - von der Raumfahrt über Material Handling bis hin zum Pkw - erörtert. Anschließend wird die Wirtschaftlichkeit von wasserstoff-betriebenen Brennstoffzellen-Pkw (FCEV) mit Hilfe eines vereinfachten Autokosten-Vergleichs analysiert. Es schließt sich eine Diskussion des Aufbaus einer Wasserstoff-Tankstelleninfrastruktur für den Straßenverkehr an. Abschließend werden in Anlehnung an das ambitionierte 2DS-Wasserstoffszenario der Internationalen Energieagentur mögliche Auswirkungen von Brennstoffzellen-Pkw auf Kraftstoffverbrauch und Treibhausgasemissionen in ausgewählten Regionen bis 2050 diskutiert.
Energy of the future? : Sustainable mobility through fuel cells and H2 ; Shell hydrogen study
(2017)
Over the years Shell has produced a number of scenario studies on key energy issues. These have included studies on important energy consumption sectors such as passenger cars and commercial vehicles (lorries and buses) and the supply of energy and heat to private households, as well as studies on the state of and prospects for individual energy sources and fuels, including biofuels, natural gas and liquefied petroleum gas.
Shell has been involved in hydrogen production as well as in research, development and application for decades, with a dedicated business unit, Shell Hydrogen. Now, in cooperation with the Wuppertal Institute in Germany, Shell has conducted a study on hydrogen as a future energy source. The study looks at the current state of hydrogen supply path- ways and hydrogen application technologies and explores the potential and prospects for hydrogen as an energy source in the global energy system of tomorrow. The study focuses on the use of hydrogen in road transport and specifically in fuel cell electric vehicles (FCEVs), but it also examines non-automotive resp. stationary applications.
In der vorliegenden Arbeit sind die verfügbaren Potenziale an Biomethan auf Basis nachwachsender Rohstoffe in Deutschland mit den ökologischen und ökonomischen Kenndaten (THG-Emissionsfaktoren und Gas-Gestehungskosten) sowohl statisch für das Bezugsjahr 2010 als auch im mittel- bis langfristigen Ausblick untersucht worden (Teilmodell I). Zudem ist ein Abgleich der verschiedenen Einsatzbereiche von Biomethan erfolgt, um vor dem Hintergrund des sich ebenfalls dynamisch entwickelnden Energiesystems zu ermitteln, durch welchen der Nutzungspfade (KWK, Strom, Wärme, Kraftstoff, Ersatz von Erdgas) sich der höchstmögliche Beitrag zum Klimaschutz durch die maximale Einsparung von Treibhausgasen (THG) erzielen lässt (Teilmodell II). Teilmodell 1: Die Produktion von Biogas und Biomethan sollte generell immer nach dem jeweils besten Stand der Technik betrieben werden, um THG-Emissionen etwa durch offene Gärrestlager, zu hohe diffuse Methanemissionen aus dem Fermenter oder Methanverluste bei der Aufbereitung zu vermeiden. Der Anbau der Substrate sollte zudem in regional angepassten Fruchtfolgen erfolgen. Nach dem Stand der Technik (Bezugsjahr 2010) kann Biomethan auf Basis nachwachsender Rohstoffe in großmaßstäblichen, industriell geführten Anlagen mit einem THG-Emissionsfaktor von durchschnittlich rund 84 g CO2Äq/kWh Methan erzeugt werden, wenn Substrate aus regional angepassten Fruchtfolgen verwendet werden. Dieser Wert liegt um rund 20 % höher, als es bei Einsatz von ausschließlich Mais als gängigstem Substrat mit den geringsten THG-Emissionen der Fall wäre. Im Gegensatz zu einer "Monokultur Mais" ist die Erzeugung von Biogassubstraten in regional angepassten Fruchtfolgen aber nicht mit zusätzlichen negativen Folgen im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft verbunden. Die Erzeugung der Substrate ist der Teil der technischen Prozesskette Biomethan, der die meisten THG-Emissionen verursacht. Auf Basis einer eine Technologie-Lernkurve mit dem Lernfaktor FLCA wird abgeschätzt, dass sich der THG-Emissionsfaktor von Biomethan im Ausblick bis 2050 auf rund 40 % des Wertes von 2010 (2030: ca. 56 %) bzw. bis auf 34 g CO2Äq/kWh Methan (2030: 47 g CO2Äq/kWh Methan) reduziert. Ausgehend von einer Einspeisekapazität von 0,25 Mrd.m3 Methan/a in 2010 können in 2050 über 20 Mrd.m3 Methan/a eingespeist werden. Die Mengenziele der Gasnetz-Zugangsverordnung werden mit 2,2 Mrd.m3 Methan/a in 2020 und 6,2 Mrd.m3 Methan/a in 2030 allerdings zunächst verfehlt. Die erheblichen Steigerungen im Ausblick sind dabei unter anderem auf die angenommenen Ertragssteigerungen sowohl der konventionellen Landwirtschaft zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion als auch für Energiepflanzen zurückzuführen. Teilmodell 2: Bei der Erzeugung von Biomethan werden zunächst Treibhausgase freigesetzt. Durch den Ersatz von anderen, fossilen Energieträgern kann der Einsatz von Biomethan aber zum Klimaschutz durch THG-Vermeidung beitragen. Dies gilt in unterschiedlichem Maße, abhängig von den ersetzten Referenz-Technologien. Je höher die Emissionen, die durch das Referenzsystem verursacht werden, desto höher ist das Vermeidungspotenzial durch eine emissionsärmere Technik. Die Wahl des Bezugssystems beeinflussen insbesondere im Ausblick das Ergebnis und damit die Einsatzpriorität. Durch geschickte Wahl des Referenzsystems ist es möglich, das Ergebnis der Einsatzpriorität für Biomethan mindestens in seiner Eindeutigkeit zu beeinflussen. In der wissenschaftlichen Debatte ist daher besonderer Wert auf Transparenz der Annahmen zu legen. Das gilt insbesondere für das Zusammenspiel der Strom- und Wärme-Referenz. Der gezielte Einsatz von Biomethan in verschiedenen Sektoren unterscheidet sich deutlich positiv von dem reinen Ersatz von Erdgas als Energieträger. Das schlägt sich auch in den absoluten THG-Minderungen der Mengengerüste bis 2050 nieder: wird das zusätzliche Biomethan in KWK verstromt, können insgesamt rund 733 Mio. t CO2äq an Treibhausgasen über den Betrachtungszeitraum bis 2050 gespart werden, bei reinem Erdgasersatz sind es mit rund 600 Mio. t CO2äq etwa 20 % weniger. Mittelfristig (bis etwa 2030) hat bei konsistentem Ansatz der Einsatz von Biomethan in der KWK die höchste Priorität, da hier die höchsten THG-Minderungen erreicht werden können; an zweiter Stelle steht der Einsatz als Kraftstoff. Sowohl die reine Verstromung ohne Wärmenutzung als auch die reine Wärmenutzung erzielen THG-Vermeidungen in sehr ähnlicher Größenordnung wie der Ersatz des Energieträgers Erdgas durch Biomethan. Langfristig (ab 2030 bis 2050) ist die Einsatzpriorität von KWK und Kraftstoffnutzung vertauscht. Die ungekoppelte Wärmebereitstellung bleibt vor dem Ersatz von Erdgas als Energieträger; die ungekopplte Stromerzeugung ist die schlechteste Option zur THG-Minderung.
CCS und Biomasse
(2015)
Biogas and bio-methane that are based on energy crops are renewable energy carriers and therefore potentially contribute to climate protection. However, significant greenhouse gas emissions resulting from agricultural production processes must be considered, mainly resulting from agricultural production processes, as fertilizer use, pesticide etc.
This paper provides an integrated life cycle assessment (LCA) of biogas (i.e. bio-methane that has been upgraded and injected into the natural gas grid), taking into account the processes of fermentation, upgrading and injection to the grid for two different types of biogas plants thus examining the current state of the art as well as new, large-scale plants, operated by industrial players. Not only technical and engineering aspects are taken into account here, but also the choice of feedstock which plays an important role as to the overall ecological evaluation of bio-methane.
The substrates evaluated in this paper - aside from maize - are rye, sorghum, whole-crop-silage from triticale and barley, and the innovative options of agricultural grass (Landsberger Gemenge, a mixture of hairy vetch (vicia villosa), crimson clover (trifolium incarnátum) and Italian ryegrass (lolium multiflorum)) as well as a combination of maize and sunflower.
Biogas and bio-methane that are based on energy crops are renewable energy carriers and therefore potentially contribute to climate protection. However, significant greenhouse gas (GHG) emissions resulting from agricultural production processes must be considered. Among those, the production and use of fertilizer, and the resulting leaching of nitrous oxide (N2O), are crucial factors. This article provides an integrated life cycle assessment (LCA) of biogas (i.e. bio-methane that has been upgraded and injected into the natural gas grid), taking into account the processes of fermentation, upgrading and injection to the grid for two different types of biogas plants. The analysis is based on different feedstocks from crop rotation systems for different locations in Germany. A special focus is on the sensitivity of assumptions of nitrous oxide emissions to overall GHG emissions. Much research exists on the measurement or modeling of the actual N2O emissions that result from farming processes. Since there is as yet no precise regional data, most analyses use tier-1 data from the IPCC national GHG inventories as a default. The present article coincides with recent research in indicating that this data varies at the regional level. However, it is not the scope of the article to evaluate the quality of existing data for N2O emissions, but to show the effects of different assumptions on the LCA of GHGs from bio-methane. Thus, a link between the provision of emission data and the practical implementation of biogas technology is provided. The main result is that the supply chain of substrates from agricultural processes appears to contribute the most to the GHG emissions of bio-methane. The "worst case" scenario where 5% of the nitrogen fertilizer used is emitted in form of N2O shows that the GHG mitigation potential of bio-methane versus natural gas is very small, so there is not much margin for error in the plant technology.
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.
Hintergrund: Die Bezugsquellen und Transportwege von fossilem Erdgas werden sich in den kommenden beiden Dekaden diversifizieren. Veränderungen der Lieferstruktur, verbunden mit weiteren Transportentfernungen und dem Neubau von Pipelines sowie der verstärkte Einsatz von verflüssigtem Erdgas (LNG - Liquefied Natural Gas) sind zu erwarten. Entsprechend werden sich auch die vorgelagerten Prozessketten und die damit verknüpften THG-Emissionen verändern. Im Sinne einer korrekten und ganzheitlichen Bilanzierung der Lebenszyklusemissionen und weitgehender Treibhausgasminderungsziele, sind die vorgelagerten Emissionen eine nicht zu vernachlässigende Größe. Gleichzeitig wird Biomethan als Beimischung zum fossilen Erdgas an Bedeutung gewinnen. Obwohl seine Verbrennung als klimaneutral gewertet wird, sind die Prozesse zur Herstellung von Biomethan mit Emissionen verbunden.
Die Treibhausgasemissionen (THG) der Vorketten von in der EU eingesetzten Energieträgern werden in der neuen EU-Kraftstoffqualitätsrichtlinie (vom Dez. 2008) reguliert. Ihre Höhe und ihre Entwicklung wird für die klimapolitischen Diskussionen und politische Entscheidungen somit immer wichtiger.
Ziel: Vor dem Hintergrund der angesprochenen Aspekte sollen die zukünftige Entwicklung der Gasversorgung in Deutschland und die Veränderungen der vorgelagerten THG-Emissionen von Erdgas und Biomethan ermittelt werden. In zwei Szenarien werden die mit der Herstellung und dem Transport von Erdgas und Biomethan verknüpften Emissionen bis zum Jahr 2030 einschließlich des zu erwartenden technischen Optimierungspotenzials bilanziert. Mittels dieser Analyse können Einschätzungen der zukünftigen Emissionspfade und der durchschnittlichen Emissionen (Klimaqualität) des eingesetzten Gases (als Mischung fossiler und biogener Gase einschließlich der damit verbundenen Prozesskettenemissionen) gegeben werden. Diese können als Grundlage für energie- und klimapolitische Entscheidungen dienen.
Ergebnisse und Diskussion: Nach Erläuterung der Prozesskette von Biomethan werden die zu erwartenden technischen Entwicklungen der einzelnen Prozessschritte (Substratbereitstellung, Fermentierung, Aufbereitung, Gärrestnutzung) diskutiert und die Höhe der hiervon zu erwartenden Emissionen bilanziert. Basis sind Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleitforschung des Wuppertal Instituts zur Einspeisung von Biomethan ins Erdgasnetz. Dabei gehen wir davon aus, dass die nächste Anlagengeneration "optimierte Technik" das aus heutiger Sicht bestehende Optimierungspotenzial des heutigen Stands der Technik ausschöpfen wird, sodass sich die spezifischen, auf den Heizwert des Biomethan bezogenen, THG-Emissionen der Vorkette von aktuell 27,8 t CO2-Äq/TJ auf 14,8 t CO2-Äq/TJ in 2030 fast halbieren werden.
Die zu erwartenden Emissionen der Erdgasprozesskette wurden in einem Vorgängerartikel bereits im Detail analysiert. Bei der Förderung und der Transportinfrastruktur ist ebenfalls eine Optimierung der Technik zu erwarten. Die dadurch erzielte Verringerung der spezifischen THG-Emissionen kann die aus den künftig längeren Transportstrecken und aufwendigen Produktionsprozessen resultierende Erhöhung ausgleichen.
Abschließend werden zwei Szenarien (Hoch- und Niedrigverbrauch) der künftigen Gasversorgung Deutschlands bis 2030 aufgestellt. Im Hochverbrauchszenario wird damit gerechnet, dass der Gaseinsatz in Deutschland um 17 % steigen wird. Im Niedrigverbrauchszenario wird er dagegen um etwa 17 % sinken. Gleichzeitig wird der Anteil von Biomethan am eingesetzten Gas auf 8 bzw. 12 % ansteigen. Die - direkten und indirekten - Treibhausgasemissionen der Gasnutzung in Deutschland werden im Niedrigverbrauchszenario um 25 %, d. h. überproportional von 215,4 Mio. t CO2-Äq auf 162,4 Mio. t CO2-Äq zurückgehen. Im Hochverbrauchsszenario steigen die Gesamtemissionen leicht um 7 % (auf 230,9 Mio. t CO2-Äq) an.
Schlussfolgerungen: Gasförmige Energieträger werden in den kommenden beiden Dekaden eine zentrale Säule der deutschen Energieversorgung bleiben. Insgesamt zeigt sich, dass die THG-Emissionen der Nutzung von Erdgas v. a. von den Verbrauchsmengen der Gasversorgung abhängig sind. Das heißt, dass sowohl aus klima- als auch aus energiepolitischer Sicht die Steigerung der Energieeffizienz ein zentraler Faktor ist. Daneben bestehen sowohl in der verstärkten Nutzung von Biomethan als auch in der weiteren Investition in emissionsoptimierte Technologien entlang der Vorketten signifikante Emissionsminderungspotenziale. Hierdurch kann die "Klimaqualität", d. h. die spezifische Treibhausgasemissionshöhe über alle Prozessstufen, des eingesetzten Gases deutlich verbessert werden. Die spezifischen Gesamtemissionen pro TJ eingesetzten Gases werden hierdurch um ca. 9 % von heute 63,3 t CO2-Äq pro TJ auf etwa 54,5 t/TJ sinken. Entscheidend ist hierfür der verstärkte Einsatz von Biomethan, dessen Verbrennung aufgrund der biogenen Herkunft des Kohlenstoffs weitgehend klimaneutral ist (im Vergleich zu direkten Emissionen von 56 t CO2/TJ bei der Verbrennung von Erdgas oder 111 t CO2/TJ bei z. B. Braunkohle). Die Vorteile der gasförmigen Energieträger in der Klimaqualität und effizienten Nutzung werden - insbesondere auch in der künftig zu erwartenden Beimischung von Biomethan - auch zukünftig Bestand haben.
In der vorliegenden Screening-Studie werden zum Thema "Einführung synthetischer Kraftstoffe in Nordrhein-Westfalen" relevante Entscheidungsgrößen auf verschiedenen Ebenen der Energie-, Klima- und Industriepolitik in NRW aufgearbeitet und bewertet. Das Projekt im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, Mittelstand und Energie (MWME) des Landes Nordrhein-Westfalen leistet damit einen Beitrag zur Einschätzung des Potenzials und der Effekte, die durch GTL in und für NRW erzielt werden können.
Energie aus Biomasse spielt unter den erneuerbaren Energien eine zunehmend wichtigere Rolle. Biomasse kann industriell weiterverarbeitet werden oder der Erzeugung von Wärme, Strom und anderen Energieformen dienen. Daher ist bereits heute beim Einsatz nachwachsender Rohstoffe eine massive Nutzungskonkurrenz zwischen stofflicher und energetischer Verwertung absehbar.
Aus der begrenzten Verfügbarkeit der Ressource und der steigenden Nachfrage nach Biomasse leitet sich die Forderung nach ihrer möglichst effizienten Verwertung ab. In diesem Zusammenhang fällt immer häufiger der Begriff der Kaskadennutzung von nachwachsenden Rohstoffen (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 des Material- und Energiesektors.
Das Prinzip der Kaskadennutzung ist damit ein Ansatz zur Steigerung der Rohstoffeffizienz von Nawaro und zur Optimierung der Flächennutzung.
Die Ansatzpunkte für Nutzungskaskaden sind vielfältig. Ob und inwieweit derartige Konzepte tragen, wie hoch deren Potenzial ist, welche Voraussetzungen für die Umsetzung zu erfüllen sind, ist aber noch nicht ausreichend untersucht.
Im vorliegenden Diskussionspapier wird zunächst eine Definition des vielfach und teils unterschiedlich verwendeten Begriffs Kaskadennutzung erarbeitet. Die folgenden Darstellungen von Kaskadennutzung integrieren sowohl landwirtschaftliche als auch forstwirtschaftliche Produkte und beziehen sich auf Beispiele der Kaskadennutzung aus beiden Bereichen, um die breite Anwendbarkeit des Konzepts zu verdeutlichen. Zudem werden Anforderungen an eine nachhaltige Kaskadennutzung von Nawaro abgeleitet und Schlussfolgerungen zu deren Ausgestaltung gezogen, damit Unternehmen der Land- und Forstwirtschaft die Potenziale von Nawaro hochwertig und erfolgreich nutzen können.
Was ist synthetisches Gas?
(2019)
Renewable energy plays a key role in the sustainable pathway towards a low carbon future and, despite new supply capacities, the transformation of the energy system also requires the adoption of a method which allows for the integration of increasing amounts of renewable energy. This requires a transition to more flexible processes at an industrial level and demand side management (DSM) is one possible way of achieving this transition. Currently, increased shares of variable renewable energy can cause the electricity supply to become more volatile and result in changes to the electricity market. In order to develop a new dynamic equilibrium to balance supply and demand, sufficient flexibility in demand is required. As adequate storage systems are not available in the short to medium term, the potential for large electricity consumers to operate flexibly is an attractive, pragmatic and feasible option. Recent studies in Germany suggest that there is significant potential for DSM in so-called "energy-intensive industries". However, the figures (which fall in the approximate range of 1,250-2,750 MW positive and 400-1,300 MW negative shiftable load) should be interpreted with caution. The range of industrial processes considered are diverse and vary from plant to plant, with the result that it is difficult to provide accurate calculations of the accumulated potential for Germany or the EU as a whole. Based on extensive surveys and panel discussions with representatives from energy-intensive industries (aluminum, cement, chemicals, iron & steel, pulp & paper), which together account for approximately one third of the industrial electricity demand in Germany, our paper provides an overview of both the opportunities and the barriers faced by DSM. One of the key findings is the possible loss in energy efficiency due to DSM: in order to decrease or increase production depending on the stability needs of the electricity system, plants and processes may no longer operate at their optimum levels. The effects on downstream production must also be taken into account in order to gain a more complete understanding of the overall effects of industrial DSM.
The increasing rate of renewable energies poses new challenges for industries: the amount of wind and solar energy is by far more subject to fluctuations than that of fossil based energy. Large production facilities from the aluminium, cement, steel or paper industry, however, depend on a highly secure energy supply. To which amount is a limitation of fluctuations possible? This was the key question of the project "Flexibilisation of Industries Enables Sustainable Energy systems", which was realised by the Wuppertal Institute in cooperation with the polymers company Covestro last year. In the final report, authors around project co-ordinator Karin Arnold not only show which technological and economic parameters have been considered, but also present possible business models to promote "flexibility products".
Technologiebericht 4.3 Power-to-liquids/-chemicals innerhalb des Forschungsprojekts TF_Energiewende
(2018)
Technical summary
(2012)
Solar-Sparprojekt macht Schule : Privatkapital finanziert erneuerbare Energien in den Kommunen
(2007)
Options and potentials for energy end-use efficiency and energy services : summary ; final report
(2006)
Brasiliens Nachfrage nach Strom ist in den vergangenen Jahren stark gewachsen. Auch für die kommenden Jahre ist mit einer weiteren Steigerung von jährlich etwa 3,5 Prozent der Nachfrage zu rechnen. Dies stellt das Land vor eine große Herausforderung. Zusätzlich steht die auf Wasserkraft basierende Stromerzeugung des Landes aufgrund geringer Niederschläge und Wasserstandsmengen vor einem Engpass. Deshalb kommen fossilthermische Reservekraftwerke insbesondere seit dem vergangenen Jahr verstärkt zum Einsatz und verteuern die Stromerzeugung erheblich.
Auch der Ausbau nicht-konventioneller Erneuerbarer Energien zur Diversifizierung der Strommatrix läuft in Brasilien nur sehr langsam an. Eine Planung zur systematischen Integration verschiedener Erneuerbarer Energieträger findet bislang aber nicht statt.
Ziel der Studie ist es deshalb, das zusätzliche THG-Einsparpotenzial durch die systematische Integration von Erneuerbaren Energien, gegenüber dem Business as Usual Szenario (Ausbau der Erneuerbaren ohne systematische Integration) zu ermitteln und in einer Broschüre für ein breites Publikum aufzuarbeiten.
Die Ökodesign-Richtlinie (Richtlinie 2009/125/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Oktober 2009 zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte) trat im Jahre 2005 in Kraft und wurde im Jahr 2009 revidiert und erweitert. Die Richtlinie zielt auf Verbesserungen des Designs energieverbrauchsrelevanter Produkte mit dem Ziel einer Reduktion der Umweltbelastungen unter Berücksichtigung aller Phasen des Produktlebenszyklusses. So sind bereits im Rahmen dieser Richtlinie beispielsweise Mindestenergieeffizienzanforderungen für bestimmte, auf dem europäischen Markt angebotene Geräte festgelegt worden, die von den Geräteherstellern und -importeuren eingehalten werden müssen.
The overall objective of the web-based consumer information tool Euro-Topten is to promote the market transformation towards energy efficient products. Euro-Topten informs consumers about the most energy efficient products in various categories and thereby aims to directly influence the purchasing decisions of individuals or professional buyers.
Providers of internet-based information tools are confronted with the problem, that there is no bidirectional interaction with the users. Hence, it is difficult to evaluate if the specific needs of users are addressed, if and how the user processes this information and to what extent the information influences the user's decision making process.
To study these questions, a web-based survey was conducted in two consecutive rounds. In the first round the survey focused on the assessment of the information tool itself and the motivation for using the Euro-Topten websites. This survey was online on all active Euro-Topten partner websites from October to December 2012. In total, 1791 users completed the survey.
In the second round, a subset of the survey population was queried again. 1,043 participants agreed to take part in a more comprehensive follow up survey, 383 completed the second survey between May and July 2013. The second survey concentrated on the question how Euro-Topten has influenced the purchasing behaviour of the survey participants. This gave significant insights on how the information on the Euro-Topten websites has affected purchasing decisions of the surveyed users.
Based on a comparison of performance indicators of the most efficient products recommended on the Euro-Topten websites with performance indicators of a base case product available on the market, avoided energy demand could be estimated for those users, who bought products from the Euro-Topten list. Based on these results, two impacts of Euro-Topten could be estimated: The influence of Euro-Topten on purchasing decision of users and the associated reductions in energy demand and CO2-emissions.
In addition to the expansion of renewable energies, the efficient use of energy is crucial in order to ensure energy transition successful. The Federal Government of Germany has therefore set itself clear objectives with the National Energy Efficiency Action Plan (NAPE), which aims to reduce the primary energy consumption in Germany - compared to 2008 levels - by 20 per cent until 2020, and by 50 per cent until 2050. In addition, greenhouse gas emissions should fall by 40 per cent compared to 1990.
To reach this goal, the German Federal Ministry of Economic Affairs and Energy (BMWi) inter alia launched the "National Top Runner Initiative (NTRI)" in January 2016. It is an important component and concerns private homes, as well as industry, retail and services.
The NTRI is intended to bring energy efficient and high-quality appliances (so called Top Runners) onto the market more quickly, thus accelerate market replacement. For this purpose, motivation, knowledge and competence in product-related energy efficiency is to be strengthened and expanded along the whole value chain - from the appliance manufacturer to the retailer and the consumer. Manufacturers are pushed to develop more efficient products and consumers get valuable information about Top-Runner products and how they can benefit. In this context, retailers are especially relevant as they act as "gatekeeper" between manufacturers and consumers. They play a key role in advancing an energy efficient production and consumption. They do not only select the products but they also have a direct contact to consumers and influence the purchase decision. In this paper, special emphasis will be put on the role of retailers and the efforts of the National Top Runner Initiative will be illustrated. Barriers and incentives to motivate this target group will be elaborated.
Refrigerators and freezers (subsumed under the term "cold appliances") are among the most widely used electrical appliances in the residential sector all around the world. Currently, about 1.4 billion domestic cold appliances worldwide use about 650 TWh electricity, which is 1.2 times Germany’s total electricity consumption, and cause CO2 emissions of 450 million tons of CO2eq.
Although the specific electricity consumption per volume of cold appliances has decreased during recent years due to technical progress and policy instruments like labelling and eco-design requirements, total worldwide energy consumption of these appliances is on the increase. Scenario calculations were carried out for 10 world regions by the Wuppertal Institute. Results show that about half of the energy consumption could be saved with the most energy-efficient appliances available today, and even higher savings will be possible with next generation technologies by 2030. According to the analysis, these savings are usually very cost-effective.
All these aspects are part of the new website "bigEE.net - Your guide to energy efficiency in buildings" which aims to provide information about technical options but also about policies to support the development of energy-efficient appliances.
To initiate and foster market transformation of energy-efficient appliances it is highly advisable for policymakers to generate appliances-specific policy packages. Since each regional market has its specificity (e.g. energy prices, typical appliance affecting the cost effectiveness of efficient appliances), the barriers for the market transformation of single product groups are also specific and need to be addressed by appropriate policies and measures. Elements of measures to build appropriate specific policy packages for refrigerators will be presented in the paper, and the refrigerator package from California (USA) demonstrates the successful implementation of a sector-specific package.
