Zukünftige Energie- und Industriesysteme
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Innovative digital technologies open up new opportun ities for small and medium-sized enterprises (SMEs) to improve energy efficiency and energy management behavior. The question is: How far will SMEs be capable of profiting from the benefits of these new technologies? Using technology screening, this study identifies smart metering and mobile energy monitoring as digital technologies best addressing SMEs' specific demands. In addition, potentials and limitations of the technologies are investigated in two qualitative in-depth field trials. Barriers to adopting digitally enabled energy management practices are examined. The results indicate that visualising energy data enables SMEs to pursue new energy management practices for reducing energy consumption and costs (such as peak load analysis). SMEs need extensive guidance to identify and pursue these strategies. In conclusion, an exploratory adoption model for digitally enabled energy management practices is developed. Hypotheses for future experimental studies and policy implications are derived.
The EU aims to become the first climate neutral continent. To achieve this goal, the industry sector needs to reduce its GHG emissions to net zero or at least close to net zero. This is a particularly challenging task due to the high energy demand especially of primary materials production and the little potential to reduce this energy intensity when switching to other production processes based on electricity or hydrogen. In order to identify robust strategies for achieving a net-zero-compatible industry sector, the paper at hand analyses the transformation of the industry sector as described by a number of recent climate neutrality scenarios for Germany. Apart from overall industry, a focus is set on the sectors of steel, chemicals and cement. The analysed scenarios show very deep GHG emission reductions in industry and they appear to be techno-economically feasible by the mid of the century, without relying on offsets or on shifts from domestic production to imports. The scenarios agree on a suite of core strategies to achieve this, such as direct and indirect electrification, energy efficiency and recycling as well as new technological routes in steel making and cement. The scenarios differ, however, regarding the future mix of electricity, hydrogen and biomass and regarding the future relevance of domestic production of basic chemicals.
The war in Ukraine is changing the political landscape at breakneck speed. How should politics and society react to high energy prices and a precarious dependence on fossil fuels imports? Can modern societies get by with much less energy? Energy sufficiency can play an important role in answering these questions. The contributions in this Special topic explore sufficiency as an interdisciplinary research topic for energy modeling, scenarios, and policy.
Dengan semakin berkurangnya "anggaran karbon" atau carbon budget di seluruh dunia, berbagai negara sedang mencari solusi untuk mengurangi emisi gas rumah kaca. Karena produksi dan penggunaan batu bara dapat dikatakan sebagai salah satu penghasil emisi karbon yang sangat besar dan memicu perubahan iklim, oleh karena itu dapat diperkirakan bahwa wilayah penghasil batu bara akan sangat terdampak akibat transformasi energi dari sistem energi yang berbasis bahan bakar fosil menjadi energi terbarukan. Tantangan yang muncul tidak hanya di bidang produksi energi, perlindungan lingkungan, tetapi juga dalam aspek ekonomi dan sosial di kawasan kawasan batu bara yang tengah menghadapi transformasi - sering disebut dengan istilah "Transisi Berkeadilan". Para pengambil keputusan di wilayah penghasil batu bara, sangat membutuhkan alat pendukung untuk memulai langkah-langkah untuk mendiversifikasi ekonomi lokal yang disaat bersamaan juga mendukung pekerja dan masyarakat lokal. Transisi Berkeadilan ini membutuhkan perencanaan yang komprehensif, kebijakan baru dan penyesuaian serta keterlibatan semua pemangku kepentingan.
Oleh karena itu, Wuppertal Institute merancang "Just Transition Toolbox" untuk memberikan dukungan bagi para praktisi di kawasan penghasil batu bara di seluruh dunia yang menggambarkan tantangan dan peluang dalam transisi berkelanjutan untuk audiens global. Toolbox Transisi Berkeadilan ini terdiri dari informasi tentang pengembangan strategi, rekomendasi untuk struktur tata kelola, mendorong lapangan kerja berkelanjutan, menunjukan pilihan teknologi dan menyoroti rehabilitasi lingkungan dan penggunaan kembali situs dan infrastruktur terkait batubara. Toolbox ini dikembangkan berdasarkan seperangkat alat yang dirancang oleh Wuppertal Institute melalui kerja sama dengan berbagai pemangku kepentingan atas inisiatif Uni Eropa untuk daerah-daerah kawasan Batubara yang berada dalam masa transisi. Toolbox ini juga menampilkan pelajaran yang diambil dari kawasan batu bara mitra SPIPA seperti India, Indonesia, Afrika Selatan, Jepang, Korea Selatan, Kanada, dan Amerika Serikat. Akronim SPIPA adalah kependekan dari "Kemitraan Strategis untuk Implementasi Perjanjian Persetujuan Paris" pada program UE-BMU yang dibiayai bersama oleh GIZ.
A medida que el presupuesto mundial de carbono disminuye rápidamente, los países de todo el mundo buscan soluciones para limitar las emisiones de gases de efecto invernadero. Dado que la producción y el uso del carbón son algunos de los procesos más intensivos en emisiones carbono, es previsible que las regiones que producen carbón se vean especialmente afectadas por las consecuencias de una transformación hacia la neutralidad climática. Estas regiones se enfrentan a retos en el ámbito de la producción de energía y la protección del medio ambiente, pero también a retos económicos y sociales, que se engloban en la necesidad de una "transición justa". Los responsables de la toma de decisiones en las regiones dependientes de la producción de carbón necesitan urgentemente herramientas de apoyo que ayuden a poner en marcha medidas para diversificar las economías locales y, al mismo tiempo, apoyar a los trabajadores y las comunidades locales. Wuppertal Institute busca apoyar a las regiones carboníferas de todo el mundo desarrollando una caja de herramientas para la transición justa, que ilustra los retos y las oportunidades de una transición sostenible para un público global. La caja de herramientas incluye recomendaciones para el desarrollo de estrategias y estructuras de gobernanza, líneas guía para la creación de empleo sostenible, el desarrollo de alternativas tecnológicas, la rehabilitación medioambiental y la reutilización de infraestructuras relacionados con el carbón. La caja de herramientas se basa parte del trabajo de Wuppertal Institute dentro de la Iniciativa de la UE para las Regiones Carboníferas en Transición y tiene en cuenta las circunstancias específicas de los países socios de la SPIPA: India, Indonesia, Sudáfrica, Japón, Corea del Sur, Canadá y Estados Unidos. El acrónimo SPIPA es la abreviatura de "Asociaciones Estratégicas para la Aplicación del Acuerdo de París", un programa UE-BMU cofinanciado por la GIZ.
As the worldwide remaining carbon budget decreases rapidly, countries across the globe are searching for solutions to limit greenhouse gas emissions. As the production and use of coal is among the most carbon-intensive processes, it is foreseeable that coal regions will be particularly affected by the consequences of a transformation towards a climate-neutral economy and energy system.
Challenges arise in the area of energy production, environmental protection, but also for economic and social aspects in the transforming regions - often coined with the term "Just Transition". For the decision makers in coal regions, there is an urgent need for support tools that help to kick off measures to diversify the local economies while at the same time supporting the local workers and communities.
The Wuppertal Institute aims to support coal regions worldwide by developing a Just Transition Toolbox, which illustrates the challenges and opportunities of a sustainable transition for a global audience. It comprises information about strategy development, sets recommendations for governance structures, fostering sustainable employment, highlights technology options and sheds light on the environmental rehabilitation and repurposing of coal-related sites and infrastructure. The toolbox builds on the work of the Wuppertal Institute for the EU Initiative for Coal Regions in Transition and takes into account country-specific findings from the SPIPA-partner countries India, Indonesia, South Africa, Japan, South Korea, Canada and the USA. The acronym SPIPA is short for "Strategic Partnerships for the Implementation of the Paris Agreement" an EU-BMU programme co-financed by the GIZ.
A clear understanding of socio-technical interdependencies and a structured vision are prerequisites for fostering and steering a transition to a fully renewables-based energy system. To facilitate such understanding, a phase model for the renewable energy (RE) transition in the Middle East and North Africa (MENA) countries has been developed and applied to the country case of Tunisia. It is designed to support the strategy development and governance of the energy transition and to serve as a guide for decision makers.
The analysis shows that Tunisia has already taken important steps towards a RE transition. According to the MENA phase model, Tunisia can be classified as being in the "Take-Off Renewables" phase. Nevertheless, natural gas still plays the dominant role in Tunisia's highly subsidised electricity generation. In addition to the elevated political uncertainty, there are numerous structural, political, social, and economic challenges within the energy sector that hinder progress in the transition to REs.
Strong support at all levels is needed to promote the breakthrough of RE. This includes more detailed long-term planning and improving the regulatory framework, as well as reducing offtaker risks to improve the bankability of RE projects in order to attract private investment. Furthermore, institutional buy-in needs to be increased and the engagement of key non-state stakeholders must be strengthened.
In light of the growing domestic energy demand and with the on-going global decarbonisation efforts in favour of sustainable fuels, Tunisia would be well advised to embark on a sustainable energy path sooner rather than later to seize economic opportunities that can arise from RE development.
Steigende Energiepreise und die Importabhängigkeit von fossilen Energieträgern - unter anderem aufgrund des Krieges in der Ukraine - erfordern eine politische und gesellschaftliche Reaktion. Wie kann es gelingen, weniger Energie zu verbrauchen? Hier kann die Energiesuffizienz als Nachhaltigkeitsstrategie Ansatzpunkte liefern. Der vorliegende Beitrag widmet sich der Frage, welche Pläne und Instrumente für Energiesuffizienz die politischen Institutionen in Deutschland vorlegen.
By applying a phase model for the renewables-based energy transition in the MENA countries to Israel, the study provides a guiding vision to support the strategy development and steering of the energy transition process.
The transition towards a renewable-based energy system can reduce import dependencies and increase the energy security in Israel.
Key issues that need to be tackled in order to advance the energy transition in Israel are the expansion of flexibility options, discussion on the long-term role of natural gas, increasing participation and awareness, and exploring the future role of power-to-X in the energy system.
Im Auftrag der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN im Bayerischen Landtag haben Forschende des Wuppertal Instituts wissenschaftlich überprüft, wie viele Treibhausgas-Emissionen im Jahr 2030 bestimmte landespolitische Klimaschutz-Maßnahmen potenziell einsparen können. Die vorliegende Studie schätzt dabei sowohl die Effekte der Maßnahmen auf die insgesamt verursachten Treibhausgas-Emissionen (Verursacherprinzip) als auch auf die in Bayern selbst statistisch erfassten Emissionen (Quellenprinzip) ab.
Die Maßnahmen adressieren die folgenden fünf Bereiche: 1) Gebäude und Verkehrsmittel im Besitz der öffentlichen Hand. 2) Ausbau der Windenergie und Photovoltaik. 3) Energieeffizienz im Gebäudesektor. 4) Energieeffizienz und Verkehrsverlagerung im Transportsektor. 5) Landwirtschaft und Landnutzung.
Zwei Beispiele der untersuchten Maßnahmen sind Verbesserungen der Rahmenbedingungen für den Bau neuer Windenergieanlagen und eine stärkere Nutzung des industriellen Abwärmepotenzials.
Ziel dieses Teilvorhabens innerhalb des FlexGeber-Projektes war die Initiierung und Begleitung eines Prozesses zur Identifikation und (idealerweise späteren) Realisierung von Effizienz-, Erneuerbaren- und Flexibilitätspotenzialen in den Industriebetrieben Taifun-Tofu GmbH (Lebensmittel) und Hermann Peter KG (Baustoffe).
Dazu haben die Forschenden jeweils in einem Workshop relevante Akteure zusammengebracht und Wissen zur Bestimmung und Bewertung von Flexibilitäten aus technischer, rechtlich-politischer sowie strukturell-organisatorischer Sicht erarbeitet und vermittelt. Gemeinsam klärten sie, welche Informationen in welchem Format für Unternehmen erforderlich und relevant sind, um Flexibilitätsoptionen identifizieren und umsetzen zu können.
Insgesamt gliedert sich die methodische Vorgehensweise in vier zentrale Arbeitsschritte: Vor-Ort-Begehungen bei den Reallaboren, Identifikation technischer Hotspots, Akteursworkshop sowie abschließende Auswertung. Der vorliegende Teilbericht dokumentiert diesen Prozess und fokussiert auf die Identifikation von möglichen Effizienz-, Erneuerbaren- und Flexibilitätsoptionen und der Erfassung von Hemmnissen, die einer Umsetzung von Maßnahmen zur Erschließung der Potenziale bei den Praxispartnern entgegenstehen.
Da die Workshops vornehmlich auf die Unternehmen Taifun-Tofu und Hermann Peter ausgerichtet waren, fokussiert dieser Bericht auf Hemmnisse, die diese Unternehmen bzw. Unternehmen dieser Branchen betreffen. Darüber hinaus ist ein Kapitel zu Hemmnissen, die sich aus dem Demonstrationsvorhaben des Fraunhofer ISE-Campus (Ausbau des Kältenetzes und Installation von Kältespeichern) ableiten, ist in diesem Bericht enthalten.
Das Forschungsvorhaben FlexGeber hat die Darstellung des Flexibilitätspotentials von gewerblich und industriell genutzten Gebäuden in Deutschland sowie die Verknüpfung mit den sich wandelnden Anforderungen des Energiesystems zum Ziel. Im Rahmen des Projekts wurde durch die Projektpartner eine gemeinsame Vision für einen treibhausgasneutralen Nichtwohngebäudebestand erarbeitet. Die Vision stellt ein von den Projektpartner geteiltes Zielszenario dar, in welchem ein treibhausgasneutraler Nichtwohngebäudebestand Realität ist. Im vorliegenden Bericht betrachten das IKEM und das Wuppertal Institut die für ein solches Szenario erforderlichen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen, ökologischen und politischen Rahmenbedingungen.
Das Ziel der Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 stellt nicht zuletzt den Industriesektor vor erhebliche Herausforderungen. Für diesen Sektor werden teilweise sehr unterschiedliche Entwicklungspfade in Richtung Klimaneutralität beschrieben, wie ein Blick in verschiedene aktuelle Szenariostudien zeigt. Dennoch gibt es auch im Industriesektor bestimmte Emissionsminderungsstrategien, die in allen vorliegenden Szenarien als unverzichtbar angesehen werden.
Die vorliegende Darstellung vergleicht fünf ausgewählte aktuelle Klimaschutzszenarien für Deutschland in Hinblick auf zentrale Entwicklungen im Energiesystem bis Mitte des Jahrhunderts. Die fünf Szenarien sind zwischen April und Oktober 2021 erschienen und beschreiben unterschiedliche Pfade, wie Klimaneutralität in Deutschland bis zum Jahr 2045 bzw. 2050 erreicht werden könnte. Die Szenarien wurden von verschiedenen Organisationen in Auftrag gegeben und von unterschiedlichen wissenschaftlichen Instituten bzw. Beratungsunternehmen erarbeitet.
Im vorliegenden Vergleich werden verschiedene Kenngrößen des Energiesystems auf Energieangebots- sowie Energienachfrageseite betrachtet. Die Gegenüberstellung der jeweiligen Entwicklungen in den Szenarien soll aufzeigen, in welchen Bereichen die Studien auf dem Weg zur Klimaneutralität ähnliche Entwicklungen vorsehen und in welchen Bereichen es derzeit noch deutlich abweichende Vorstellungen über die genaue Ausgestaltung der Energiesystemtransformation gibt.
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.
Technological breakthroughs and policy measures targeting energy efficiency and clean energy alone will not suffice to deliver Paris Agreement-compliant greenhouse gas emissions trajectories in the next decades. Strong cases have recently been made for acknowledging the decarbonisation potential lying in transforming linear economic models into closed-loop industrial ecosystems and in shifting lifestyle patterns towards this direction. This perspective highlights the research capacity needed to inform on the role and potential of the circular economy for climate change mitigation and to enhance the scientific capabilities to quantitatively explore their synergies and trade-offs. This begins with establishing conceptual and methodological bridges amongst the relevant and currently fragmented research communities, thereby allowing an interdisciplinary integration and assessment of circularity, decarbonisation, and sustainable development. Following similar calls for science in support of climate action, a transdisciplinary scientific agenda is needed to co-create the goals and scientific processes underpinning the transition pathways towards a circular, net-zero economy with representatives from policy, industry, and civil society. Here, it is argued that such integration of disciplines, methods, and communities can then lead to new and/or structurally enhanced quantitative systems models that better represent critical industrial value chains, consumption patterns, and mitigation technologies. This will be a crucial advancement towards assessing the material implications of, and the contribution of enhanced circularity performance to, mitigation pathways that are compatible with the temperature goals of the Paris Agreement and the transition to a circular economy.
Deutschlands Klimaschutzstrategie baut auf den Einsatz von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien. Doch wo soll der Wasserstoff herkommen, aus heimischer Produktion oder importiert aus dem Ausland? Eine Studie des Wuppertal Instituts und DIW Econ schafft einen Überblick über die aktuelle Datenlage und ermittelt Wertschöpfungs- und Beschäftigungseffekte beider Strategien. Das Resümee: Es trifft nicht zu, dass importierter Wasserstoff allgemein günstiger ist, entscheidend sind je nach Herkunftsland die tatsächlich realisierbaren Strom- und Transportkosten. Wird der grüne Wasserstoff stattdessen im eigenen Land produziert, wird dies zudem eine positive Beschäftigungswirkung und Wertschöpfung entfalten. Mit der Erreichung der Klimaziele 2050 betrüge die zusätzliche Wertschöpfung bei einer stark auf die heimische Erzeugung ausgerichtete Strategie bis zu 30 Milliarden Euro im Jahr 2050 und es könnten bis zu 800.000 Arbeitsplätze geschaffen werden.
Diese Fallstudie untersuchte den durch die geringe Wettbewerbsfähigkeit des Steinkohlebergbaus ausgelösten Strukturwandel im Ruhrgebiet vom Ende der 1950er Jahre bis 2015. Mit Hilfe verschiedener qualitativer und quantitativer Methoden der empirischen Sozial- und Wirtschaftsforschung analysierte sie den Strukturwandelprozess und die in Reaktion auf diesen Prozess umgesetzte Strukturpolitik mit dem Ziel, dieses Wissen für zukünftige Strukturwandelprozesse in anderen (Kohle-)Regionen zur Verfügung zu stellen. Eine Diskursanalyse half zu erkennen, wer warum welche strukturpolitischen Ansätze unterstützte - und gibt damit Hinweise auf die mögliche Relevanz von Erfahrungen für andere Regionen.
Diese Fallstudie untersuchte den durch den Systemwechsel von der Plan- zur Marktwirtschaft ausgelösten Strukturwandel in der Lausitz im Zeitraum 1990-2015. Mit Hilfe verschiedener qualitativer und quantitativer Methoden der empirischen Sozial- und Wirtschaftsforschung analysierte sie den Strukturwandelprozess und die in Reaktion auf diesen Prozess umgesetzte Strukturpolitik mit dem Ziel, dieses Wissen für zukünftige Strukturwandelprozesse in anderen (Kohle-)Regionen zur Verfügung zu stellen. Eine Diskursanalyse half zu erkennen, wer warum welche strukturpolitischen Ansätze unterstützte - und gibt damit Hinweise auf die mögliche Relevanz von Erfahrungen für andere Regionen.
