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In the energy sector, few topics, if any, are more hyped than hydrogen. Countries develop hydrogen strategies to provide a perspective for hydrogen production and use in order to meet climate-neutrality goals. However, in this topical field the role of water is less accentuated. Hence, in this study, we seek to map the interrelations between the water and wastewater sector on the one hand and the hydrogen sector on the other hand, before reflecting upon our findings in a country case study. We chose the Hashemite Kingdom of Jordan because (i) hydrogen is politically discussed not least due to its high potentials for solar PV, and (ii) Jordan is water stressed - definitely a bad precondition for water-splitting electrolyzers. This research is based on a project called the German-Jordanian Water-Hydrogen-Dialogue (GJWHD), which started with comprehensive desk research mostly to map the intersectoral relations and to scope the situation in Jordan. Then, we carried out two expert workshops in Wuppertal, Germany, and Amman, Jordan, in order to further discuss the nexus by inviting a diverse set of stakeholders. The mapping exercise shows various options for hydrogen production and opportunities for planning hydrogen projects in water-scarce contexts such as Jordan.

Der Klimawandel stellt uns vor die globale Herausforderung, auf fossile Energieträger zu verzichten. Die erfolgreiche Transformation des Energiesystems ist eine wesentliche Voraussetzung für eine vollständige Reduktion der Treibhausgase. Eine solche Transformation kann nur gelingen, wenn der fundamental neue Charakter des Systems erfasst und im abgeleiteten Rückschluss daraus der passende Pfad eingeschlagen wird. Im Kern lässt sich dieser neue Charakter als ein defossilisiertes, auf regenerativen Energien basierendes Energiesystem beschreiben.

Die Bundesregierung verfolgt das ambitionierte Ziel einer Beschleunigung des Ausbaus der erneuerbaren Energien auf 80 % bis 2030 bzw. einer nahezu vollständig erneuerbaren Stromversorgung 2035. Im Zuge der avisierten Elektrifizierung anderer Sektoren wie Wärme und Mobilität im Rahmen der Sektorenkopplung nimmt die Bedeutung des Stromsektors weiter zu. Angesichts der aktuellen geopolitischen Umwälzungen und den sich abzeichnenden Knappheiten für fossiles Gas wird in einer Kurzstudie evaluiert, welchen Platz Biogas in einem langfristig zukunftsfähigen Energiesystem einnehmen kann.

Zwei Großbegriffe wie Herrschaft und Macht in einem Artikel fassen zu wollen, ist eine arge Herausforderung. Doch es liegt nahe, beide Begriffe aufeinander zu beziehen und voneinander zu unterscheiden. Sie sind nicht einfach zu erhellen und werden oft synonym verwandt. Erschwerend kommt hinzu, dass begriffliche Großlandschaften in verschiedenen Sprachen unterschiedlich ausgeprägt sind. Im Englischen wird beispielsweise oft "power" anstelle von "Herrschaft" benutzt (etwa "critique of power" für "Herrschaftskritik"). Im ersten Abschnitt folgt die Autorin zunächst etymologischen Spuren in der deutschen Sprache und zeige dabei zugleich, dass beide Begriffe patriarchal eingefärbt sind. Sprache ist lebendig. Sie verändert sich - und sie ist selbst herrschaftlich. Anschließend skizziert die Autorin begriffliche Unterscheidungen und Ausprägungen, insbesondere bei Max Weber (in seiner Herrschaftssoziologie), bei Michel Foucault und bei Hannah Arendt. Derart ausgestattet legt die Autorin im zweiten Abschnitt dar, wie und anhand von was die Begriffe in der Politischen Ökologie verwandt werden oder verwandt werden könnten. Im Ausblick münden die Darlegungen in den Versuch einer Anwendung kritischer Herrschafts- und Machtanalyse ein.

Ziel des Projektes ist es neuartige Wärme- und Kälteerzeugungstechnologien sowie neue Lösungen zur Steigerung und Qualitätssicherung der Energieeffizienz und zur Integration erneuerbarer Energien in drei Case Studies - in GHD und Industrie - zu demonstrieren. Es soll gezeigt werden, wie die einzelnen Sektoren Strom, Wärme und Kälte effizient gestaltet werden können und durch eine Verknüpfung das Potenzial zur Flexibilisierung in der Industrie und im GHD-Sektor gehoben werden kann. Hierfür werden Markt- und Betreibermodelle entwickelt, die die Schnittstellen der Sektoren adressieren und die Einbindung der GHD- und Industriebetriebe in die Energiewirtschaft schaffen. Es werden zudem die identifizierten Flexibilitätsoptionen im Gebäudesektor in ein regionales und deutschlandweites Energiesystem- und Energiemarktmodell eingebunden, um deren Interaktion mit dem Energiesystem und die damit verbundenen Auswirkungen zu bewerten. Das Projekt hat nicht nur das Ziel, mit einem breiten Blick den Nutzen einer Flexibilitätserhöhung in verschiedenen Gebäudetypen zu analysieren, sondern wird im Rahmen der Case Studies in konkreten Anwendungsfällen das Flexibilitätspotenzial heben und dadurch eine direkte Auswirkung auf die Erhöhung der Flexibilität im deutschen Energiesystem erreichen und die Energiewende vorantreiben. In den Case Studies wird u.a. auch detailliert untersucht, welche Investitionen in Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR-Technik), flexible Energiewandler und -Speicher nötig sind, um die Flexibilität in den Gebäuden signifikant zu erhöhen und damit einen positiven Beitrag zur Energiewende zu leisten. Die identifizierten Maßnahmen werden im Rahmen des Projekts in den Case Studies implementiert und technisch-wirtschaftlich analysiert.

Die Umrüstung der Bundeswehr darf nicht in eine Bestellung von klimapolitisch fragwürdigem Gerät münden. Amerika macht es besser.

Deutschland liegt bei Klimaschutz und der langfristigen Sicherung der Energie- und Rohstoffversorgung weit hinter seinen eigenen Zielen. Nur mit Tempo, Mut und Ehrlichkeit lässt sich der Rückstand jetzt aufholen. Dazu gehören ein beschleunigter Ausbau erneuerbarer Energien, ein sofortiger Aufbau eines umfassenden Netzes für grünen Wasserstoff, verbindliche Ziele für eine echte Kreislaufwirtschaft, klare Vorgaben für den Wohnungsbestand, eine ernsthafte Mobilitätswende und wirksame Anreize für eine nachhaltige Produktion. Bei all dem müssen sozial gerechte Lösungen gefunden werden, nur so lässt sich CO2-Vermeidung und Ressourcenschutz in der Breite durchsetzen. Das vorliegende Impulspapier des Wuppertals Instituts zeigt, wie sehr Deutschland auf dem Weg zur Nachhaltigkeit seinen eigenen Zielen hinterherhinkt.

Transponder-based Aircraft Detection Lighting Systems (ADLS) are increasingly used in wind turbines to limit beacon operation times, reduce light emissions, and increase wind energy acceptance. The systems use digital technologies such as receivers of digital transponder signals, LTE/5G, and other information and communication technology. The use of ADLS will be mandatory in Germany both for new and existing wind turbines with a height of >100 m from 2023 (onshore) and 2024 (offshore), so a nationwide rollout is expected to start during 2022. To fully realize the benefits while avoiding risks and bottlenecks, a thorough and holistic understanding of the efforts required and the impacts caused along the life cycle of an ADLS is essential. Therefore, this study presents the first multi-aspect holistic evaluation of an ADLS. A framework for evaluating digital applications in the energy sector, previously developed by the authors, is refined and applied. The framework is based on multi-criteria analysis (MCA), life cycle assessment (LCA), and expert interviews. On an aggregated level, the MCA results show an overall positive impact from all stakeholders’ perspectives. Most positive impacts are found in the society and politics category, while most negative impacts are of technical nature. The LCA of the ADLS reveals a slightly negative impact, but this impact is negligible when compared to the total life cycle impact of the wind turbines of which the ADLS is a part. Besides the aggregated evaluation, detailed information on potential implementation risks, bottlenecks, and levers for life cycle improvement are presented. In particular, the worldwide scarcity of the required semiconductors, in combination with the general lack of technicians in Germany, lead to the authors’ recommendation for a limited prolongation of the planned rollout period. This period should be used by decision-makers to ensure the availability of technical components and installation capacities. A pooling of ADLS installations in larger regions could improve plannability for manufacturers and installers. Furthermore, an ADLS implementation in other countries could be supported by an early holistic evaluation using the presented framework.

Die Bundesrepublik Deutschland hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2045 klimaneutral zu werden. Das kann nur funktionieren, wenn fossile Rohstoffe durch erneuerbare Energien ersetzt werden - insbesondere in den Bereichen Industrie und Verkehr. Ein wesentlicher Baustein in diesem Transformationsprozess ist die Errichtung einer Wasserstoffwirtschaft, innerhalb derer Strom aus erneuerbaren Energien in grünen Wasserstoff umgewandelt und dieser als Energieträger vor allem in den Bereichen Industrie und Verkehr angewendet wird.

Sufficiency measures are potentially decisive for the decarbonisation of energy systems but rarely considered in energy policy and modelling. Just as efficiency and renewable energies, the diffusion of demand-side solutions to climate change also relies on policy-making. Our extensive literature review of European and national sufficiency policies fills a gap in existing databases. We present almost 300 policy instruments clustered into relevant categories and publish them as "Energy Sufficiency Policy Database". This paper provides a description of the data clustering, the set-up of the database and an analysis of the policy instruments. A key insight is that sufficiency policy includes much more than bans of products or information tools leaving the responsibility to individuals. It is a comprehensive instrument mix of all policy types, not only enabling sufficiency action, but also reducing currently existing barriers. A policy database can serve as a good starting point for policy recommendations and modelling, further research is needed on barriers and demand-reduction potentials of sufficiency policy instruments.

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 transition in MENA countries has been developed and applied to the case of Palestine. It is designed to support the strategy development and governance of the energy transition and to serve as a guide for decision-makers. The transition towards renewable energies is still at a very early stage in Palestine. The long-standing political conflict between Palestine and Israel has prevented the large-scale deployment of renewable energy due to land restrictions. Palestine's political instability, its geographically fragmented territories, and its high dependence on Israel's imports are the most pressing concerns for Palestine’s electricity sector. At the operational level, particularly the transmission and distribution infrastructure need to be better interconnected, renewed and expanded to accommodate larger volumes of renewable electricity and at the same time improve efficiency. The modelled demand development shows that Palestine will most likely have to continue importing electricity even if the potential of renewable energy is fully exploited. This underlines the importance of sustainable energy partnerships for Palestine. The results of the analysis along the transition phase model towards 100% renewable energy are intended to stimulate and support the discussion on Palestine's future energy system by providing an overarching guiding vision for the energy transition and the development of appropriate policies.

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 MENA countries has been developed and applied to the country case of Yemen. It is designed to support the strategy development and governance of the energy transition and to serve as a guide for decision makers. The transition towards REs is still at a quite early stage in Yemen. The military conflict has prevented the implementation of most of the planned large-scale renewable projects. The political instability, the high dependence on fossil fuels, and poor administrative performance are the most pressing concerns for Yemen's electricity sector. At an operational level, Yemen requires a total retrofit of the electricity infrastructure and needs to expand its overall capacity while improving its efficiencies. Despite these challenges, rebuilding the energy system after the political turmoil and the subsequent violent conflicts could offer Yemen the capability to transition towards renewables. This will provide short-term and long-term opportunities and avoid stranded investments in fossil-fuel capacities. The priority is to improve the framework conditions for RE in Yemen, starting with the development of a long-term strategy up to 2030 and beyond. Also, an appropriate and transparent legislation must be created. Furthermore, based on the legislation, clear regulations for REs must be introduced, and a realistic timeframe for expansion must be established in order to promote acceptance and market development on a large scale. The results of the analysis along the transition phase model towards 100% RE are intended to stimulate and support the discussion on Yemen's future energy system by providing an over-arching guiding vision for the energy transition and the development of appropriate policies.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

This case study examined the structural change in the Ruhr area caused by the low international competitiveness of German hard coal mining over the period from the late 1950s to 2015. It analysed the structural change process and the structural policies implemented as a reaction to this process with the objective to make this knowledge available for future structural change processes in other (coal) regions by deploying various qualitative and quantitative methods of empirical social and economic research. A discourse analysis helped to recognise who supported which structural policy approaches and why - and thus gives indications of the possible relevance of experiences for other regions.

Effective policies to mitigate climate change need to be accompanied by a socially just transition. Based on experiences of past and ongoing transition policies in coal regions in Europe and with indications to the specificity of framework conditions and challenges and to the potential effectiveness and transferability of approaches, this paper presents lessons learnt which can be inspirational for similar transitions in other coal regions and for transitions in other sectors.

Um den Klimawandel begrenzen zu können, wird zunehmend der Einsatz von Direct Air Capture (DAC) zur Erzeugung von Negativemissionen diskutiert. Anhand von Kosten sowie dem Flächen-, Wasser- und Energieverbrauch werden in diesem Artikel mögliche Implementierungspfade der DAC-Technologie, aufbauend auf einem bestehenden Klimaneutralitätsszenario für Deutschland, analysiert. Während die technische Realisierung machbar sein sollte, stellt der hohe Flächen- und Energiebedarf eine kritische Größe dar.

The idea for the Green Recovery Tracker was born in spring 2020 when governments started making announcements on economic Corona recovery measures. From a climate and resilience perspective it is key that those recovery packages, investments and subsidies are in line with long-term climate and sustainability targets. Thus, recovery packages should not only boost the economy in the short-term, but also strike the path to a just transition towards climate neutrality. Against this background, Wuppertal Institute and E3G have launched the Green Recovery Tracker project in late summer 2020 to shed light on the following questions: What can be considered an effective green recovery? What are good examples, which can be used as an inspiration for recovery programs aiming to support sustainable development? Where do the individual Member States stand with respect to aligning their recovery activities with the climate policy agenda? In this report, you will find our Methodology as well our Policy Briefing highlighting our key takeaways of our country and sectoral analyses. It further includes a section on "What can we learn from our experience with the Green Recovery Tracker?". The briefing concludes with a "Guidance for future funding programs and achieving climate targets overall".

Deutschland soll bis 2045 klimaneutral werden. So steht es im verschärften Klimaschutzgesetz, das im Juni 2021 vom Bundestag verabschiedet wurde. Die deutsche Industrie verursacht derzeit knapp ein Viertel der Treibhausgasemissionen, etwa ein Drittel davon entfällt auf die Eisen- und Stahlproduktion. Um das Klimaziel zu erreichen, müssen somit große CO2-Einsparungen in der Stahlindustrie realisiert werden.

Industrieregionen stehen vor besonderen Herausforderungen für eine nachhaltige und klimagerechte Entwicklung, sie müssen zu "grünen Industrieregionen" werden. Doch was macht eine "grüne Industrieregion" überhaupt aus? Die vorliegende Studie des Wuppertal Instituts verdeutlicht, worauf es besonders ankommt, wie Fortschritte gemessen werden können und welche Maßnahmen die erforderliche Transformation beschleunigen können. Das Autorenteam schätzt die Vorreiterpotenziale der Metropole Ruhr für sieben Indikatoren ein, die besonders deutlich bei der Umweltwirtschaft und der Entwicklung der Grün- und Erholungsflächen herausstechen.

Bewegende Energie - das charakterisiert den beruflichen und akademischen Lebensweg von Peter Hennicke. Seine bis heute andauernde Arbeit zur Energiewende hat vieles in Bewegung gebracht. Er hat den Begriff "Energiewende" zwar nicht erfunden, aber maßgeblich mitgeprägt. Weil ihn dieses Ziel so erfüllt und sein Engagement so voller positiver Energie ist, begeistert und bewegt er die Menschen, die mit ihm zusammenwirken, und häufig auch diejenigen, die seinen Ideen zunächst skeptisch oder kritisch gegenüberstehen. Die Autorinnen und Autoren dieses Buches stellen wesentliche Ideen und wissenschaftliche Konzepte von Peter Hennicke entlang ihrer beruflichen und wissenschaftlichen Aktivitäten vor. Damit gelingt es ihnen, sowohl 40 Jahre Energiewende und Transformation zur Nachhaltigkeit nachzuzeichnen als auch Impulse und eine Agenda für die zweite Phase der Energiewende zu setzen.

Although smart energy technologies (SETs) can fulfill multiple tasks in increasingly decarbonized and digitalized energy systems, market diffusion is still limited. This study investigates which beliefs influence consumers' intention to adopt two smart-energy offerings, whether the rapid growth of the smart home market will now drive SET adoption, and if consumer-driven diffusion will lead to sustainability potentials being realized. Building on UTAUT2, a new theoretical model is proposed, and a consumer acceptance survey was conducted in Germany (n = 700). Results indicate that a growing smart home market will not increase SET adoption and that "adjustable green defaults" should be introduced.

To limit global warming, the use of carbon capture and storage technologies (CCS) is considered to be of major importance. In addition to the technical-economic, ecological and political aspects, the question of social acceptance is a decisive factor for the implementation of such low-carbon technologies. This study is the first literature review addressing the acceptance of industrial CCS (iCCS). In contrast to electricity generation, the technical options for large-scale reduction of CO2 emissions in the energy-intensive industry sector are not sufficient to achieve the targeted GHG neutrality in the industrial sector without the use of CCS. Therefore, it will be crucial to determine which factors influence the acceptance of iCCS and how these findings can be used for policy and industry decision-making processes. The results show that there has been limited research on the acceptance of iCCS. In addition, the study highlights some important differences between the acceptance of iCCS and CCS. Due to the technical diversity of future iCCS applications, future acceptance research must be able to better address the complexity of the research subject.

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 transition in MENA countries has been developed and applied to the country case of Egypt. It is designed to support the strategy development and governance of the energy transition and to serve as a guide for decision makers. Egypt, with its abundant solar and wind energy potential, has excellent preconditions to embark on the pathway towards a 100% renewable energy system. The country has successfully taken its first steps in this direction by attracting international finance and implementing several large-scale solar and wind projects. Yet, while Egypt has made significant progress, increased efforts are still required if the country aims to proceed towards a fully renewables-based system. The stronger system integration of renewable energies requires, for example, an alignment of regulations for the electricity, mobility and heat sectors. In this context, Egypt would be well advised to develop and implement an overall strategy for the energy transition that includes not only electricity generation but all sectors. By placing a stronger focus on renewable energy, also to decarbonise the industrial sector, Egypt, as Africa's second most industrialised country, could seize the opportunity for economic development within a decarbonising global economy. The results of the analysis along the transition phase model towards 100% renewable energy are intended to stimulate and support the discussion on Egypt's future energy system by providing an overarching guiding vision for the energy transition and the development of appropriate policies.

Direct Air Capture (DAC) is increasingly being discussed as a possibility to limit climate change. In this study, a possible rollout of the DAC technology at German coastal areas is analysed based on an existing climate neutrality scenario. For the year 2045 the resulting costs as well as land, water and energy consumption are examined. It is concluded that a realization of the DAC technology in Germany might be possible from a technical point of view. However, there is a high demand for land and energy. Since a rollout is needed to start in 20 years at the latest, the required discussion and evaluation should be initiated as quickly as possible.

Der Regionalverband Ruhr (RVR) legte nach 2017 zum zweiten Mal seinen "Bericht zur Lage der Umwelt in der Metropole Ruhr" vor. Die aktuelle Analyse, die das Wuppertal Institut erstellte, beschreibt die Umwelt- und Lebenssituation im Ruhrgebiet anhand von 20 ausgewählten Indikatoren. Das Fazit der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler: Es wurde bereits viel erreicht, jedoch nehmen der globale Klimawandel und seine Auswirkungen exponentiell an Tempo zu und betreffen alle Bereiche des menschlichen Lebens. Extreme Trockenperioden, Hitzewellen oder anhaltende Starkregenereignisse mit Überflutungen in bisher nicht gekannten Ausmaßen stellen auch das Ruhrgebiet vor neue und akute Herausforderungen.

Especially in the arid areas of the Middle East and North Africa (MENA), water availability plays an important role in the expansion planning of industrial-scale solar power plants. Although power plants may account for only a very small portion of local water demand, competition for water with other sectors is expected to increase when water resources are insufficient for meeting local needs. This can lead to conflicts between different users (such as communities, farmers, tourism, businesses and utilities). Despite the increasing attention on the water-energy nexus, comprehensive studies analysing the interdependencies and potential conflicts between energy and water at the local level are absent. To examine the linkages between water resources and energy technologies at the local level, this case study was selected because Morocco is one of the countries most affected by water scarcity and, at the same time, it is also one of the most promising countries in North Africa for the development of renewable energies and offers excellent conditions for solar and wind power plants. Nevertheless, the country's electricity system is still largely based on conventional energy sources, and the country is more than 95% dependent on energy imports. To strengthen the country's energy security and reduce the financial burden associated with energy imports, Morocco is pursuing an ambitious renewable energy expansion strategy: by 2020, around 42% of the national electricity demand should be met by renewable energies. In view of Morocco's ambitious plans, it is particularly important to identify the potential conflicts and synergies resulting from the expansion of renewable energies in relation to the water sector.

The unprecedented challenge of reaching carbon neutrality before mid-century and a large share of it within 2030 in order to keep under the 1.5 or 2 °C carbon budgets, requires broad and deep changes in production and consumption patterns which, together with a shift to renewables and reinforced efficiency, need to be addressed through energy sufficiency. However, inadequate representations and obstacles to characterising and identifying sufficiency potentials often lead to an underrepresentation of sufficiency in models, scenarios and policies. One way to tackle this issue is to work on the development of sufficiency assumptions at a concrete level where various implications such as social consequences, environmental co-benefits, conditions for implementation can be discussed. This approach has been developed as the backbone of a collaborative project, gathering partners in 20 European countries at present, aiming for the integration of harmonised national scenarios into an ambitious net-zero European vision. The approach combines a qualitative discussion on the role of energy sufficiency in a "systemic" merit order for global sustainability, and a quantitative discussion of the level of sufficiency to be set to contribute to meeting 100 % renewables supply and net-zero emissions goals by 2050 at the latest. The latter is based on the use of a dashboard, which serves as a common descriptive framework for all national scenario trajectories and their comparison, with a view to harmonising and strengthening them through an iterative process. A set of key sufficiency-related indicators have been selected to be included in the dashboard, while various interrelated infrastructural, economic, environmental, social or legal factors or drivers have been identified and mapped. This paves the way for strengthening assumptions through the elaboration of "sufficiency corridors" defining a convergent, acceptable and sustainable level of energy services in Europe. The process will eventually inform the potential for sufficiency policies through a better identification of leverages, impacts and co-benefits.

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 transition in MENA countries has been developed and applied to the country case of Algeria. 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 Algeria has already taken first steps towards a renewable energy transition. According to the MENA phase model, Algeria can be classified as entering the "Take-Off Renewables" phase. Nevertheless, fossil fuels still play a dominant role in the Algerian energy sector and in the economy as a whole. To support the renewables take-off, strong support is therefore needed at all levels. Only then can the necessary framework conditions be created to encourage participation and to attract investment from the private sector. To this end, a long-term energy strategy should to be developed that takes into account the renewable energy potential to support an efficient transformation of the Algerian energy supply and enables a smooth transition.

The development of digital technologies is accelerating, enabling increasingly profound changes in increasingly short time periods. The changes affect almost all areas of the economy as well as society. The energy sector has already seen some effects of digitalization, but more drastic changes are expected in the next decades. Besides the very positive impacts on costs, system stability, and environmental effects, potential obstacles and risks need to be addressed to ensure that advantages can be exploited while adverse effects are avoided. A good understanding of available and future digital applications from different stakeholders' perspectives is necessary. This study proposes a framework for the holistic evaluation of digital applications in the energy sector. The framework consists of a combination of well-established methods, namely the multi-criteria analysis (MCA), the life cycle assessment (LCA), and expert interviews. The objective is to create transparency on benefits, obstacles, and risks as a basis for societal and political discussions and to supply the necessary information for the sustainable development and implementation of digital applications. The novelty of the proposed framework is the specific combination of the three methods and its setup to enable sound applicability to the wide variety of digital applications in the energy sector. The framework is tested subsequently on the example of the German smart meter roll-out. The results reveal that, on the one hand, the smart meter roll-out clearly offers the potential to increase the system stability and decrease the carbon emission intensity of the energy system. Therefore, the overall evaluation from an environmental perspective is positive. However, on the other hand, close attention needs to be paid to the required implementation and operational effort, the IT (information technology) and data security, the added value for the user, the social acceptance, and the realization of energy savings. Therefore, the energy utility perspective in particular results in an overall negative evaluation. Several areas with a need for action are identified. Overall, the proposed framework proves to be suitable for the holistic evaluation of this digital application.

The target of zero emissions sets a new standard for industry and industrial policy. Industrial policy in the twenty-first century must aim to achieve zero emissions in the energy and emissions intensive industries. Sectors such as steel, cement, and chemicals have so far largely been sheltered from the effects of climate policy. A major shift is needed, from contemporary industrial policy that mainly protects industry to policy strategies that transform the industry. For this purpose, we draw on a wide range of literatures including engineering, economics, policy, governance, and innovation studies to propose a comprehensive industrial policy framework. The policy framework relies on six pillars: directionality, knowledge creation and innovation, creating and reshaping markets, building capacity for governance and change, international coherence, and sensitivity to socio-economic implications of phase-outs. Complementary solutions relying on technological, organizational, and behavioural change must be pursued in parallel and throughout whole value chains. Current policy is limited to supporting mainly some options, e.g. energy efficiency and recycling, with some regions also adopting carbon pricing, although most often exempting the energy and emissions intensive industries. An extended range of options, such as demand management, materials efficiency, and electrification, must also be pursued to reach zero emissions. New policy research and evaluation approaches are needed to support and assess progress as these industries have hitherto largely been overlooked in domestic climate policy as well as international negotiations.

Der Oberbürgermeister der Stadt Wuppertal hat in seinem 100-Tage-Programm das Ziel ausgegeben, die Stadt bis 2035 auf den Weg Richtung Klimaneutralität zu bringen. Das Wuppertal Institut hat in einer Sondierungsstudie die zentralen Handlungsfelder zusammengestellt und hebt hervor, welche Herausforderungen damit verbunden sind. Deutlich wird: Wuppertal alleine kann das nicht schaffen. Es braucht dazu veränderte Rahmenbedingungen auch auf Landes- und Bundesebene, die dieses ambitionierte Ziel unterstützen. Doch bis dahin kann auch die Stadt selbst einiges anstoßen.

Mit dem European Green Deal hat Europa seine Klimaschutzziele nach oben korrigiert und einen weiteren, erforderlichen Schritt auf dem Weg zur Dekarbonisierung unternommen. Die neuen europäischen Zielvorgaben sind in Deutschland mit der Verabschiedung des Klimaschutzgesetzes seit Ende 2019 schon verbindlich festgeschrieben, wobei hier bereits spezifische CO2-Budgets für die Einzelsektoren definiert werden. Die Umsetzung dieser Ziele verlangt eine radikale Transformation des heutigen Energieversorgungssystems. Der Umbau des komplexen und heterogenen Wärmebereiches stellt dabei eine der größten Herausforderung dar: Wärme ist in Europa für über 50 % des Endenergieverbrauches verantwortlich, wird aber gegenwärtig nur zu 22 % aus erneuerbaren Quellen bereitgestellt. Aus geoklimatischen, kulturellen und politischen Gründen sind dabei die Anteile in den einzelnen europäischen Ländern sehr unterschiedlich. Unter den Spitzenreitern sind Schweden (66 %) und Dänemark (48 %). Unser Nachbarland Österreich erreicht immerhin 34 %. Im Vergleich dazu liegt Deutschland mit 15 % abgeschlagen auf einem hinteren Platz. Der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien ist neben der Steigerung der Energieeffizienz die tragende Säule der Wärmewende, wobei hier ein breiter Mix an Technologien gefragt ist. Die direkte Nutzung der Wärmetechnologien hat weiterhin Priorität, erfordert aber eine stark beschleunigte Erschließung der vorhandenen Potenziale sowie einen nachhaltigen Umgang mit wertvoller Biomasse. Die Sektorenkopplung bietet die notwendige Ergänzung für die geplante Transformation (BMWi, 2021). Solarenergie in Form von Solarwärme und Solarstrom wird somit in Kombination mit Umweltwärme eine zentrale Rolle im zukünftigen Wärme- und Kälteversorgungssystem spielen. Darauf fokussiert sich der Beitrag, wobei die spezifische Situation der Niedertemperatur-Solarthermie und der Schlüsseltechnologie Wärmepumpe adressiert werden.

Damit sich die weltweit zunehmend ambitionierten Klimaschutzziele erreichen lassen, müssen auch im Industriesektor weitgehende Emissionsreduktionen innerhalb weniger Jahrzehnte realisiert werden. Expertinnen und Experten sind sich einig, dass dies nicht ohne den Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energieträger und Rohmaterialien - sogenannte Feedstocks - umsetzbar ist. Im Zuge der verstärkten Nutzung dieser grünen Energieträger ist denkbar, dass sich deren Verfügbarkeit und Kosten zu immer wichtigeren Standortfaktoren für die Produktion industrieller Güter entwickeln werden. Dies könnte dazu führen, dass zukünftig Standorte mit kostengünstiger Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien attraktiver gegenüber anderen Standorten werden und es dann zu Standortverlagerungen kommt - insbesondere im Bereich der energieintensiven Industrie. In dem vorliegenden Artikel greifen die Autoren diese möglichen Verlagerungen industrieller Produktion auf. In diesem Zusammenhang führen sie auch den Begriff "Renewables Pull" ein. Die in bestimmten Regionen der Welt kostengünstig und in großen Mengen verfügbaren erneuerbaren Energien könnten nach Ansicht der Autoren künftig eine Sogwirkung auslösen und bestimmte Teile der industriellen Produktion anziehen - auch Pull-Effekt genannt.

Das übergeordnete Ziel des Forschungs-Projektes RESTORE 2050 (Regenerative Stromversorgung & Speicherbedarf in 2050; Förderkennzeichen 03SF0439) war es, wissenschaftlich belastbare Handlungsempfehlungen für die Transformation des deutschen Stromsystems im europäischen Kontext zu geben. Dafür wurden auf Basis der zukünftig prognostizierten Entwicklung von Stromangebot und -nachfrage innerhalb des ENTSO-E Netzverbundes für den Zeithorizont des Jahres 2050 sowie mittels örtlich und zeitlich hoch aufgelöster meteorologischer Zeitreihen die Themenkomplexe (1) Nationale Ausbaustrategien für erneuerbare Energien, (2) Übertragungsnetzausbau und (3) Alternativmaßnahmen wie Lastmanagement, (4) Bedeutung des EE-Stromaustauschs mit Drittstaaten und (5) die Rolle von Stromspeichern auf Übertragungsnetzebene analysiert. Die aus den Untersuchungsergebnissen abgeleitenden Handlungsempfehlungen stellen wichtige Beiträge für die weitere Integration von erneuerbaren Energien dar und geben Hinweise für den Aufbau einer leistungsfähigen europäischen Infrastruktur.

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.

Nicht erst seit dem Klimaabkommen von Paris, welches im Kern eine Begrenzung der menschengemachten globalen Erwärmung auf deutlich unter 2 °C gegenüber vorindustriellen Werten vorsieht, ist offensichtlich, dass eine umfassende Transformation der meisten Wirtschaftssektoren erforderlich ist, um die gesteckten Ziele zu erreichen. Die Transformation erfolgt dabei zum einen durch Steigerung der Energieeffizienz und zum anderen durch eine Dekarbonisierung der bestehenden Prozesse, bei denen heute noch ein hoher Anteil fossiler Energien eingesetzt wird - dies kann gelingen durch eine weitreichende Sektorkopplung, Flexibilisierung und Elektrifizierung bei vollständiger Nutzung Erneuerbarer Energien. Letzteres stellt auch die Energieversorgung in Rheinland-Pfalz vor einen Paradigmenwechsel: Die schrittweise Transformation eines von konventionellen Energieträgern geprägten Versorgungsystems zu einem durch Erneuerbare Energien dominierten System. Als eines der ersten Bundesländer hat sich Rheinland-Pfalz bereits im Jahr 2014 ein eigenes Klimaschutzgesetz gegeben sowie erstmals im Jahr 2015 ein Landesklimaschutzkonzept (LKSK) erarbeitet, welches energiepolitische Leitplanken für den angestoßenen Transformationsprozess setzt. Die vorliegende Studie im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Energie, Ernährung und Forsten Rheinland-Pfalz beleuchtet die Auswirkungen eines weiteren Ausbaus der Erneuerbaren Energien in Rheinland-Pfalz und der damit verbundenen Flexibilisierung und Dekarbonisierung unterschiedlicher Anwendungsfelder, insbesondere in der Industrie aber auch im ÖPNV und zentraler Wärmeversorgung.

Das Klimaabkommen von Paris ist ein Abkommen der Vereinten Nationen. Mit Artikel 4.1 wurde die Treibhausgasneutralität zum Ziel aller globalen Klimapolitik gemacht. Die Begriffe Klimaneutralität und Treibhausgasneutralität werden vom Klimasekretariat der Vereinten Nationen in der öffentlichen Kommunikation synonym verwendet. Die Europäische Kommission hat sich bisher im Zuge der Umsetzung ebenfalls für die synonyme Verwendung entschieden. In Deutschland ist es anders - da herrscht begriffliches Chaos.

Die Stadt Mannheim kann spätestens bis zum Jahr 2050 vollständig klimaneutral werden und damit einen maßgeblichen Beitrag zur Umsetzung der Ziele des Pariser Klimaabkommens auf kommunaler Ebene leisten. Das ist das zentrale Ergebnis der vorliegenden "Energierahmenstudie Mannheim", die das Energieunternehmen MVV in Abstimmung mit der Stadt beim Wuppertal Institut in Auftrag gegeben hat. Die Studie untersucht und beschreibt die Handlungsmöglichkeiten und Umsetzungsvoraussetzungen in den Bereichen Strom, Wärme, Verkehr und Industrie.

Local implementation projects for sector coupling play an important role in the transformation to a more sustainable energy system. Despite various technical possibilities, there are various barriers to the realisation of local projects. Against this backdrop, we introduce an inter- and transdisciplinary approach to identifying and evaluating different power-to-X paths as well as setting up robust local implementation projects, which account for existing drivers and potential hurdles early on. After developing the approach conceptually, we exemplify our elaborations by applying them to a use case in the German city of Wuppertal. It can be shown that a mix of several interlinked interdisciplinary methods as well as several participatory elements is suitable for triggering a collective, local innovation process. However, the timing and extent of end-user integration remain a balancing act. The paper does not focus on a detailed description of power-to-X (PtX) as a central pillar of the sustainable transformation of the energy system. Rather, it focuses on the innovative methodological approach used to select a suitable use path and design a corresponding business model. The research approach was successfully implemented in the specific case study. However, it also becomes clear that the local-specific consideration entails limitations with regard to the transferability of the research design to other spatial contexts.

We conduct a systematic, interdisciplinary review of empirical literature assessing evidence on induced innovation in energy and related technologies. We explore links between demand-drivers (both market-wide and targeted); indicators of innovation (principally, patents); and outcomes (cost reduction, efficiency, and multi-sector/macro consequences). We build on existing reviews in different fields and assess over 200 papers containing original data analysis. Papers linking drivers to patents, and indicators of cumulative capacity to cost reductions (experience curves), dominate the literature. The former does not directly link patents to outcomes; the latter does not directly test for the causal impact of on cost reductions). Diverse other literatures provide additional evidence concerning the links between deployment, innovation activities, and outcomes. We derive three main conclusions. (1) Demand-pull forces enhance patenting; econometric studies find positive impacts in industry, electricity and transport sectors in all but a few specific cases. This applies to all drivers - general energy prices, carbon prices, and targeted interventions that build markets. (2) Technology costs decline with cumulative investment for almost every technology studied across all time periods, when controlled for other factors. Numerous lines of evidence point to dominant causality from at-scale deployment (prior to self-sustaining diffusion) to cost reduction in this relationship. (3) Overall Innovation is cumulative, multi-faceted, and self-reinforcing in its direction (path-dependent). We conclude with brief observations on implications for modeling and policy. In interpreting these results, we suggest distinguishing the economics of active deployment, from more passive diffusion processes, and draw the following implications. There is a role for policy diversity and experimentation, with evaluation of potential gains from innovation in the broadest sense. Consequently, endogenising innovation in large-scale models is important for deriving policy-relevant conclusions. Finally, seeking to relate quantitative economic evaluation to the qualitative socio-technical transitions literatures could be a fruitful area for future research.

Wie können Menschen befähigt werden, ihr Lebensumfeld entsprechend den eigenen Bedürfnissen und Wertvorstellungen zu gestalten? Das war die zugrunde liegende Fragestellung des Dortmunder Projekts "Psychologisches und kommunales Empowerment durch Partizipation im nachhaltigen Stadtumbau" (DoNaPart). Im Zentrum des Projekts stand die Initiierung eines urbanen Reallabors in dem Soziale Stadt Programmgebiet Westerfilde/Bodelschwingh, innerhalb dessen ein nachhaltiger Transformationsprozess in den Bereichen Energie, Mobilität und Konsum entworfen und durchgeführt wurde.

Die Grundstoffindustrie ist ein Pfeiler des Wohlstands in Deutschland, sie garantiert Wertschöpfung und sorgt für über 550.000 hochwertige Arbeitsplätze. Im Ausland steht Made in Germany für höchste Qualität und Innovationsdynamik. Aber: Trotz Effizienz­steigerungen sind die Emissionen der Industrie in den letzten Jahren nicht gefallen und durch die nationalen und internationalen Klimaschutzziele steigt der Druck. Die zentrale Frage lautet daher: Wie kann die Grundstoffindustrie in Deutschland bis spätestens 2050 klimaneutral werden - und gleichzeitig ihre starke Stellung im internationalen Wettbewerbs­umfeld behalten? Agora Energiewende und das Wuppertal Institut haben im Rahmen dieses Projekts in zahlreichen Workshops mit Industrie, Verbänden, Gewerkschaften, Ministerien und der Zivilgesellschaft die Zukunft für eine klimaneutrale Industrie diskutiert und einen Lösungsraum aus technologischen Optionen und politischen Rahmenbedingungen skizziert. In den Workshops wurde deutlich: Die Industrie steht in den Startlöchern, die Herausforderung Klimaschutz offensiv anzugehen. Die fehlenden Rahmenbedingungen und der bisher unzureichende Gestaltungswille der Politik, innovative Instrumente umzusetzen, hindern sie jedoch voranzugehen. Es ist höchste Zeit, dass sich das ändert. Denn jede neue Industrieanlage muss klimasicher sein - schließlich hat sie eine Laufzeit bis weit über das Jahr 2050 hinaus. Diese Publikation soll einen Beitrag dazu leisten, richtungssicher investieren zu können.

For some time, 3D printing has been a major buzzword of innovation in industrial production. It was considered a game changer concerning the way industrial goods are produced. There were early expectations that it might reduce the material, energy and transport intensity of value chains. However for quite a while, the main real world applications of additive manufacturing (AM) have been some rapid prototyping and the home-based production of toys made from plastics. On this limited basis, any hypotheses regarding likely impacts on industrial energy efficiency appeared to be premature. Notwithstanding the stark contrast between early hype and practical use, the diffusion of AM has evolved to an extent that at least for some applications allows for a preliminary assessment of its likely implications for energy efficiency. Unlike many cross-cutting energy efficiency technologies, energy use of AM may vary substantially depending on industry considered and material used for processing. Moreover, AM may have much greater repercussions on other stages of value chains than conventional cross-cutting energy efficiency technologies. In case of AM with metals the following potential determinants of energy efficiency come to mind: - A reduction of material required per unit of product and used during processing; - Changes in the total number and spatial allocation of certain stages of the value chain; and - End-use energy efficiency of final products. At the same time, these various streams of impact on energy efficiency may be important drivers for the diffusion of AM with metals. This contribution takes stock of AM with metals concerning applications and processes used as well as early evidence on impacts on energy efficiency and combine this into a systematic overview. It builds on relevant literature and a case study on Wire Arc Additive Manufacturing performed within the REINVENT project.

Water availability plays an important role in the expansion planning of utility-scale solar power plants, especially in the arid regions of the Middle East and North Africa. Although these power plants usually account for only a small fraction of local water demand, competition for water resources between communities, farmers, companies, and power suppliers is already emerging and is likely to intensify in future. Despite this, to date there has been a lack of comprehensive studies analyzing interdependencies and potential conflicts between energy and water at local level. This study addresses this research gap and examines the linkages between water resources and energy technologies at local level based on a case study conducted in Ouarzazate, Morocco, where one of the largest solar power complexes in the world was recently completed. To better understand the challenges faced by the region in light of increased water demand and diminishing water supply, a mixed-method research design was applied to integrate the knowledge of local stakeholders through a series of workshops. In a first step, regional socio-economic water demand scenarios were developed and, in a second step, water saving measures to avoid critical development pathways were systematically evaluated using a participatory multi-criteria evaluation approach. The results are a set of water demand scenarios for the region and a preferential ranking of water saving measures that could be drawn upon to support decision-making relating to energy and water development in the region.

Die Wirtschaftsleistung von Deutschland ist durch die Corona-Pandemie stark beeinträchtigt. Um die Wirtschaft zu beleben, einigten sich die Regierungsparteien am 3. Juni 2020 in ihrem Koalitionsausschuss auf ein "Konjunktur- und Krisenbewältigungspaket" sowie ein "Zukunftspaket" in Höhe von insgesamt 130 Milliarden Euro. Für 2020 und 2021 sind fast 60 Maßnahmen vorgesehen, die von steuerlichen Vergünstigungen bei der Mehrwertsteuer bis hin zu konkreten Investitionen in Zukunftstechnologien reichen. Mit Blick auf den Klimaschutz beinhaltet das Maßnahmenpaket der Großen Koalition zwar gute Ansätze und viele wichtige Impulse, die allerdings zu verpuffen drohen, wenn sie nicht durch eine konsequente und nachhaltig ausgerichtete Klimapolitik flankiert werden. Zudem fehlen für den Klimaschutz wichtige Bereiche, wie Investitionen in die Kreislaufwirtschaft. Außerdem werden Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz nur unzureichend berücksichtigt. Gerade in diesen Bereichen hätten sich konjunkturbelebende Effekte und Klimaschutz in idealer Form ergänzen können, kritisiert das Wuppertal Institut. Dieses Diskussionspapier reagiert auf die vorliegenden Vorschläge und fasst zusammen, welche Maßnahmen im Rahmen der jetzt anstehenden Umsetzungsphase nachgebessert werden sollten und wo Ergänzungen notwendig sind.

Dem humorvoll skeptischen Blick auf den Zeitgeist zeigt sich ein seltsames Bild: Es scheint eine Zeit der Wenden ohne wirkliche Wende zu sein. So lange schon wird von "Wende" geschrieben und gesprochen, dass inzwischen beispielsweise in Verbindung mit Energie von alter (1980er-Jahre) und von neuer (2010er-Jahre) Energiewende die Rede ist. Viele Wenden sind in deutscher Sprachmanier zusammengesetzte Substantive und beziehen sich - von der Mobilitäts- über die Konsum- und die Agrar- bis hin zur Waldwende - auf ökologische Probleme. Manchen Wenden ist ein Adjektiv beigefügt, das eine Strömung im politisch-ökonomischen Raum beschreibt, so etwa die neoliberale Wende in der Sozialpolitik. Meist wird im Kontext der Ökologie konstatiert, dass die Probleme zwar bekannt, die eingeleiteten Wendestrategien und Wendemaßnahmen aber völlig unzureichend seien. Daher schlägt Benedikt Schmid eine "kritische Wende" vor. Die wachstums- und fortschrittsgebundenen Denkmuster gelte es aufzubrechen. Sie seien beharrlich und würden sich immer wieder auch in den zeitlichen und räumlichen Vorstellungen alternativer Ansätze einnisten. (1) Das Forschungsprojekt VorAB ("Vorsorgend handeln - Avantgardistische Brückenansätze für nachhaltige Regionalentwicklung") fragt nach strukturellen Hindernissen für nachhaltige Regionalentwicklung und nach Potenzialen fortschrittlicher Ansätze zu fairer Land- und Ressourcennutzung. (2) Es untersucht die Transformationsfelder Wald-, Energie- und Landwirtschaft in der Region Lübeck. Erste Ergebnisse zeigen, dass bei dem Terminus Wende mit Blick auf qualitative und grundlegende Veränderungen Vorsicht geboten ist.

Water and energy are two pivotal areas for future sustainable development, with complex linkages existing between the two sectors. These linkages require special attention in the context of the energy transition. Against this background, this paper analyses the role of water availability in the development of solar thermal and photovoltaic power plants for the case of the Draa Valley in southern Morocco. Located in a semi-arid to arid mountainous area, the Drâa Valley faces high water stress - a situation expected to worsen due to climate change. At the same time, the region has one of the greatest potentials for solar energy in the world. To examine whether limited water availability could accelerate or delay the implementation of solar thermal and photovoltaic power plants, this paper compares regional water availability and demand in the Draa Valley for different scenarios, paying particular attention to potential socio-economic development pathways. The Water Evaluation and Planning System software is applied to allocate the water resources in the study region. The water supply is modelled under the Representative Concentration Pathway 8.5 climate scenario, while the water demand for the Drâa Valley is modelled for a combination of three socio-economic and two energy scenarios. The climate scenario describes a significant decrease in water availability by 2050, while the socio-economic and energy scenarios show an increase in water demand. The results demonstrate that during a sequence of dry years the reservoirs water availability is reduced and shortages in water supply can result in high levels of unmet demand. If this situation occurs, oasis farming, water for drinking and energy production could compete directly with each other for water resources. The energy scenarios indicate that the use of dry cooling technologies in concentrated solar power and photovoltaic hybrid systems could be one option for reducing competition for the scarce water resources in the region. However, given that energy generation accounts for only a small share of the regional water demand, the results also suggest that socio-economic demand reduction, especially in the agricultural sector, for example by reducing the cultivated area, will most likely become necessary.

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.

Prepaid-Stromzähler sind in Deutschland noch selten, bieten jedoch zukünftig einen interessanten Markt. Vor allem kleinere Anbieter, aber auch erste Regionalversorger kombinieren die Megatrends Digitalisierung und Energiewende und kreieren daraus neue Dienstleistungen. Zusammen mit IT-Firmen entwickeln sie daraus neue Geschäftsideen, die auch hinsichtlich sozialer Aspekte hohen Anforderungen genügen. Der Rollout von Smart Metering-Lösungen eröffnet zukünftig noch größere Chancen, durch Echtzeit-Datenerfassung den Energieverbrauch und damit auch Einsparpotenziale transparent zu machen. Hochaufgelöste Daten ermöglichen innovative Dienstleistungen und bringen die Kundenbeziehung auf eine neue Ebene.

Die in Paris Ende 2015 beschlossene Vereinbarung gibt das Ziel vor, die Erderwärmung bis 2100 auf deutlich unter 2 Grad Celsius zu begrenzen, möglichst aber auf unter 1,5 Grad Celsius. Die vorliegende Studie setzt sich mit der Frage von Fridays for Future Deutschland auseinander, welche Dimension von Veränderungen im deutschen Energiesystem erforderlich wären, um einen angemessenen Beitrag für das Erreichen der 1,5-Grad-Grenze leisten zu können. Nach Abschätzung des Weltklimarates, dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), lassen sich mit dieser Temperaturgrenze die Risiken und Auswirkungen des Klimawandels gegenüber einer stärkeren Erderwärmung erheblich verringern. Die Autorinnen und Autoren haben dabei den Budgetansatz des Sachverständigenrats für Umweltfragen (SRU) der Bundesregierung zugrunde gelegt. Um das 1,5-Grad-Ziel mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent zu erreichen, ist das Restbudget an damit verträglichen Treibhausgasemissionen eng begrenzt. Für Deutschland bleibt gemäß des Sachverständigenrats für Umweltfragen ab dem Jahr 2020 noch ein Restbudget von 4,2 Gigatonnen CO2. Dabei geht der Sachverständigenrat von der Annahme aus, dass auf globaler Ebene jedem Menschen für die Zukunft ein gleiches Pro-Kopf-Emissionsrecht zugestanden werden soll. Mit dieser Klimaschutzvorgabe geht er deutlich weiter als die aktuellen politischen Vorgaben der Europäischen Union und der Bundesregierung, die diese für sich aus den Pariser Klimaschutzvereinbarungen ableiten. Die vom SRU formulierte Zielmarke lässt sich einhalten, wenn das Energiesystem (Energiewirtschaft, Industrie, Verkehr und Gebäudewärme) bis zum Jahr 2035 CO2-neutral aufgestellt wird und die Emissionen insbesondere in den nächsten Jahren bereits überproportional stark gesenkt werden können. Die vorliegende Studie untersucht die technische und in gewissem Maße auch die ökonomische Machbarkeit einer Transformation zur CO2-Neutralität bis 2035. Ob sich dieses Ziel jedoch tatsächlich realisieren lässt, hängt auch maßgeblich von der gesellschaftlichen Bereitschaft und einem massiven politischen Fokus auf die notwendige Transformation ab. Die Studie gibt somit Aufschluss darüber, inwiefern es grundlegende technologische und wirtschaftliche Hindernisse für die CO2-Neutralität 2035 gibt; nicht jedoch ob die Umsetzung realpolitisch tatsächlich gelingen kann bzw. was dafür im Einzelnen getan werden muss. Neben den technischen und ökonomischen Herausforderungen einer Transformation hin zu CO2-Neutralität bestehen zentrale Herausforderungen auch in institutioneller und kultureller Hinsicht, zum Beispiel bei Themen wie der Akzeptanz für einen starken Ausbau von Erneuerbaren-Energien-Anlagen und von Energieinfrastrukturen oder hinsichtlich der Notwendigkeit eines deutlich veränderten Verkehrsverhaltens.

The paper provides an integrated assessment of environmental and socio-economic effects arising from final consumption of food products by European households. Direct and indirect effects accumulated along the global supply chain are assessed by applying environmentally extended input-output analysis (EE-IOA). EXIOBASE 3.4 database is used as a source of detailed information on environmental pressures and world input-output transactions of intermediate and final goods and services. An original methodology to produce detailed allocation matrices to link IO data with household expenditure data is presented and applied. The results show a relative decoupling between environmental pressures and consumption over time and shows that European food consumption generates relatively less environmental pressures outside Europe (due to imports) than average European consumption. A methodological framework is defined to analyze the main driving forces by means of a structural decomposition analysis (SDA). The results of the SDA highlight that while technological developments and changes in the mix of consumed food products result in reductions in environmental pressures, this is offset by growth in consumption. The results highlight the importance of directing specific research and policy efforts towards food consumption to support the transition to a more sustainable food system in line with the objectives of the EU Farm to Fork Strategy.

The paper describes quantitative scenarios on a possible evolution of the EU petrochemical industry towards climate neutrality. This industry will be one of the remaining sectors in a climate neutral economy still handling hydrocarbon material to manufacture polymers. Concepts of a climate neutral chemical industry stress the need to consider the potential end-of-life emissions of polymers produced from fossil feedstock and draft the vision of using renewable electricity to produce hydrogen and to use renewable (hydro)carbon feedstock. The latter could be biomass, CO2 from the air or recycled feedstock from plastic waste streams. The cost-optimization model used to develop the scenarios describes at which sites investments of industry in the production stock could take place in the future. Around 50 types of products, the related production processes and the respective sites have been collected in a database. The processes included cover the production chain from platform chemicals via intermediates to polymers. Pipelines allowing for efficient exchange of feedstock and platform chemicals between sites are taken into account as well. The model draws on this data to simulate capacity change at individual plants as well as plant utilization. Thus, a future European production network for petrochemicals with flows between the different sites and steps of the value chain can be sketched. The scenarios described in this paper reveal how an electrification strategy could be implemented by European industry over time with minimized societal costs. Today's existing assets as well as geographical variance of energy supply and the development of demand for different plastic sorts are the major model drivers. Finally, implications for the chemical industry, the energy system and national or regional governments are discussed.

Electricity generation requires water. With the global demand for electricity expected to increase significantly in the coming decades, the water demand in the power sector is also expected to rise. However, due to the ongoing global energy transition, the future structure of the power supply - and hence future water demand for power generation - is subject to high levels of uncertainty, because the volume of water required for electricity generation varies significantly depending on both the generation technology and the cooling system. This study shows the implications of ambitious decarbonization strategies for the direct water demand for electricity generation. To this end, water demand scenarios for the electricity sector are developed based on selected global energy scenario studies to systematically analyze the impact up to 2040. The results show that different decarbonization strategies for the electricity sector can lead to a huge variation in water needs. Reducing greenhouse gas emissions (GHG) does not necessarily lead to a reduction in water demand. These findings emphasize the need to take into account not only GHG emission reductions, but also such aspects as water requirements of future energy systems, both at the regional and global levels, in order to achieve a sustainable energy transition.

The mass roll out of solar PV across the Global South has enabled electricity access for millions of people. In the right context, Small Wind Turbines (SWTs) can be complementary, offering the potential to generate at times of low solar resource (night, monsoon season, winter, etc.) and increasing the proportion of the total energy system that can be manufactured locally. However, many contextual factors critically affect the viability of the technology, such as the extreme variability in the wind resource itself and the local availability of technical support. Therefore, performing a detailed market analysis in each new context is much more important. The Wind Empowerment Market Assessment Methodology (WEMAM) is a multi-scalar, transdisciplinary methodology for identifying the niche contexts where small wind can make a valuable contribution to rural electrification. This paper aims to inform the development of WEMAM with a critical review of existing market assessment methodologies. By breaking down WEMAM into its component parts, reflecting upon its practical applications to date and drawing upon insights from the literature, opportunities where it could continue to evolve are highlighted. Key opportunities include shifting the focus towards development outcomes; creating community archetypes; localised studies in high potential regions; scenario modelling and MCDA ranking of proposed interventions; participatory market mapping; and applying socio-technical transitions theory to understand how the small wind niche can break through into the mainstream.

Die Emscher-Lippe Region ist seit vielen Jahren von einer intensiven wirtschaftlichen Transformation geprägt. Die fortschreitende De-Industrialisierung bzw. die Neuorientierung der Industrie nach dem Wegfall der Kohle- und Stahlindustrie stellt regionale Entscheidungsträger vor große Herausforderungen, wenn es darum geht, der hohen Arbeitslosenquote zu begegnen, Beschäftigungsquoten zu sichern, mit der prekären Finanzsituation in den kommunalen Haushalten umzugehen und den Wirtschaftsstandort zu stabilisieren und neu aufzustellen. Der Strukturwandel der Region ist mit Schließung der letzten Steinkohle-Zeche Ende 2018 nicht abgeschlossen, sondern geht mit dem Kohleausstieg im Energiesektor in eine zweite Phase. Dies sollte auch als Chance verstanden werden, den Wirtschaftsstandort Emscher-Lippe mit seinen energiereichen Industrien innovativ neu zu gestalten und die Region sowohl energetisch, als auch stofflich von der Nutzung fossiler Träger abzukoppeln. Eine wichtige Säule der regionalen Wirtschaftsförderung besteht darin, strategische Netzwerke und regionale Wertschöpfungsketten zu stärken, um die in der Region ansässigen (mittelständischen) Unternehmen zu unterstützen und den Strukturwandel innerhalb der dominierenden Industrien aus den Bereichen Energieerzeugung und chemischer Industrie zu begleiten. Die vorliegende Studie bereitet auf, welche Bedeutung die Wasserstoffwirtschaft in der Emscher-Lippe Region in diesem Zusammenhang derzeit spielt und zukünftig spielen könnte.

Dass Megatrends das Leben in den Städten und Gemeinden sowie die Umsetzung der Energiewende in NRW maßgeblich beeinflussen, ist nicht von der Hand zu weisen. Aber bei Entscheidungsträgern in Verwaltung, Politik und Wirtschaft auf kommunaler Ebene klafft eine Lücke zwischen Wissen über Megatrends und umsetzungsorientierter Reaktionen auf diese. Dabei sind die Handlungsmöglichkeiten an der Schnittstelle von Energiewende und Megatrends umfassend - und noch lange nicht ausgeschöpft.

Das Ziel der Energiewende - ein sicheres, umweltverträgliches und ökonomisch erfolgreiches Energiesystem - birgt diverse Herausforderungen. Diese umfassen die Erreichung der Klimaneutralität, den Umstieg auf erneuerbare Energieträger in allen Sektoren (inkl. Schwerlast- und Flugverkehr sowie industrielle Prozesswärme) als auch deren gegenseitige Integration. Bioenergie kann hierzu einen multiplen Beitrag leisten, sowie negative Emissionen bereitstellen und darüber hinaus auch Beiträge jenseits des Energiesystems erbringen, wie Naturschutz, ländliche Entwicklung, oder die Bereitstellung von biogenem CO2 als Rohstoff für die chemische Industrie. Somit ist Bioenergie ein unverzichtbarer Bestandteil für die Lösung der Herausforderungen in der Transformation zu einem nachhaltigen Energiesystem. Gegenwärtig stellt Bioenergie mit dem größten Anteil an erneuerbaren Energien im Primärenergieverbrauch (60 %) als auch im Endenergieverbrauch (53 %), mehr als alle anderen erneuerbaren Energieträger zusammen. Dabei bestehen Unterschiede zwischen den Endenergiesektoren: während Bioenergie in der Bruttostromerzeugung 24 % des erneuerbaren Stroms deckt, dominiert sie die erneuerbare Bereitstellung von Wärme mit 86 % als auch den erneuerbaren Endenergieverbrauch im Verkehrssektor mit 88 % in 2018. Aufgrund der Bedeutung von Bioenergie heute werden Beispiele vorgestellt, welche einen zukünftigen multipleren Systembeitrag von Bioenergie fokussieren.

Given large potentials of the MENA region for renewable energy production, transitions towards renewables-based energy systems seem a promising way for meeting growing energy demand while contributing to greenhouse gas emissions reductions according to the Paris Agreement at the same time. Supporting and steering transitions to a low-carbon energy system require a clear understanding of socio-technical interdependencies in the energy system as well as of the principle dynamics of system innovations. For facilitating such understanding, a phase model for renewables-based energy transitions in MENA countries, which structures the transition process over time through the differentiation of a set of sub-sequent distinct phases, is developed in this article. The phase model builds on a phase model depicting the German energy transition, which was complemented by insights about transition governance and adapted to reflect characteristics of the MENA region. The resulting model includes four phases ("Take-off renewables", "System integration", "Power to fuel/gases”, "Towards 100% renewables”), each of which is characterized by a different cluster of innovations. These innovations enter the system via three stages of development which describe different levels of maturity and market penetration, and which require appropriate governance. The phase model has the potential to support strategy development and governance of energy transitions in MENA countries in two complementary ways: it provides an overview of techno-economic developments as orienting guidelines for decision-makers, and it adds some guidance as to which governance approaches are suitable for supporting those developments.

Organic waste to energy (OWtE) technologies have been developed and implemented in Latin America and the Caribbean (LAC) countries. However, they are still far away to significantly contribute not only to treat the ever-increasing waste volumes in the region but also to supply the regional energy demand and meet national carbon emission goals. The technical complexity of these technologies aligned with lack of research, high investment costs and political deficiencies have not allowed for an appropriate implementation of OWtE in the region, where the applicability of large-scale plants remains to be demonstrated. This research presents the state-of-the art of OWtE technologies in the context of the LAC countries based on archival research method. In addition, it presents challenges and opportunities that the region is facing for an adequate implementation of these technologies. The main findings show that OWtE have the potential to improve waste and energy systems in the region by reducing environmental impacts along with a series of social and economic benefits, such as increasing access to a sustainable energy supply. Diverse researches indicate principally anaerobic digestion, fermentation (e.g. 2G bioethanol, etc.), microbial fuel cells, gasification and pyrolysis as efficient technologies to treat solid organic wastes and produce bioenergy.

Die Energiewende ist der Umstieg der Energieproduktion, -versorgung und -nutzung von nuklearen und fossilen Energieträgern auf erneuerbare Energien. Dieser tiefgreifende Wandel des über viele Jahre gewachsenen Energiesystems in Deutschland umfasst zahlreiche, hoch komplexe Aspekte und Prozesse. Aus einer eher technologischen Perspektive heraus betrachtet sind die Ziele der Energiewende eine Weiterentwicklung und Dezentralisierung des technischen Stromsystems und seiner Komponenten (Speicher, Netze, Management), die Steigerung der Energieeffizienz (bspw. in industriellen Prozessen sowie in Haushalten, durch energetische Modernisierung des Gebäudebestandes oder eine intelligentere Nutzung der Wärme) sowie die Elektrifizierung des Verkehrs. In dem vorliegenden Kapitel werden die verschiedenen Herausforderungen zur Umsetzung der Energiewende genauer beleuchtet und dargestellt und schließlich in zentrale Schlussfolgerungen zur Realisierung der Energiewende überführt.

Participatory modeling - the involvement of stakeholders in the modeling process - can support various objectives, such as stimulating learning processes or promoting mutual understanding of stakeholders. Participatory modeling approaches could therefore be useful for the governance of transitions, but a systematic account of potential application areas of participatory modeling methods in transition governance is still lacking. This article addresses this gap by providing a review of participatory modeling methods and linking them to phases and objectives of transition governance. We reviewed participatory modeling studies in transition research and related fields of social-ecological modeling, integrated assessment and environmental management. We find that participatory modeling methods are mostly used for participatory visioning and goal setting as well as for interactive strategy development. The review shows the potential for extending the application of participatory modeling methods to additional phases of transition governance and for the exchange of experiences between research fields.

Die Europäische Union (EU) hat erkannt, dass das Ziel der Klimaneutralität bis 2050 ein zentraler Innovations- und Wachstumsmotor für Industrie und Wirtschaft in der EU sein kann. Neben großen Chancen stellt dies die europäische Wirtschaft und überwiegend die besonders emissionsintensiven sowie im international starkem Wettbewerb stehenden Grundstoffindustrien auch vor erhebliche Herausforderungen. Eine integrierte Klima- und Industriestrategie ist für den Klimaschutz von zentraler Bedeutung, da auf die Produktion von Stahl, Zement, Grundstoffchemikalien, Glas, Papier und anderen Materialien in der EU und weltweit rund 20 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen entfallen. Auch in einer treibhausgasneutralen Zukunft kann auf diese Materialien nicht verzichten werden. Zugleich ist die emissionsfreie Herstellung der Materialien technologisch sowie mit Blick auf die dafür erforderlichen Infrastrukturen besonders herausfordernd. Dies gilt vor allem für die Frage woher die hohen benötigten Mengen an grüner Energie - insbesondere Strom und Wasserstoff - zu wettbewerbsfähigen Preisen kommen sollen. Analysen zeigen, dass trotz erheblicher Kosten bei der Prozessumstellung die Kosten der Transformation der Grundstoffindustrie für die Gesellschaft insgesamt tragbar sind. Denn bezogen auf die Endprodukte betragen die Mehrkosten meist nur wenige Prozentpunkte; die Preise von Rohstahl oder Zement dagegen würden sich zwischen einem Drittel und 100 Prozent verteuern. Da fast alle Grundstoffhersteller in starker Weltmarktkonkurrenz stehen, können sie die Investitionen in eine klimaneutrale Produktion und die benötigten Energieinfrastrukturen aber nicht ohne Unterstützung tragen. Das vorliegende Papier skizziert ein integriertes Klima-Industriepolitikpaket, das der EU ermöglichen kann, die bestehende technologische Führung in vielen dieser Industrien zielgerichtet zum Aufbau einer treibhausgasneutralen Grundstoffindustrie zu nutzen.

Die Digitalisierung und der demografische Wandel sind Megatrends, die die Energiewende überlagern. Mehr denn je sind daher integrierte Problemlösungskonzepte für die Umsetzung der Energiewende gefragt. Neben den technischen Aspekten sollen diese Lösungen auf die sozio-ökonomischen Charakteristika der einzelnen Regionen und Kommunen eingehen und mögliche Veränderungen durch die Megatrends berücksichtigen. Zielsetzung des Teilprojekts war die Entwicklung eines wirtschaftlich-, ökologisch- und sozial optimalen Wärmeversorgungskonzepts für die Konversionsfläche der ehemaligen Zeche Westerholt in Gelsenkirchen-Herten. Im Fokus stand das Gesamtsystem der Wärmeversorgung, bestehend aus Netz, Speicher und Erzeugung. Angestrebt wurde eine zukunftsfähige Niedertemperaturversorgung (LowEx), welche Technologien der Sektorkopplung und diverse erneuerbare Energiequellen wie Solarthermie, Erdwärme und Abwärmequellen einbinden kann. Dabei wurde eine integrierte Analyse technisch-infrastruktureller sowie sozio-ökonomischer und -kultureller Umsetzungsvoraussetzungen durchgeführt. Neben der interkommunalen Einbindung zeichnete sich das Vorhaben durch ein transdisziplinäres Projektkonsortium aus Kommune, Stadtwerk, Wissenschaft, Technologieentwicklern und Planungsbüros aus.

Große Erzählungen im Engelsjahr 2020 handeln von der Textilindustrie gestern und heute. Die vorliegenden kleinen Erzählungen spielen in anderen textilen Welten und jenseits der großen Fabriken. Von ihnen erzählt Friedrich Engels nicht. Dem Erzählten und Nicht-Erzählten auf der Spur finden wir schließlich heraus, dass auch zu Friedrich Engels selbst in einer bestimmten Weise erzählt - und nicht erzählt wird.

Als Direct Air Capture (DAC) werden Technologien zur Abscheidung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre bezeichnet. Diese könnten zunehmend zum Einsatz kommen, um CO2 für Power-to-X-Prozesse (PtX) oder zur Erzielung "negativer Emissionen" bereitzustellen. Die Ergebnisse einer multidimensionalen Bewertung im Rahmen der BMWi-Studie "Technologien für die Energiewende" (et 09/2018) zeigen, dass noch große Unsicherheiten bestehen und die Entwicklung überwiegend an Deutschland vorbeigeht.

Diese Studie untersucht Notwendigkeiten und Möglichkeiten, Wasserstoff und Strom zu nutzen, um den Verkehrssektor in Deutschland perspektivisch zu dekarbonisieren. Basis der Untersuchung ist das Dekarbonisierungsszenario des Wuppertal Instituts von 2017, welches den Verkehrssektor Deutschlands unter der Maßgabe dekarbonisiert, dass Deutschland einen adäquaten Beitrag dazu leistet, den Klimawandel auf 1,5 °C mittlere Temperaturerhöhung gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter zu begrenzen. Das Dekarbonisierungsszenario nimmt eine ambitionierte Verkehrswende an, um dieses Politikziel zu erreichen. Es zeichnet sich durch eine besonders effiziente Mobilität aus, indem es umfangreiche Vermeidungs- und Verlagerungsmaßnahmen vorsieht und dadurch der Energieverbrauch besonders gering bleiben kann. Dennoch werden selbst in diesem Klimaschutzszenario signifikante Mengen erneuerbaren Stroms für den Verkehrssektor benötigt. Es findet eine möglichst "direkte Elektrifizierung" statt, also ein Strombezug von batterie-elektrischen Pkw aus dem Netz, sowie über Oberleitungen für die Schiene und für große Lkw auf Bundesautobahnen. Es ist aber auch eine "indirekte Elektrifizierung" nötig, indem aus erneuerbarem Strom unter der Hinnahme von Wirkungsgradverlusten Wasserstoff (H2) und als Folgeprodukt auch synthetische Kraftstoffe hergestellt werden. Diese strombasierten Produkte werden im Dekarbonisierungsszenario für große Pkw und Lkw verwendet. Die vorliegende Studie berechnet zusätzlich den H2- bzw. PtX-Bedarf des internationalen Flug- und Seeverkehrs. Sie bestimmt außerdem das Lastprofil für eine ungesteuerte Ladung von Elektro-Pkw im Zieljahr. Die Berechnungen verdeutlichen, dass die Dekarbonisierung des Verkehrssektors in Zukunft sehr viel stärker mit dem Stromsystem wechselwirkt. Für Klimaschutz im Verkehr bedarf es neben einer drastischen Energieverbrauchssenkung und einem beschleunigten Ausbau erneuerbarer Energien auch die Infrastruktur für Strom und strombasierte Produkte.

Diesen Technologien wird für das Energiesystem, bei einem zunehmenden Ausbau der fluktuierenden regenerativen Leitenergieträger Wind und Sonneneinstrahlung als zentrale Flexibilitätsoption sowie zur Dekarbonisierung der Industrie - Bereitstellung von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen -, eine Schlüsselrolle zukommen. Wie die bisherigen Erfahrungen mit anderen Energieinfrastrukturen, z. B. Freileitungen oder Windkraftanlagen, zeigen, stellt eine breite gesellschaftliche Akzeptanz einen wesentlichen Erfolgsfaktor für die großflächige Diffusion und Transformation dar. Entsprechend ist die gesellschaftliche Einbettung auch bei der Planung von PtX-Strategien frühzeitig zu beachten.

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.

Unter den Stichworten "Sektorenkopplung" und "Power-to-X" werden derzeit viele Möglichkeiten der direkten und indirekten Elektrifizierung großer Teile der Endenergienachfrage intensiv diskutiert. In diesem Zusammenhang hat die Diskussion um Wasserstoff als Endenergieträger sowie als Feedstock für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen und chemischen Grundstoffen zuletzt stark an Bedeutung gewonnen. Insbesondere der klimaneutrale Umbau der Grundstoffindustrien und hier vor allem der Grundstoffchemie und der Stahlindustrie würde bedeutende Mengen an grünem Wasserstoff benötigen, die räumlich stark auf die großen Industriekerne fokussiert wären. Ein zeitnaher Einstieg in die Schaffung entsprechender Erzeugungskapazitäten und Infrastrukturen könnte dazu führen, dass Wasserstoff - neben erneuerbaren Energien und Energieeffizienz - zum dritten Standbein der Energiewende avanciert.

Ein CO2-Preis ist ein zentrales Instrument, um eine umfassende Dekarbonisierung der Wirtschaft zu ermöglichen und zu erleichtern. Sie kann durch verschiedene Instrumente umgesetzt werden, insbesondere in Form einer CO2-Steuer. Es ist jedoch wichtig, dass ein CO2-Preis allein - aufgrund der vielfältigen Hindernisse (einschließlich nicht ökonomischer Hemmnisse) - die sektoralen Ziele und Instrumente nicht ersetzen kann. Vielmehr muss er komplementär zu sektorspezifischen Klimaschutzinstrumenten eingeführt werden. Der Artikel gibt Auskunft darüber, wie ein CO2-Preis konkret und angemessen ausgestaltet werden kann.

A significant reduction in greenhouse gas emissions will be necessary in the coming decades to enable the global community to avoid the most dangerous consequences of man-made global warming. This fact is reflected in Germany's 7th Federal Energy Research Program (EFP), which was adopted in 2018. Direct Air Capture (DAC) technologies used to absorb carbon dioxide (CO2) from the atmosphere comprise one way to achieve these reductions in greenhouse gases. DAC has been identified as a technology (group) for which there are still major technology gaps. The intention of this article is to explore the potential role of DAC for the EFP by using a multi-dimensional analysis showing the technology's possible contributions to the German government's energy and climate policy goals and to German industry's global reputation in the field of modern energy technologies, as well as the possibilities of integrating DAC into the existing energy system. The results show that the future role of DAC is affected by a variety of uncertainty factors. The technology is still in an early stage of development and has yet to prove its large-scale technical feasibility, as well as its economic viability. The results of the multi-dimensional evaluation, as well as the need for further technological development, integrated assessment, and systems-level analyses, justify the inclusion of DAC technology in national energy research programs like the EFP.

Weltweit trägt die Industrie direkt und indirekt etwa über ihren Bezug von Strom und Wärme rund 30 bis 40 Prozent zu den Treibhausgasemissionen bei. Auch in Deutschland liegt ihr Beitrag in einer ähnlichen Größenordnung1. Dabei sind insbesondere die Grundstoffindustrien (Stahl, Zement, Grundstoffchemie, Glas, Aluminium, Papier und andere) besonders energie- und emissionsintensiv. Gleichzeitig basiert der Energieeinsatz dieser Industrien bisher noch überwiegend auf fossilen Energien (und Müll). Zu den energiebedingten Emissionen kommen prozessbedingte Emissionen hinzu, die sich bei den heute üblichen Verfahren selbst bei Einsatz vollständig "grüner" Energien nicht vermeiden lassen. Grundstoffindustrien stellen Materialien für die Herstellung und Verarbeitung von Produkten zur Verfügung. Sie sind daher kein Selbstzweck, sondern tragen letztlich damit dazu bei, vielfältige Bedürfnisse abzudecken.

With the "Energiewende", the German term for the transformation of the national energy system, the German government pursues ambitious goals, primarily but not only to reflect the climate change challenge and to react to the risks associated with the use of nuclear power plants. After launching the energy concept in mid-2011, which describes the "Energiewende" goals, Germany was perceived as an international pioneer in energy transition for many years and has been acknowledged for its braveness to combine ambitious greenhouse gas (GHG) mitigation targets with a phase out program for nuclear power plants. In this context, this article asks where Germany’s energy transition currently stands, what is planned next and how far the set targets have been achieved or where more action is required to stick to this pathway.

In recent years, most countries in the Middle East and North Africa (MENA), including Jordan, Morocco and Tunisia, have rolled out national policies with the goal of decarbonising their economies. Energy policy goals in these countries have been characterised by expanding the deployment of renewable energy technologies in the electricity mix in the medium term (i.e., until 2030). This tacitly signals a transformation of socio-technical systems by 2030 and beyond. Nevertheless, how these policy objectives actually translate into future scenarios that can also take into account a long-term perspective up to 2050 and correspond to local preferences remains largely understudied. This paper aims to fill this gap by identifying the most widely preferred long-term electricity scenarios for Jordan, Morocco and Tunisia. During a series of two-day workshops (one in each country), the research team, along with local stakeholders, adopted a participatory approach to develop multiple 2050 electricity scenarios, which enabled electricity pathways to be modelled using Renewable Energy Pathway Simulation System GIS (renpassG!S). We subsequently used the Analytical Hierarchy Process (AHP) within a Multi-Criteria Analysis (MCA) to capture local preferences. The empirical findings show that local stakeholders in all three countries preferred electricity scenarios mainly or even exclusively based on renewables. The findings demonstrate a clear preference for renewable energies and show that useful insights can be generated using participatory approaches to energy planning.

Many countries are increasingly investing in renewable energy technologies to meet growing energy demands and increase the security of their energy supply. This development is also evident in the Middle East and North Africa (MENA) region, where renewable energy targets and policies have evolved rapidly in recent years. There is a steady increase in both the number of planned and implemented solar photovoltaic (PV) but also of solar thermal projects in form of Concentrating Solar Power (CSP) plants. Many of these installations are designed as large utility-scale systems. Despite the fact that these types of large-scale projects can have significant effects on local communities and their livelihoods, the existing research into the social impacts of such large-scale renewable energy infrastructures at local level is limited. However, assessing and managing these impacts is becoming increasingly important to reduce risks to both the affected communities and to the project and businesses activities. In order to provide more robust evidence on the local effects, this research study reviews the social impacts of large-scale renewable energy infrastructure in the MENA region based on a case study of the NOORo I CSP plant in Ouarzazate, Morocco. Data collected during two empirical field studies, in combination with expert interviews and secondary data analysis, provides detailed evidence on the type and significance of livelihood impacts of the NOORo I CSP plant. The analysis results in a consolidated list of 30 impacts and their significance levels for different stakeholder groups including farmers, young people, women, community representatives and owners of small and medium enterprises. The results show that, overall, the infrastructure development was received positively. The review also indicates that factors identified as having effects on the sustainability of local livelihoods are mainly related to information management and benefit distribution, rather than physical or material aspects.

Nach jahrzehntelangen, erfolgreichen Reduktionen der CO2-Emissionen in der Industrie, ist der Trend in den letzten Jahren wieder rückläufig geworden: seit 2014 sind die Emissionen wieder angestiegen (UBA 2019). Um die deutschen Klimaziele zu erreichen ist es daher notwendig, die Anstrengungen zu verstärken und intensiver als in der Vergangenheit Innovationen für den Klimaschutz voranzutreiben: Neue Produkte und Geschäftsmodelle sowie neue Herstellungsverfahren zu entwickeln, mit denen sich Treibhausgasemissionen reduzieren lassen. Um die deutschen Klimaziele für 2030 einzuhalten, werden hierfür gerade auch (inkrementelle) Effizienzsteigerungen nötig sein - diese werden jedoch nicht ausreichend sein. Innovationen müssen auch einen disruptiven Wandel von Strukturen und Geschäftsmodellen erwirken. Disruptive Innovationen und industrielle Konversionsprozesse bergen jedoch hohe Risiken für die etablierte Industrie. Hier stellt sich also die Frage, wie eine auf Klimaschutz ausgerichtete Innovationspolitik gestaltet werden muss, um einerseits die notwendigen CO2-Einsparungen zu ermöglichen und andererseits die Leistungfähigkeit der deutschen Industrie zu befördern? Vor diesem Hintergrund widmet sich diese Studie zwei zentralen Fragestellungen: Wie laufen Klimaschutz-Innovationsprozesse ab? Wie können Klimaschutz-Innovationen befördert werden? Basierend auf einer konzeptionellen Klassifizierung von Klimaschutz-Innovationen, wurden eine Reihe von existierenden Klimaschutz-Innovationen, gerade aus der energieintensiven Industrie analysiert. Vier Fallbeispiele aus verschiedenen Sektoren (Aluminiumherstellung und -verarbeitung, Herstellung neuer Kraftstoffe sowie der Verzinkung) und verschiedenen Innovationstypen werden in der Studie ausführlich beschrieben. Dabei zeigt sich, dass sich Unternehmen nicht nur an aktuellen Rahmenbedingungen orientieren, sondern Innovationen - sowohl inkrementeller wie auch radikaler Natur- im Bereich Klimaschutz auch unter der Annahme dynamischer Entwicklungen von sich verstärkenden Klimaschutzrahmenbedingungen vorantreiben. Darüber hinaus waren an allen untersuchten Fällen auch externe Promotoren unterstützend tätig. Daher wurden die möglichen Rollen von Klimaschutz-Promotoren mit unterschiedlichen regionalen und inhaltlichen Schwerpunkten gezielt analysiert.

Um den ungebremst fortschreitenden Klimawandel zu begrenzen, ist eine stufenweise Dekarbonisierung des Energiesystems notwendig, die bereits bis zur Mitte dieses Jahrhunderts schon weitgehend erreicht sein muss. Neben Unsicherheiten gehen von der Energiewende gleichzeitig Investitionsimpulse für Innovationen aus, wobei Systeminnovationen eine zentrale Treiberfunktion zur Dekarbonisierung des Energiesystems einnehmen. Diese Arbeit fokussiert die Rolle von Innovationskaskaden in der Energiewende und analysiert die Überführung von Systeminnovationen in strategische Geschäftsmodellinnovationen vor dem Hintergrund der Frage, wie die Dekarbonisierung des Energiesystems für Unternehmen der Energiewirtschaft und THG-intensiven Industrie rentabel ausgestaltet werden kann. Die Dissertation leistet einen substanziellen Beitrag zur Entscheidungsfindung im strategischen (Innovations-)Management für Unternehmen der Energiewirtschaft und der THG-intensiven Sektoren - Bereiche, die von einem erheblichen Transformationsdruck gekennzeichnet sind. Insbesondere für Unternehmen, die bedingt durch den Wandel des Energiesystems großen Herausforderungen gegenüberstehen, leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Ableitung neuer, nachhaltiger und ökonomisch tragfähiger Geschäftsmodelle. Im Mittelpunkt stehen die Systeminnovationen Power-to-Gas (P2G) und Algae-to-X (A2X). Dabei wird der Begriff Algae-to-X erstmalig in die wissenschaftliche und praktische Diskussion eingeführt und konzeptionell fundiert. Mit einer ganzheitlichen Untersuchung der Innovationsprozesse, den damit verbundenen Chancen, Potenzialen, Unsicherheiten, Hemmnissen und visionären Zukunftsbildern von Power-to-Gas und Algae-to-X werden konkrete Handlungsansätze zur Förderung von Systeminnovationen und der Überführung in Geschäftsmodellinnovationen im window of opportunity der Energiewende herausgearbeitet. Diese Forschungsarbeit trägt zur Weiterentwicklung der wirtschafts-wissenschaftlichen Theoriebasis in den Disziplinen des strategischen Managements und des strategischen Innovationsmanagements bei: Aufbauend auf einer breiten und tiefgreifenden Analyse bestehender Ansätze wird die Bedeutung von Systeminnovationen und Geschäftsmodellinnovationen herausgestellt und die tragende Rolle des in der Theorie noch relativ jungen Konzepts der Innovationskaskaden für die Umsetzung des systemischen Transformationsprozesses der Energiewende theoretisch fundiert und empirisch gestützt. Hervorzuheben ist, dass die Unsicherheiten, die mit der Entwicklung von tragfähigen Geschäftsmodellinnovationen einhergehen, ökonomisch fundiert sind, in den Beispielen in Abhängigkeit des Neuigkeitsgrades und damit der Entwicklungsstufe der Innovationskaskade aber technologisch (A2X) bzw. regulatorisch (P2G) bedingt sind. Bei der Überführung von Systeminnovationen in strategische Geschäftsmodellinnovationen über die Ableitung von Innovationskaskaden stellt diese Arbeit zwei neue, theoretisch fundierte und empirisch überprüfte innovationsauslösende Stimuli vor: Die systeminduzierten Impulse des system-push und des system-pull.

Der heutige energetische Sanierungsbedarf des Gebäudebestands in Deutschland ist ein über Jahrzehnte qua irregeleiteter Auslegung produzierter. Inzwischen hat der technische Fortschritt erreicht, was zu erwarten war: Das Null-Energie-Haus, sogar das Plus-Energie-Haus sind heute möglich geworden. Beide sind auch "wirtschaftlich" - sofern man neu baut. Und selbstverständlich nur bei einem geklärten Verständnis von "wirtschaftlich", insbesondere im anstehenden Gebäude-Energie-Gesetz (GEG).

Die Digitalisierung ist längst gelebte Praxis. Jeden Tag werden Milliarden an "digitalen" Handlungen ausgeführt. Beispielsweise werden täglich 207 Mrd. E-Mails verschickt, 8,8 Mrd. YouTube-Videos angesehen und 36 Mio. Amazonkäufe getätigt. Dabei nimmt die Geschwindigkeit, mit der neue Anwendungen entwickelt und etabliert werden, kontinuierlich zu. Es stellt sich also die Frage, was im Energiesektor zu erwarten ist und wie die Entwicklung zielgerichtet genutzt werden kann.

On 26 January 2019, the Commission on Growth, Structural Change and Employment recommended that no more coal-fired power plants would be operated in Germany by 2038 at the latest. In this paper the Wuppertal Institute comments on the results of the Commission and makes recommendations for the current necessary steps for the climate and innovation policy in Europe, Germany and North Rhine-Westphalia.

The Paris Agreement introduces long-term strategies as an instrument to inform progressively more ambitious emission reduction objectives, while holding development goals paramount in the context of national circumstances. In the lead up to the twenty-first Conference of the Parties, the Deep Decarbonization Pathways Project developed mid-century low-emission pathways for 16 countries, based on an innovative pathway design framework. In this Perspective, we describe this framework and show how it can support the development of sectorally and technologically detailed, policy-relevant and country-driven strategies consistent with the Paris Agreement climate goal. We also discuss how this framework can be used to engage stakeholder input and buy-in; design implementation policy packages; reveal necessary technological, financial and institutional enabling conditions; and support global stocktaking and increasing of ambition.

Das Kopernikus-Projekt "ENavi" hat im Forschungsschwerpunkt "Transformation des Stromsystems" untersucht, wie der Stromsektor zur Erreichung der Klimaziele beitragen kann. Aktuell gilt es, den Kohleausstieg ökonomisch effizient und ökologisch zu organisieren. Seine Ergebnisse hat das Team der von der Bundesregierung eingesetzten Kommission für Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung ("Kohlekommission") präsentiert.

Virtuelle Kraftwerke (VKW) bieten die Möglichkeit, den steigenden Flexibilitätsbedarf des Stromsystems durch die Bündelung dezentraler Erzeugungsanlagen, Speicher und steuerbarer Verbraucher zu decken. Insbesondere die Hebung noch unerschlossener dezentraler Flexibilitätspotenziale auf Haushaltsebene, die durch die Digitalisierung und die Verfügbakeit smarter Technologien ermöglicht wird, eröffnet voraussichtlich zukünftige Geschäftsfelder. In diesem Artikel werden die zu erwartenden technologischen und ökonomischen Entwicklungen skizziert und darauf aufbauend ein Analyserahmen für Geschäftsmodelle Virtueller Kraftwerke vorgestellt.

Research on sustainability transitions has expanded rapidly in the last ten years, diversified in terms of topics and geographical applications, and deepened with respect to theories and methods. This article provides an extensive review and an updated research agenda for the field, classified into nine main themes: understanding transitions; power, agency and politics; governing transitions; civil society, culture and social movements; businesses and industries; transitions in practice and everyday life; geography of transitions; ethical aspects; and methodologies. The review shows that the scope of sustainability transitions research has broadened and connections to established disciplines have grown stronger. At the same time, we see that the grand challenges related to sustainability remain unsolved, calling for continued efforts and an acceleration of ongoing transitions. Transition studies can play a key role in this regard by creating new perspectives, approaches and understanding and helping to move society in the direction of sustainability.

Relevant aspects of the options and requirements for reducing and phasing out coal-fired power generation have been under debate for several years. This process has produced a range of strategies, analyses and arguments, outlining how coal use in the energy sector could be reduced and phased out in the planned time frame, and determining structural policy measures suitable to support this. This Coal Report studies the existing analyses and provides an overview of the state of debate. It is intended to provide information on facts and contexts, present the advantages and disadvantages of individual courses of action, and reveal the respective scientific backgrounds. It strives to take a scientific and independent approach, and present facts in concise language, making it easy to follow for readers who are not experts in the field, without excessive abridgements or provocative statements.

This study intends to provide a comprehensive overview of the water-energy nexus' relevance to the Iranian electricity sector, by illustrating key trends, analysing water-related challenges and identifying knowledge gaps. It summarises the results of a workshop, and a series of dialogues with Iranian energy and water experts, in which both the current situation and future water-related risks and impacts on the Iranian power sector were discussed. Based on those results, it highlights research needs and further options for scientific collaboration.

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.

The study analyses the country background, emissions trends, ongoing activities and barriers relating to the implementation of the Nationally Determined Contribution (NDC) of Morocco under the UNFCCC. A special emphasis is laid on further mitigation potentials in the fields of urban environment, the mineral sector and the transport sector. A chapter is dedicated to the relevance and perspectives of coal use.

The Ernst Strüngmann Forum seeks to link justice, sustainability, and diversity agendas. In support, this chapter discusses how linkages between these three concepts have formed and changed in the climate change discourse, particularly in light of the recent Paris Agreement. As the latest addition to the portfolio of international climate change agreements, the Paris Agreement establishes a landscape in which nation-states, subnational actors, and transnational networks will be able to reconfigure existing linkages between sustainability, diversity, and justice, and perhaps improve upon them. Here, three possible developments are identified which may substantially influence the reconfiguration process. Recognition is given to the sustainability and justice deficits that have plagued the "top-down" character of the international climate change discourse, and it is hypothesized that the Paris Agreement opens the door for "bottom-up" movements to claim a larger segment of climate change policy decision making and design. In turn, the "polycentric" landscape created by such "movement from below" appears to emphasize concepts such as inclusivity and transparency perhaps allowing for explicit climate justice commitments. Finally, to advance societal transformation and embrace diversity, it is hypothesized that the scientific endeavor needs to be transformed from a purely analytical pursuit to an effort that makes use of the wide range of scientific competences and provides support for transformative innovations to change unsustainable sociotechnical systems.

Im Herbst 2018 wird das neue Energieforschungsprogramm (EFP) der Bundesregierung verabschiedet. Das Forschungsprojekt "Technologien für die Energiewende", kurz TF_Energiewende, hat hierfür eine wesentliche wissenschaftliche Basis geliefert. Für 31 Technologiefelder, die mehrere Hundert Technologien umfassen, analysierten die Projektpartner das Innovations- und Marktpotenzial, bewerteten Chancen und Risiken sowie den möglichen Beitrag der Technologien zur Umsetzung der Energiewende und zeigten Forschungs- und Entwicklungsbedarf auf. Die nun veröffentlichten Ergebnisse dienen gleichzeitig als umfassendes Nachschlagewerk für Entscheider in Unternehmen, Forschungsabteilungen, Fördergeber und die interessierte Fachöffentlichkeit.

Was bedeutet "gerecht"? Der alte Begriff reicht von antiken Zweifeln am Recht des Stärkeren über neuzeitliche Gesellschaftsverträge bis hin zu Forderungen nach Menschenrechten für alle. In diesem Beitrag werden strukturelle Hintergründe des Gerechtigkeitsbegriffs betrachtet. Die Autorinnen skizzieren verschiedene Ebenen der Gerechtigkeit: Sie reichen von der individuellen Gerechtigkeit als Tugend, über die institutionelle Gerechtigkeit als Leitidee für Recht, Staat und Politik, bis hin zur globalen Gerechtigkeit als Orientierung für staatenübergreifende rechtliche und politische Regelungen.

In dem Forschungsprojekt "Technologien für die Energiewende" (TF_Energiewende) bewertet ein Konsortium von drei Verbundpartnern und zehn Technologiepartnern unter der Federführung des Wuppertal Instituts seit Herbst 2016 den mittelfristigen Forschungs- und Entwicklungsbedarf für die zentralen Technologien, die im Rahmen der Energiewende derzeit und zukünftig benötigt werden.

For many years, carbon capture and storage (CCS) has been discussed as a technology that may make a significant contribution to achieving major reductions in greenhouse gas emissions. At present, however, only two large-scale power plants capture a total of 2.4 Mt CO2/a. Several reasons are identified for this mismatch between expectations and realised deployment. Applying bibliographic coupling, the research front of CCS, understood to be published peer-reviewed papers, is explored to scrutinise whether the current research is sufficient to meet these problems. The analysis reveals that research is dominated by technical research (69%). Only 31% of papers address non-technical issues, particularly exploring public perception, policy, and regulation, providing a broader view on CCS implementation on the regional or national level, or using assessment frameworks. This shows that the research is advancing and attempting to meet the outlined problems, which are mainly non-technology related. In addition to strengthening this research, the proportion of papers that adopt a holistic approach may be increased in a bid to meet the challenges involved in transforming a complex energy system. It may also be useful to include a broad variety of stakeholders in research so as to provide a more resilient development of CCS deployment strategies.

Für die Energiewende in Deutschland ist zeitnah ein nennenswerter Ausbau der Stromnetze auf Transport- und Verteilnetzebene erforderlich. Mittel- bis langfristig werden für die Umstellung der Strom- und Energieversorgung auf erneuerbaren Energien (EE) zusätzlich große Speicherkapazitäten benötigt. Dabei sind kostengünstige und mit minimalen Energieverlusten verbundene Speicher- und Erzeugungstechnologien anzustreben. Lösungsansätze dafür werden bisher überwiegend auf der Stromseite diskutiert. Chancen, die sich aus der Kopplung von Strom- und Gasnetzen ergeben, werden kaum wahrgenommen. Das erhebliche Lösungspotential der vorhandenen Gasinfrastruktur und -Anwendungstechnologien mittels Power-to-Gas sowie die damit verbundenen Auswirkungen auf eine nachhaltige Gestaltung der Energiewende finden zu wenig Beachtung. Vor diesem Hintergrund hatte das Forschungsvorhaben "Integration fluktuierender erneuerbarer Energien durch konvergente Nutzung von Strom und Gasnetzen - Konvergenz Strom- und Gasnetze" zum Ziel, unter Berücksichtigung der Kopplung von Strom- und Gasnetzen, (1) die Potenziale zur Aufnahme, Speicherung und Verteilung von EE zu bestimmen, (2) die dynamischen Energieströme aus Angebot und Nachfrage in der gesamten Energieversorgungsstruktur zu modellieren, (3) die Kopplung volkswirtschaftlich zu analysieren und (4) Handlungsempfehlungen für den Ausbau der Netzinfrastrukturen und die Entwicklung eines zukünftigen Energiemarktes abzuleiten.

Im Vergleich zu den Jahrzehnten zuvor ist das Energiesystem heute durch eine hohe Dynamik gekennzeichnet und steht unter ständigem Veränderungsdruck. Im vorliegenden Artikel diskutieren die Autoren die Rolle der Digitalisierung in den derzeitigen Prozessen. Sie nutzen dafür die Mehr-Ebenen-Perspektive (Multi Level Perspective, MLP). Diese sieht Transformation als ein Zusammenspiel von externen und internen Faktoren an: Die äußeren übergeordneten Entwicklungen kreieren einen Veränderungsdruck auf das Regime von außen, welches infolgedessen aus der Balance geraten kann. Darüber hinaus eröffnen sich Möglichkeiten für zielgerichtete Veränderungen im System durch die erfolgreiche Etablierung von innovativen Ansätzen. Letzteres gilt gerade für die breiten Anwendungspotenziale der Digitalisierung. Die beiden Autoren zeichnen die Transformationsprozesse im Energiesektor seit Beginn der Liberalisierung nach und blicken anschließend auf die Herausforderungen in der jetzigen Phase der Energiewende - darunter die Systemintegration erneuerbarer Energien in das Stromsystem und die digitale Vernetzung. Der Artikel schließt ab mit einer Analyse externer und interner Faktoren, die eine Digitalisierung des Energiesektors weiter vorantreiben.

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 Politikbericht ist ein Ergebnis des Forschungsvorhabens "Technologien für die Energiewende", das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) als Teil des strategischen Leitprojekts "Trends und Perspektiven der Energieforschung" von 2016 bis 2018 gefördert wurde. Er enthält neben einer kurzen deutschen und englischen Einleitung vierseitige Zusammenfassungen zu jedem der 31 analysierten Technologiefelder und eine Kurzdarstellung der Bewertungsmethodik. Die Zusammenfassungen sind gegliedert nach Definition des Technologiefeldes, aktueller Stand der Technologie, ausgewählte Bewertungskriterien und F&E-Empfehlungen.

Access to clean and affordable modern energy services has been widely recognised as a significant factor for enabling social and economic development. Stand-alone systems and mini-grids are presumed to play an important role in the provision of sustainable energy to those people who currently lack access. Accordingly, an increasing number of small-scale energy projects are being implemented in developing countries and emerging economies. However, despite the large number of energy development projects, only limited evidence exists about the actual contribution they make to sustainable development. This paper addresses this research gap by providing a systematic assessment of three selected impact pathways based on the evaluation of over 30 small-scale sustainable energy projects. Applying a theory-based evaluation approach in the form of a contribution analysis, the aim of this research is to better understand if and how these types of technical interventions can create development outcomes and impacts. The results show that technological issues are often not the most decisive factor in achieving development effects, but that embedding the technology in a set of actions that address social, cultural, economic and environmental aspects is essential.

The Paris Agreement calls on all nations to pursue efforts to contribute to limiting the global temperature increase to 1.5 °C above pre-industrial levels. However, due to limited global, regional and country-specific analysis of highly ambitious GHG mitigation pathways, there is currently a lack of knowledge about the transformational changes needed in the coming decades to reach this target. Through a meta-analysis of mitigation scenarios for Germany, this article aims to contribute to an improved understanding of the changes needed in the energy system of an industrialized country. Differentiation among six key long-term energy system decarbonization strategies is suggested, and an analysis is presented of how these strategies will be pursued until 2050 in selected technologically detailed energy scenarios for Germany. The findings show, that certain strategies, including the widespread use of electricity-derived synthetic fuels in end-use sectors as well as behavioral changes, are typically applied to a greater extent in mitigation scenarios aiming at high GHG emission reductions compared to more moderate mitigation scenarios. The analysis also highlights that the pace of historical changes observed in Germany between 2000 and 2015 is clearly insufficient to adequately contribute to not only the 1.5 °C target, but also the 2 °C long-term global target.

The water-energy-food (WEF) nexus is increasingly recognised as a conceptual framework able to support the efficient implementation of the Sustainable Development Goals (SDGs). Despite growing attention paid to the WEF nexus, the role that renewable energies can play in addressing trade-offs and realising synergies has received limited attention. Until now, the focus of WEF nexus discussions and applications has mainly been on national or global levels, macro-level drivers, material flows and large infrastructure developments. This overlooks the fact that major nexus challenges are faced at local level. Aiming to address these knowledge gaps, the authors conduct a systematic analysis of the linkages between small-scale energy projects in developing countries and the food and water aspects of development. The analysis is based on empirical data from continuous process and impact evaluations complemented by secondary data and relevant literature. The study provides initial insights into how to identify interconnections and the potential benefits of integrating the nexus pillars into local level projects in the global south. The study identifies the complex links which exist between sustainable energy projects and the food and water sectors and highlights that these needs are currently not systematically integrated into project design or project evaluation. A more systematic approach, integrating the water and food pillars into energy planning at local level in the global south, is recommended to avoid trade-offs and enhance the development outcomes and impacts of energy projects.

There is an increasing pressure that enhanced and novel energy technologies are swiftly adopted by the market to ensure meeting the energy and climate targets. An important issue with such novel developments is their risk to be stuck in the "valley of death", i.e. that their transition to the market is delayed or unsuccessful. Publicly supported demonstration projects could help to bridge the valley of death by reducing barriers to the adoption caused by missing information and perceived risks. A challenge for technology demonstrations in the industrial context is their often high investments that are required to prove their real-world benefits. Given the magnitude of such investments, it becomes crucial that public funding focuses on the most promising demonstration proposals. Structured evaluation processes can help to facilitate the identification of promising proposals and to improve the quality and transparency of decisions. This paper deals with a corresponding multi-staged multi-criteria decision support system (DSS) suggested to the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy. It deals with the evaluation of demonstration proposals across three stages: The first stage represents a filtering stage to identify those proposals relevant for further considerations. The second stage comprises a multi-criteria scoring method drawing on an evaluation against nineteen criteria. The final third stage serves to critically review the need for public funding of well-scored proposals. This contribution outlines the development of the DSS and its design and thus provides insights on proposal evaluating in energy research.

Converting electricity into heat offers the opportunity to make of use large scales of renewable (surplus) energy in the long run in order to reduce shut-downs of renewable power plants and to substitute fossil fuels. Electrification seems to be also very promising for industrial heat applications, as it enables high process temperatures to be achieved in a tailor-made and efficient way and enables the utilisation of other energy sources like waste heat, geothermal or ambient heat (via heat pumps). This article analyses theoretical and technical electrification potentials of Steam Generation and Other Process Heat Generation in the following energy-intensive branches: iron & steel, non-ferrous metal, iron foundries, refineries, base chemicals, glass, cement clinker and paper industry in Germany. Literature research, expert interviews as well as own modelling were conducted to determine potentials and their implementation barriers. Based on these methods, market potential to electrify industrial steam generation was estimated. On the basis of two climate protection scenarios, the effects of both a monovalent and a hybrid industrial power-to-heat strategy were quantified with regard to greenhouse gas reduction and energy efficiency (primary energy saving). The pathway towards electrification will be reflected by criteria such as path dependency, dependency of infrastructure and system compatibility. Recommendations for research and development as well as policies are derived from the overall analysis. The article shows that electrification can be an important option to achieving high CO2-savings in the industrial heating sector in a long-term perspective. However, the scenario calculations show that electrification does not in itself guarantee reduction of greenhouse gases or savings of primary energy. To reach these goals, it is essential to further develop industrial heat pumps and to map electrification and further development of renewable energy (including infrastructure such as power networks and storage facilities) in a concerted strategy.

The Port of Rotterdam is an important industrial cluster mainly comprising of oil refining, chemical manufacturing and power and steam generation. In 2015, the area accounted for 18 % of the Netherlands' total CO2 emissions. The Port of Rotterdam Authority is aware that the port's economy is heavily exposed to future global and EU decarbonization policies, as the bulk of its activities focuses on trading, handling, converting and using fossil fuels. Based on a study for the Port Authority, our paper explores possible pathways of how the industrial cluster can keep its strong market position in Europe and still reduce its CO2 emissions by 98 % by 2050. The "Biomass and CCS" scenario assumes that large amounts of biomass can be supplied sustainably and will be used in the port for power generation as well as for feedstock for refineries and the chemical industry. Fischer-Tropsch fuel generation plays an important role in this scenario, allowing the port to become a key cluster for the production of synthetic fuels and feedstocks in Western Europe. The "Closed Carbon Cycle" scenario assumes that renewables-based electricity will be used at the port to supply heat and hydrogen for the synthetic generation of feedstock for the chemical industry. The carbon required for the chemicals will stem from recycled waste. Technologies particularly needed in this scenario are water electrolysis and gasification or pyrolysis to capture carbon from waste, as well as technologies for the production of base chemicals from syngas. The paper compares both scenarios with regard to their respective technological choices and infrastructural changes. The scenarios’ particular opportunities and challenges are also discussed. Using possible future pathways of a major European petrochemical cluster as an example, the paper illustrates options for deep decarbonisation of energy intensive industries in the EU and beyond.

Im Rahmen des Forschungsclusters "Transformation Industrieller Infrastrukturen" des Virtuellen Instituts "Transformation - Energiewende NRW" haben sich Helena Mölter, Georg Kobiela, Daniel Vallentin und Timon Wehnert vom Wuppertal Institut mit Formaten zur Unterstützung von Transformations- und Innovationsprozessen in Unternehmen beschäftigt. Die Energiewende stellt nicht nur eine Herausforderung für Unternehmen dar, sondern bietet auch die Möglichkeit, zu Vorreitern der Dekarbonisierung zu werden. CO2-arme Produkte, Produktionsprozesse und Geschäftsmodelle können die Konkurrenzfähigkeit stärken. Doch was können Unternehmen tun, um die notwendigen Innovationen - auch in Kooperationen mit anderen - voranzutreiben? Dieser Frage nehmen sich die Autorinnen und Autoren in ihrer Studie an.

Die Beteiligungslandschaft wird im Kontext nachhaltiger Entwicklung und in der Perspektive der Politischen Psychologie betrachtet. Ausgangspunkt sind Wechselwirkungen zwischen politisch vermittelter und in Verbindung mit Nachhaltigkeit besonders geforderter Partizipationsnotwendigkeit einerseits und individuell empfundenem Vertrauensverlust in die Fähigkeit der Politik zur Lösung von Umweltproblemen andererseits. Betrachtet werden Partizipationsmotive der Politik (z.B. Steigerung von Legitimität) und Partizipationsmotive von Bürgerinnen und Bürgern (z.B. die "echte" Chance auf Mitentscheidung, insbesondere bei Verfahren mit starkem Regionalbezug). Beide Motive sind eingebettet in eine weitgehend entscheidungsferne "Partizipationsarchitektur". Die Verfahren liegen überwiegend auf einer informativen und auf einer konsultativen Ebene. Auch zeigen sich Diskrepanzen auf der Ebene der politischen Aufforderungen zur Partizipation. Diese erfolgen eher, wenn es um Problemlösungen geht und eher nicht, wenn es um Investitionen und wirtschaftliche Gewinne geht. Intensiv werden partizipative Ansätze im Kontext von Klimaschutz und Energiewende verfolgt. Doch auch diese Partizipationsangebote gehen selten über die informative Ebene hinaus. Inhaltlich sind v.a. technische Lösungsansätze zur Reduktion der CO2-Emissionen fixiert worden, hingegen wurden politische wie soziale Lösungsansätze überwiegend ausgespart. Insgesamt besteht die Gefahr partizipativer Irritationen bis hin zu Erschöpfung, wenn Bürgerinnen und Bürger einerseits zur Beteiligung aufgefordert und aktiviert werden, andererseits aber erfahren, dass sie im politischen Geschehen wenig bewirken können.

The production of commodities by energy-intensive industry is responsible for 1/3 of annual global greenhouse gas (GHG) emissions. The climate goal of the Paris Agreement, to hold the increase in the global average temperature to well below 2 °C above pre-industrial levels while pursuing efforts to limit the temperature increase to 1.5 °C, requires global GHG emissions reach net-zero and probably negative by 2055-2080. Given the average economic lifetime of industrial facilities is 20 years or more, this indicates all new investment must be net-zero emitting by 2035-2060 or be compensated by negative emissions to guarantee GHG-neutrality. We argue, based on a sample portfolio of emerging and near-commercial technologies for each sector (largely based on zero carbon electricity & heat sources, biomass and carbon capture, and catalogued in an accompanying database), that reducing energy-intensive industrial GHG emissions to Paris Agreement compatible levels may not only be technically possible, but can be achieved with sufficient prioritization and policy effort. We then review policy options to drive innovation and investment in these technologies. From this we synthesize a preliminary integrated strategy for a managed transition with minimum stranded assets, unemployment, and social trauma that recognizes the competitive and globally traded nature of commodity production. The strategy includes: an initial policy commitment followed by a national and sectoral stakeholder driven pathway process to build commitment and identify opportunities based on local zero carbon resources; penetration of near-commercial technologies through increasing valuation of GHG material intensity through GHG pricing or flexible regulations with protection for competitiveness and against carbon leakage; research and demand support for the output of pilot plants, including some combination of guaranteed above-market prices that decline with output and an increasing requirement for low carbon inputs in government procurement; and finally, key supporting institutions.

Combined heat and power (CHP) production in buildings is one of the mitigation options available for achieving a considerable decrease in GHG emissions. Micro-CHP (mCHP) fuel cells are capable of cogenerating electricity and heat very efficiently on a decentralised basis. Although they offer clear environmental benefits and have the potential to create a systemic change in energy provision, the diffusion of mCHP fuel cells is rather slow. There are numerous potential drivers for the successful diffusion of fuel cell cogeneration units, but key economic actors are often unaware of them. This paper presents the results of a comprehensive analysis of barriers, drivers and business opportunities surrounding micro-CHP fuel-cell units (up to 5 kWel) in the German building market. Business opportunities have been identified based not only on quantitative data for drivers and barriers, but also on discussions with relevant stakeholders such as housing associations, which are key institutional demand-side actors. These business opportunities include fuel cell contracting as well as the development of a large lighthouse project to demonstrate the climate-neutral, efficient use of fuel cells in the residential building sector. The next step could involve the examination and development of more detailed options and business models. The approach and methods used in the survey may be applied on a larger scale and in other sectors.

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.

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.

Environmentally extended multiregional input-output (EE MRIO) tables have emerged as a key framework to provide a comprehensive description of the global economy and analyze its effects on the environment. Of the available EE MRIO databases, EXIOBASE stands out as a database compatible with the System of Environmental-Economic Accounting (SEEA) with a high sectorial detail matched with multiple social and environmental satellite accounts. In this paper, we present the latest developments realized with EXIOBASE 3 - a time series of EE MRIO tables ranging from 1995 to 2011 for 44 countries (28 EU member plus 16 major economies) and five rest of the world regions. EXIOBASE 3 builds upon the previous versions of EXIOBASE by using rectangular supply-use tables (SUTs) in a 163 industry by 200 products classification as the main building blocks. In order to capture structural changes, economic developments, as reported by national statistical agencies, were imposed on the available, disaggregated SUTs from EXIOBASE 2. These initial estimates were further refined by incorporating detailed data on energy, agricultural production, resource extraction, and bilateral trade. EXIOBASE 3 inherits the high level of environmental stressor detail from its precursor, with further improvement in the level of detail for resource extraction. To account for the expansion of the European Union (EU), EXIOBASE 3 was developed with the full EU28 country set (including the new member state Croatia). EXIOBASE 3 provides a unique tool for analyzing the dynamics of environmental pressures of economic activities over time.

The global energy system is undergoing a major transition, and in energy planning and decision-making across governments, industry and academia, models play a crucial role. Because of their policy relevance and contested nature, the transparency and open availability of energy models and data are of particular importance. Here we provide a practical how-to guide based on the collective experience of members of the Open Energy Modelling Initiative (Openmod). We discuss key steps to consider when opening code and data, including determining intellectual property ownership, choosing a licence and appropriate modelling languages, distributing code and data, and providing support and building communities. After illustrating these decisions with examples and lessons learned from the community, we conclude that even though individual researchers' choices are important, institutional changes are still also necessary for more openness and transparency in energy research.

Im Verkehrssektor sind die Emissionen in den vergangenen Jahren gestiegen statt gesunken. Schnelle Entscheidungen und innovative Mobilitätskonzepte sind notwendig, damit Städte klimafreundlicher werden können. Haben sich Kommunen aber einmal festgelegt, ist der Umstieg auf einen alternativen Ansatz mitunter schwierig und teuer - es können Pfadabhängigkeiten entstehen. Dabei weiß niemand derzeit genau, welche Technologien sich in den kommenden Jahrzehnten durchsetzen werden. Dies gilt gleichermaßen auch für zahlreiche Bereiche bei der Umsetzung der Energiewende. Die vorliegende Analyse des Akademienprojektes "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) zeigt Strategien für den Umgang mit Pfadabhängigkeiten auf und will damit Politikerinnen und Politiker in ihrem Entscheidungsprozess unterstützen. Die Autorinnen und Autoren erklären in der Analyse, wie die Entscheidungstheorie Kommunal- und Bundesspolitiker bei der Gestaltung eines zukunftsfähigen Mobilitätssystems und beim Umbau der Energieversorgung helfen kann. Am Beispiel des kommunalen Flottenumbaus wird verdeutlicht, wie sie Lösungen bewusst auswählen und dabei trotzdem flexibel bleiben können.

Eine besondere Herausforderung für die Wärmewende stellen leitungsgebundene Wärmeversorgungsstrukturen dar. Aufgrund ihrer hohen Kapitalbindung bei gleichzeitig hoher Lebensdauer müssen hier frühzeitig die richtigen Weichen in Richtung Energiewende gestellt werden. Eine Vielzahl von Akteuren, Stadtwerken und Energieversorgern, über Planer und Handwerker bis hin zur Immobilienwirtschaft stehen vor der Schwierigkeit, einen langfristig kompatiblen Pfad in Richtung Klimaschutz und Energiewende einzuleiten. Vor diesem Hintergrund sollen in diesem Artikel aus technologischer Sicht Optionen aus dem Themenfeld "LowEx und gekoppelte Wärmeversorgungsstrukturen" näher betrachtet werden.

Despite significant natural potential for renewable energy in Argentina and the political intention to generate 8% of electricity from renewable sources by 2017, by 2016 the share was only 1.95%. Although this aggregated picture appears unfavourable, several diverse initiatives promoting the development and application of decentralised renewable energy technologies are in place across the country. The aim of this study is to characterise those initiatives promoting decentralised renewable energy and to assess their potential role in inducing the wider transformation of the Argentinian energy system. To achieve this, we apply conceptualisations for the development of sociotechnical niches and use qualitative research techniques to characterise the sociotechnical dynamics of the decentralised renewable energy sector in Argentina. A niche in an advanced stage of development, in which lessons are systematically aggregated in networks, was identified and examples of generic lessons being used to frame new projects or programmes were also found. In addition to considering the internal niche development processes, we investigate how external factors affect the development of the niche. Finally, we suggest two possible development pathways by which the niche might exert stronger influence on the broader sustainability transformation of the Argentinian power system.

Understanding the diversifying role of civil society in Europe's sustainability pathway is a valid proposition both scientifically and socially. Civil society organisations already play a significant role in the reality of cities, what remains to be explored is the question: what is the role of civil society in the future sustainability of European cities? We first examine the novelty of new forms of civil society organization based on a thorough review of recent case studies of civil society initiatives for sustainable transitions across a diversity of European projects and an extensive literature review. We conceptualize a series of roles that civil society plays and the tensions they entail. We argue that, civil society initiatives can pioneer new social relations and practices therefore be an integral part of urban transformations and can fill the void left by a retreating welfare state, thereby safeguarding and servicing social needs but also backing up such a rolling back of the welfare state. It can act as a hidden innovator - contributing to sustainability but remaining disconnected from the wider society. Assuming each of these roles can have unintended effects, such as being proliferated by political agendas, which endanger its role and social mission, and can be peeled off to serve political agendas resulting in its disempowerment and over-exposure. We conclude with a series of implications for future research on the roles of civil society in urban sustainability transitions.

The concept of multiple (economic, ecological, social and political) crisis has arisen from recent tumultuous economic events. This paper uses a feminist perspective to present the concept as a crisis of regeneration of both nature and social reproduction. We intend to go beyond multiple crisis using the notion of a new social contract, to overcome this crisis in a transformative way towards sustainability. A feminist analysis of the concept of social contract is founded on the critique of domination and is based on Carole Pateman's, 1988 thesis that the modern social contract is characterized by a "separating inclusion" of women. It also refers to Val Plumwood's critique of the separated and autonomous self, which is part of all classical conceptions of social contract. We argue that overcoming the multiple crisis requires overcoming structures of separation and re-envisioning concepts of the individual, by discussing the German example of a "Social Contract for Sustainability" (2011). If the notion of social contract is to become a catalyst for transformation processes leading to sustainability, it cannot be overarching but has to be developed as a multitude of small new social and local contracts.

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.

We present an approach to simulate climate and energy policy for the EU, using a flexible and modular agent-based modelling approach and a toolbox, called the Energy Modelling Laboratory (EMLab). The paper shortly reviews core challenges and approaches for modelling climate and energy policy in light of the energy transition. Afterwards, we present an agent-based model of investment in power generation that has addressed a variety of European energy policy questions. We describe the development of a flexible model core as well as modules on carbon and renewables policies, capacity mechanisms, investment behaviour and representation of intermittent renewables. We present an overview of modelling results, ongoing projects, a case study on current reforms of the EU ETS, and we show their relevance in the EU context.

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.

There is significant potential for family farming to contribute to several dimensions of the Sustainable Development Goals adopted by the United Nations General Assembly in 2015. Our research aims to provide insights to help strengthen sustainable family farming. We focus on initiatives that have advanced sustainable family farming innovations in Colombia and analyse the factors and dynamics that have led to the limited penetration of those innovations across the country. To that aim, a transformative methodology is applied involving representatives of farmers' associations, supporting organisations and researchers from various disciplinary fields. We analyse the network of initiatives against the conceptual background of sociotechnical niches and identify a stable niche where generic lessons are being systematically identified and used to establish replication projects. However, this niche is still limited in its breadth, which results in a low capacity for expansion and a strong dependency on international donors for reproducing experiences. Specific recommendations are outlined for broadening the type of actors involved in the interpretation and dissemination of lessons from the niche. Moreover, we outline suggestions for further research and conceptualisation in two directions: for exploring effective ways of broadening the niche and translating niche lessons to state policies and for deepening the understanding of interactions between the niche and other levels.

Energy system optimization models (ESOMs) such as MARKAL/TIMES are used to support energy policy analysis worldwide. ESOMs cover the full life-cycle of fuels from extraction to end-use, including the associated direct emissions. Nevertheless, the life-cycle emissions of energy equipment and infrastructure are not modelled explicitly. This prevents analysis of questions relating to the relative importance of emissions associated with the build-up of infrastructure and other equipment required for decarbonization.

Die MENA-Region steht nicht nur vor erheblichen gesellschaftlichen Herausforderungen, sondern weist ebenfalls deutlichen Entwicklungsbedarf im Stromsystem auf und erfordert dessen nachhaltige Transformation. Durch einen möglichst hohen regionalen Verbleib der damit anfallenden Wertschöpfung könnten sich Chancen für Technologieausrüster ergeben. Allerdings herrscht im derzeitigen Marktstadium noch immer hohe Unsicherheit inwieweit zukünftig tatsächlich eine Marktentwicklung stattfindet. Vor diesem Hintergrund erfolgt die Entwicklung eines multikriteriellen Bewertungsrahmens für Investitionen in die lokale Produktion, wobei Aspekte der Transition-Forschung Anwendung finden.

Decarbonisation of energy systems requires deep structural change. The purpose of this research was to analyse the rates of change taking place in the energy systems of the European Union (EU), in the light of the EU's climate change mitigation objectives. Trends on indicators such as energy intensity and carbon intensity of energy were compared with decadal benchmarks derived from deep decarbonisation scenarios for the electricity, residential, transport, and industry sectors. The methodology applied provides a useful and informative approach to tracking decarbonisation of energy systems. The results show that the EU has made significant progress in decarbonising its energy systems. On a number of indicators assessed the results show that a significant acceleration from historical levels is required in order to reach the rates of change seen on the future benchmarks for deep decarbonisation. The methodology applied provides an example of how the research community and international organisations could complement the transparency mechanism developed by the Paris Agreement on climate change, to improve understanding of progress toward low-carbon energy systems.

Gut 40 Jahre währt bereits die Auseinandersetzung um den Stopp des menschgemachten Klimawandels. Angesichts dessen fragen sich manche Aktivisten, ob dieser "Kampf" um die klimapolitischen Reduktionsziele, insbesondere beim Verbrauch fossiler Energieträger, noch zu gewinnen sei. Die Klimaengagierten aller Länder haben sich zwar vereinigt, aber es handelt sich doch, des ausbleibenden Erfolgs wegen, um eine in Teilen depressionsgeneigte Gemeinschaft. Jeremy Leggett, Mitstreiter der ersten Stunde, will mit seinem aktuellen Buch "The Winning of the Carbon War" dagegen Hoffnung und Zuversicht verbreiten. Ein Erfolg sei möglich und bereits in Ansätzen absehbar. Seine Erfahrungsbasis: Zugänge, die sich aus dem facettenreichen, beruflichen Weg des Autors ergeben. Wer ist dieser Jeremy Leggett und worauf fußt seine Expertise?

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.

The future belongs to the youth, but do they really have a say in it? Learning processes with regard to a successful socio-ecological change must start in childhood and adolescence in order to succeed in social transformation. The youth cannot be a passive part in a changing society - they have to be actively included in its design. When allowed to participate, young people can make important and effective contributions - which should not be reduced to sub-projects and opportunity structures. In a socio-political context, participation means involvement, collaboration, and commitment. In the context of intra- and inter-generational equity, as the core part of sustainable development, participation strategies should be developed that allow for a permanent and purposeful involvement of children and adolescents. Participation of young people is an important and appropriate step in strengthening those who are so strongly affected by the planning processes but are otherwise powerless. A successful involvement and participation of non-professional actors requires a target group-oriented method, a supportive culture of participation, as well as clarity and decision latitude. Abiding by these rules leads to central results.

Diese Broschüre ist ein Produkt des Rahmenprogramms zur Umsetzung der Energiewende in den Kommunen des Ruhrgebiets: Die Auf­gabe des Projektes bestand darin auszuloten, in welcher Weise Kommunen ihre Handlungskapazitäten zur Umsetzung der Energiewende in der Region bewahren beziehungsweise perspektivisch erweitern können. Das Rahmenprogramm steuerte in seiner dreijährigen Projektlaufzeit (2013-2016) einen Beitrag zur Analyse der Handlungsfähigkeit von Kommunen im Ruhrgebiet zur Umsetzung der Energiewende bei und systematisierte bisherige Handlungsansätze in der Region. Es setzte an bestehenden Rahmenbedingungen an und versuchte, in Zusammenarbeit mit regionalen Akteurinnen und Akteuren künftige Handlungsansätze für eine langfristig angelegte Umsetzung der Energiewende in der Region zu identifizieren. Das vorliegende Dokument führt Ergebnisse des Pro­jektes zusammen und formuliert strategische Hinweise für die weitere Umsetzung der Energiewende im Ruhrgebiet.

Energy-intensive processing industries (EPIs) produce iron and steel, aluminum, chemicals, cement, glass, and paper and pulp and are responsible for a large share of global greenhouse gas emissions. To meet 2050 emission targets, an accelerated transition towards deep decarbonization is required in these industries. Insights from sociotechnical and innovation systems perspectives are needed to better understand how to steer and facilitate this transition process. The transitions literature has so far, however, not featured EPIs. This paper positions EPIs within the transitions literature by characterizing their sociotechnical and innovation systems in terms of industry structure, innovation strategies, networks, markets and governmental interventions. We subsequently explore how these characteristics may influence the transition to deep decarbonization and identify gaps in the literature from which we formulate an agenda for further transitions research on EPIs and consider policy implications. Furthering this research field would not only enrich discussions on policy for achieving deep decarbonization, but would also develop transitions theory since the distinctive EPI characteristics are likely to yield new patterns in transition dynamics.

Bei der Energiewende handelt es sich um einen komplexen Transformationsprozess, der nicht allein aus der nationalen Perspektive betrachtet werden kann. Er ist nicht vollständig unabhängig, sondern in einen Mehr-Ebenen-Prozess eingebunden. Es gilt entsprechend sowohl lokale als auch regionale, nationale, europäische und auch die internationalen Energiewendeprozesse und zugehörigen Rahmenbedingungen zu diskutieren und zu beachten. Es gilt aber auch, über den eigentlichen Energiebereich hinausgehende Trends in ihren Wechselwirkungen mit dem Energiesystem zu identifizieren und zu analysieren. Mit der Energiewende wird zudem eine Zielvielfalt angesprochen. Es geht über das Erreichen von Klimaschutzzielen hinaus um eine größere Vielfalt von gesellschaftlich-politischen Zielen. Der Transformationsprozess hat keine eindimensionale Zielorientierung, sondern muss in einer mehrdimensionalen Betrachtung analysiert werden.

The contribution of the EU bioeconomy to sustainable development depends on how it is implemented. A high innovation potential is accompanied by considerable risks, in particular regarding the exacerbation of global land use conflicts. This article argues that a systemic monitoring system capable of connecting human-environment interactions and multiple scales of analysis in a dynamic way is needed to ensure that the EU bioeconomy transition meets overarching goals, like the Sustainable Development Goals. The monitoring should be centered around a dashboard of key indicators and targets covering environmental, economic, and social aspects of the bioeconomy. With a focus on the land dimension, this article examines the strengths and weakness of different economic, environmental and integrated models and methods for monitoring and forecasting the development of the EU bioeconomy. The state of research on key indicators and targets, as well as research needs to integrate these aspects into existing modeling approaches, are assessed. The article concludes with key criteria for a systemic bioeconomy monitoring system.

Feedback devices can be used to inform households about their energy-consumption behavior. This may persuade them to practice energy conservation. The use of feedback devices can also - via word of mouth - spread among households and thereby support the spread of the incentivized behavior, e.g. energy-efficient heating behavior. This study investigates how to manage the impact of these environmental innovations via marketing. Marketing activities can support the diffusion of devices. This study aims to identify the most effective strategies of marketing feedback devices. We did this by adapting an agent-based model to simulate the roll-out of a novel feedback technology and heating behavior within households in a virtual city. The most promising marketing strategies were simulated and their impacts were analyzed. We found it particularly effective to lend out feedback devices to consumers, followed by leveraging the social influence of well-connected individuals, and giving away the first few feedback devices for free. Making households aware of the possibility of purchasing feedback devices was found to be least effective. However, making households aware proved to be most cost-efficient. This study shows that actively managing the roll-out of feedback devices can increase their impacts on energy-conservation both effectively and cost-efficiently.

On behalf of the Port of Rotterdam Authority, the Wuppertal Institute developed three possible pathways for a decarbonised port of Rotterdam until 2050. The port area is home to about 80 per cent of the Netherlands' petrochemical industry and significant power plant capacities. Consequently, the port of Rotterdam has the potential of being an international leader for the global energy transition, playing an important role when it comes to reducing CO2 emissions in order to deliver on the EU's long-term climate goals. The three decarbonisation scenarios all built on the increasing use of renewables (wind and solar power) and the adoption of the best available technologies (efficiency). The analysis focuses on power plants, refineries and the chemical industry, which together are responsible for more than 90 per cent of the port area's current CO2 emissions. The decarbonisation scenarios describe how CO2 emissions could be reduced by 75 to 98 per cent in 2050 (compared to 2015). Depending on the scenario, different mitigation strategies are relied upon, including electrification, closure of carbon cycles or carbon capture and storage (CCS). The study includes recommendations for local companies, the Port Authority as well as policy makers. In addition, the study includes a reference scenario, which makes it clear that a "business as usual" mentality will fall well short of contributing adequately to the EU's long-term climate goals.

Various electricity generation technologies using different primary energy sources are available. Many published studies compare the costs of these technologies. However, most of those studies only consider plant-level costs and do not fully take into account additional costs that societies may face in using these technologies. This article reviews the literature on the costs of electricity generation technologies, aiming to determine which types of costs are relevant from a societal point of view when comparing generation technologies. The paper categorises the relevant types of costs, differentiating between plant-level, system and external costs as the main categories. It discusses the relevance of each type of cost for each generation technology. The findings suggest that several low-carbon electricity generation technologies exhibit lower social costs per kWh than the currently dominant technologies using fossil fuels. More generally, the findings emphasise the importance of taking not only plant-level costs, but also system and external costs, into account when comparing electricity generation technologies from a societal point of view. The article intends to inform both policymakers and energy system modellers, the latter who may strive to include all relevant types of costs in their models.

Replacing traditional technologies by renewables can lead to an increase of emissions during early diffusion stages if the emissions avoided during the use phase are exceeded by those associated with the deployment of new units. Based on historical developments and on counterfactual scenarios in which we assume that selected renewable technologies did not diffuse, we conclude that onshore and offshore wind energy have had a positive contribution to climate change mitigation since the beginning of their diffusion in EU27. In contrast, photovoltaic panels did not pay off from an environmental standpoint until very recently, since the benefits expected at the individual plant level were offset until 2013 by the CO2 emissions related to the construction and deployment of the next generation of panels. Considering the varied energy mixes and penetration rates of renewable energies in different areas, several countries can experience similar time gaps between the installation of the first renewable power plants and the moment in which the emissions from their infrastructure are offset. The analysis demonstrates that the time-profile of renewable energy emissions can be relevant for target-setting and detailed policy design, particularly when renewable energy strategies are pursued in concert with carbon pricing through cap-and-trade systems.

Rather than examining aggregate emissions trends, this study delves deep into the dynamics affecting each sector of the EU energy system. It examines the structural changes taking place in power production, transport, buildings and industry, and benchmarks these with the changes required to reach the 2030 and 2050 targets. In so doing it aims to influence both the ambition and direction of future policy decisions, both at Member State and EU level. In order to assess the adequacy of the EU and its Member States policies with the 2030 and 2050 decarbonisation objectives, this study goes beyond the aggregate GHG emissions or energy use figures and analyse the underlying drivers of emission changes, following a sectoral approach (power generation, buildings, industry, and transport). Historical trends of emission drivers are compared with the required long-term deep decarbonisation pathways, which provide sectoral "benchmarks" or "corridors" against which to analyse the rate and direction of historical change for each Member State and the EU in aggregate. This approach allows the identification of the necessary structural changes in the energy system and policy interventions to reach deep decarbonisation, and therefore the comparison with the current policy programs at European and Member State level.

Schrumpfungsprozesse und die dadurch möglichen Veränderungen der städtischen Siedlungsstrukturen können als Potenzial gesehen werden, das Leitbild der Verkehrsvermeidung umzusetzen und auf diese Weise zum Klimaschutz beizutragen. Empirisch ist erwiesen, dass Einwohner kompakter Städte mit hoher Dichte und gemischter Nutzung verhältnismäßig kurze Wege bzw. Wegeketten zurücklegen und hier der Anteil des Umweltverbundes verhältnismäßig hoch ist. Allerdings sind empirische Analysen über Klimaschutzeffekte von Verkehrsvermeidung weniger eindeutig: Welche Klimaschutzpotenziale entfalten unterschiedliche siedlungsstrukturelle Entwicklungen in schrumpfenden Städten? Diese Frage wird am Fall der Stadt Wuppertal untersucht.

This JIKO Policy Paper analyses a series of very ambitious mitigation scenarios and complements this analysis with a review of several sectoral technology roadmaps. The results are quite clear: there is no reason to believe that international carbon trading will become obsolete any time soon. Whether or not international carbon trading is to play a role in international climate protection efforts is in the end not a physical or economic question, but a political one.

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".

This article reviews the literature on the past cost dynamics of various renewable, fossil fuel and nuclear electricity generation technologies. It identifies 10 different factors which have played key roles in influencing past cost developments according to the literature. These 10 factors are: deployment-induced learning, research, development and demonstration (RD&D)-induced learning, knowledge spillovers from other technologies, upsizing, economies of manufacturing scale, economies of project scale, changes in material and labour costs, changes in fuel costs, regulatory changes, and limits to the availability of suitable sites. The article summarises the relevant literature findings for each of these 10 factors and provides an overview indicating which factors have impacted on which generation technologies. The article also discusses the insights gained from the review for a better understanding of possible future cost developments of electricity generation technologies. Finally, future research needs, which may support a better understanding of past and future cost developments, are identified.

The Greens / European Free Alliance Group of the European Parliament contracted Wuppertal Institute in collaboration with Energiaklub to develop scientifically sound, comprehensive, alternative, and sustainable long term energy scenarios for Hungary, which cover potential development paths till 2030 and 2050. The scenarios developed deliver information about the costs and long-term effects of different energy choices for Hungary as well as credible information on potential benefits of greening the energy mix. As a result, the study aims to provide policy makers with better evidence for making informed, prudent and forward-thinking decisions in this field.

In recent years, a number of energy scenario studies which aim to advise policy makers on appropriate energy policy measures have been developed. These studies highlight changes required to achieve a future energy system that is in line with public policy goals such as reduced greenhouse gas emissions and an affordable energy supply. We argue that behavioural changes towards energy-sufficient lifestyles have considerable potential to contribute to public policy goals and may even be indispensable for achieving some of these goals. This potential should, therefore, be reflected in scenario studies aiming to provide comprehensive advice to policy makers. We analyse the role that energy-sufficient lifestyles play in prominent recent global energy scenario studies and find that these studies largely ignore the potential of possible behavioural changes towards energy-sufficient lifestyles. We also describe how such changes have been considered in several other scenario studies, in order to derive recommendations for the future development of global energy scenarios. We conclude that the inclusion of lifestyle changes in energy scenarios is both possible and useful. Based on our findings, we present some general advice for energy scenario developers on how to better integrate sufficiency into future energy scenario studies in a quantitative manner.

The need for deep decarbonisation in the energy intensive basic materials industry is increasingly recognised. In light of the vast future potential for renewable electricity the implications of electrifying the production of basic materials in the European Union is explored in a what-if thought-experiment. Production of steel, cement, glass, lime, petrochemicals, chlorine and ammonia required 125 TW-hours of electricity and 851 TW-hours of fossil fuels for energetic purposes and 671 TW-hours of fossil fuels as feedstock in 2010. The resulting carbon dioxide emissions were equivalent to 9% of total greenhouse gas emissions in EU28. A complete shift of the energy demand as well as the resource base of feedstocks to electricity would result in an electricity demand of 1713 TW-hours about 1200 TW-hours of which would be for producing hydrogen and hydrocarbons for feedstock and energy purposes. With increased material efficiency and some share of bio-based materials and biofuels the electricity demand can be much lower. Our analysis suggest that electrification of basic materials production is technically possible but could have major implications on how the industry and the electric systems interact. It also entails substantial changes in relative prices for electricity and hydrocarbon fuels.

One of the factors decelerating a further diffusion of the carbon capture and storage (CCS) technology is the public's negative perception of early pilot or demonstration activities in Germany as well as in other countries. This study examined the public perception of CCS in more detail by looking into different options within the CCS chain, i.e. for the three elements capture, transport and storage. This was analyzed using an experimental approach, realized in an online survey with a representative German sample of 1830 citizens. Each participant evaluated one of 18 different CCS scenarios created using three types of CO2 source (industry, biomass, coal), two transport options (pipeline vs. no specification), and three storage possibilities (saline aquifer, depleted gas field, enhanced gas recovery (EGR)). Overall, we found that the ratings of CCS were neutral on average. However, if the CO2 is produced by a biomass power plant or industry, CCS is rated more positively than in a scenario with a coal-fired power plant. The specifications of transport and storage interacted with each other such that scenarios including EGR or a depleted gas field without mentioning a pipeline were evaluated better than storing it in a saline aquifer or a depleted gas field and mentioning a pipeline as means of transport. Exploratory regression analyses indicate the high relevance of the respective CO2 source in general as well as the perceived importance of this source for Germany.

Eine nachhaltige Entwicklung der Städte, die sowohl den sozialen, ökologischen als auch den ökonomischen Ansprüche der Bewohner/-innen gerecht wird, ist offen für die Diskussion unterschiedlicher Konzepte und Strategien zur Bewältigung der großen Veränderungsprozesse in den nächsten Jahrzehnten. In Wuppertal treten Herausforderungen wie demographischer Wandel, wirtschaftliche und finanzielle Schwierigkeiten sowie Klimawandel schon heute gemeinsam auf. Der Handlungsdruck bietet die Chance, als "early adopter" neue Lösungswege zu gehen und bei erfolgreicher Umsetzung als Vorbild für andere Kommunen zu dienen. Im vorliegenden Papier wird die Nachhaltigkeitsstrategie Energiesuffizienz unter Anwendung verschiedener Konzepte des Transition-Ansatzes analysiert und anhand der Befragung von Expert(inn)en sowie lokalen Stakeholdern in der schrumpfenden Stadt Wuppertal untersucht. Die Analyse in Wuppertal zeigt unter anderem, dass sich die kommunale Ebene als Ansatzpunkt für die Untersuchung von Suffizienz im Bereich Personenverkehr und Raumwärmenachfrage von Haushalten eignet.

Die Energiewende stellt eine gesellschaftliche Herausforderung dar und bedarf neuer Arbeitskonzepte. Diese These vertreten Uta von Winterfeld und Adelheid Biesecker in ihrem Beitrag "Bitte zweimal wenden! - Die Transformation der Energie- und Arbeitswelt". Ausgehend davon, dass die Energiewende einer sozial-ökonomischen Revolution gleichkomme und die Geschichte der Energie eine Geschichte steigender Arbeitsproduktivität sei, weswegen regenerative Energiequellen wie Sonne und Wind die Entwicklung bedrohen und zu einer Rückkehr zu einer früheren zivilisatorischen Phase führen würden, zeigen die Autorinnen, dass man zu letzterer Einsicht nur dann gelangt, wenn man die Energiewende ohne die notwendige Arbeitswende betrachtet. Damit die Energiewende nicht nur gelingt, sondern auch wirtschaftlich und gesellschaftlich positiv verläuft, braucht es laut Autorinnen eine Neuorganisation von Energie und Arbeit.

Objective: The aim of the present article is to conduct an integrated assessment in order to explore whether CCS could be a viable technological option for significantly reducing future CO2 emissions in India. Methods: In this paper, an integrated approach covering five assessment dimensions is chosen. However, each dimension is investigated using specific methods (graphical abstract). Results: The most crucial precondition that must be met is a reliable storage capacity assessment based on site-specific geological data since only rough figures concerning the theoretical capacity exist at present. Our projection of different trends of coal-based power plant capacities up to 2050 ranges between 13 and 111 Gt of CO2 that may be captured from coal-fired power plants to be built by 2050. If very optimistic assumptions about the country's CO2 storage potential are applied, 75 Gt of CO2 could theoretically be stored as a result of matching these sources with suitable sinks. If a cautious approach is taken by considering the country's effective storage potential, only a fraction may potentially be sequestered. In practice, this potential will decrease further with the impact of technical, legal, economic and social acceptance factors. Further constraints may be the delayed commercial availability of CCS in India, a significant barrier to achieving the economic viability of CCS, an expected net maximum reduction rate of the power plant’s greenhouse gas emissions of 71-74%, an increase of most other environmental and social impacts, and a lack of governmental, industrial or societal CCS advocates. Conclusion and practice implications: Several preconditions need to be fulfilled if CCS is to play a future role in reducing CO2 emissions in India, the most crucial one being to determine reliable storage capacity figures. In order to overcome these barriers, the industrialised world would need to make a stronger commitment in terms of CCS technology demonstration, cooperation and transfer to emerging economies like India. The integrated assessment might also be extended by a comparison with other low-carbon technology options to draw fully valid conclusions on the most suitable solution for a sustainable future energy supply in India.

Die Wärmewende ist als Teil der Energiewende ein gesellschaftliches Großprojekt. Für eine erfolgreiche Umsetzung benötigt die Wärmewende im Vergleich zur Stromwende vielfältigere und differenziertere Handlungsmechanismen. Es geht dabei nicht nur um den Ersatz fossiler Energieträger im Bereich der Wärmeversorgung durch regenerative Quellen, sondern vielmehr um einen systemischen Ansatz, der zudem eine stringente Forcierung von Energieeffizienzmaßnahmen, eine optimierte Verzahnung von Strom- und Wärmesystemen sowie eine zielgruppenspezifische Adressierung und Sensibilisierung von Akteursgruppen (hier: Kommunen, Privathaushalte, Industrie, GHD) erforderlich macht.

Die Transformation des Energieversorgungssystems zu einer dekarbonisierten Energiebereitstellung bedingt ein koordiniertes Zusammenspiel der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr. Dabei ist die Kopplung des Stromsektors mit dem Wärmesektor eine der entscheidenden Maßnahmen bei der Transformation. Die Aufnahme von Wind- und Sonnenenergie in das Netz kann durch genaue Einspeiseprognosen optimiert werden, die Kopplung zum Wärmesektor mittels Wärmepumpen und Power-to-Heat (Heizstab) ermöglicht die weitere Flexibilisierung der Nachfrageseite. Diese Interaktion wird durch intelligente Lösungen der Systemtechnik für das Energie- und Netzmanagement ermöglicht. Die Entwicklung von entsprechenden Anreizsystemen, Marktmechanismen und Geschäftsmodellen ist ebenfalls erforderlich, um diese Kopplung auch wirtschaftlich erfolgreich zu gestalten. Der Beitrag stellt das im Forschungsvorhaben "Interaktion EE-Strom, Wärme und Verkehr" erstellte 80-Prozent-Szenario für das Jahr 2050 vor und zeigt anhand von Beispielen zukünftige Anforderungen und Entwicklungen zu dieser Thematik auf.

Als Beitrag zum globalen Klimaschutz soll die Stromversorgung in Deutschland überwiegend auf erneuerbare Energien umgestellt werden. Die vorliegende Analyse zeigt Möglichkeiten auf, wie das System gestaltet werden kann. Mehr als 100 Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft haben ihre Expertise eingebracht.

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.

Will climate change stay below the 2 degree target in the 21st century on the basis of the COP 21 results? Looking into challenges and opportunities, this paper answers: To stay below the global 2dt is neither a real choice for the world society nor for businesses and civil societies in specific countries. It is a global guideline, scientifically developed for global negotiations, which should be broken down to national interests and actors. Key questions concerning the energy sector from the perspective of national interests are how to create and sustain a momentum for the inevitable energy transition, how to encourage disruptive innovations, avoid lock in effects, enable rapid deployment of energy efficiency and renewable energies etc. Or in other words: how to get to a competitive, economically benign, inclusive, low carbon and risk minimising energy system. With this background the paper argues that "burden sharing" is a misleading perception of strong climate mitigation strategies. It is more realistic to talk about "benefit sharing", using the monetary benefits and co-benefits of climate mitigation (e.g. energy cost savings, revenues from CO2-tax or emission trading systems) to help vulnerable national and international actors to adapt to the unavoidable climate risks. It has to be demonstrated on country level that the technologies and policy mix of strong climate mitigation and risk-minimising actions are indeed "benefit sharing" strategies which should be chosen anyhow, even if there was no climate change. For China and Germany this paper includes basic findings supporting this view.