Zukünftige Energie- und Industriesysteme
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.
Das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) verlangt mit Bezug auf das Abfallvermeidungsprogramm (AVP) die Benennung zweckmäßiger Maßstäbe für Abfallvermeidungsmaßnahmen (AVM), anhand derer die Fortschritte bei der Entkopplung der mit der Abfallerzeugung verbundenen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt vom Wirtschaftswachstum erfasst werden können. Das AVP benennt mögliche Indikatoren, allerdings ist unklar, inwieweit diese das Entstehen von Abfällen darstellen oder die Effekte von AVM abbilden können. Mögliche Bewertungsmaßstäbe für die Messung des Abfallvermeidungserfolges wurden analysiert, auf ihre Eignung geprüft und ein Set an Indikatoren erarbeitet, um eine kontinuierliche Messung des Erfolges von AVM zu ermöglichen.
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.
The maritime part of all transport via the port of Rotterdam is linked to the brunt of all CO2 emissions (87 %) the port can potentially influence. This report aims to quantitatively grasp the maritime transport of the Port of Rotterdam, in terms of ships, total tonnages, energy consumption and CO2 emissions in respect to types of cargo and regions.
In the first and broad part of the report, the emissions and energy demands of sailing ships are assessed. Emissions and energy demand for the port itself are subject of a separate part at the end.
Germany and Japan have both gained substantial experience with hydrogen production and applications, albeit with focus on different sectors. They also share similar drivers for hydrogen development and, of course, similar technical and economic opportunities and challenges. However, there also are relevant differences in the policy priorities and approaches.
Notwithstanding differing emphases and patterns, the two countries share three main drivers for hydrogen development and deployment: climate mitigation and other environmental goals, energy supply diversification, and technological leadership. In this context, hydrogen has been identified by the German and the Japanese governments during the Energy Policy Dialogue as having potential for closer cooperation.
The authors of this study provide an overview of demand-side deployment by sector (residential, transport, industry, power generation and power-to-x) for both countries, as well as of their hydrogen policy debates, key institutions, R&D programs and demonstration projects. They also present a short survey on relevant international platforms and initiatives in which Japan and Germany participate.
On the basis of a meta-analysis of the role of hydrogen in 18 long-term energy system scenarios for Germany and 12 scenarios for Japan, this study draws conclusions on the possible role of hydrogen in the long term energy policy debates of both countries. Subsequently, the authors discuss sustainability criteria and certification schemes for clean hydrogen, compare the greenhouse gas intensity of different hydrogen supply chains and provide a data-based analysis to identify countries which could become important suppliers of clean hydrogen.
Auch der Verkehr muss zukünftig seine Beiträge zur klimapolitisch gebotenen Dekarbonisierung von Wirtschaft und Gesellschaft leisten. Dabei rücken insbesondere Segmente in den Fokus der Aufmerksamkeit, die sich durch ein besonders stark ausgeprägtes Wachstum auszeichnen. Dies trifft insbesondere für den Versandhandel und den Paketversand zu. Eine klimapolitisch bedeutsame Frage ist hierbei, wie sich das Wachstum des Versandhandels in einer Einkaufsverkehr und Güterverkehr integrierenden Gesamtbilanz auf die verkehrlich bedingten Emissionen von Klimagasen auswirkt. Welche Faktoren begünstigen eher höhere und welche geringere Emissionen? Wie wirken aktuelle Trends? Wie lassen sich diese Faktoren in einer Weise steuern, dass hieraus Beiträge zur Dekarbonisierung erwachsen können? Welche Akteure sind dabei jeweils besonders relevant?
Die vorliegende explorative Studie versucht auf einige dieser Fragen Antworten zu geben. Für die Beantwortung der genannten Fragen geht es zunächst darum, die Treiber des Wachstums im Versandhandel hinsichtlich ihrer Bedeutung zutreffend einzuschätzen. Untersucht wird dazu deskriptiv die Entwicklungsdynamik von Versandhandel und Paketversand. Zudem werden die hauptsächlichen Determinanten der Klimawirkungen von Versandhandel und Einkauf im stationären Einzelhandel identifiziert.
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.
