ALBERT

Beschreibung: Die Produktion von Biokraftstoffen ist wegen der Konkurrenz mit der Lebensmittelproduktion ein weltweit umstrittenes Thema. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einer Pflanze, die giftig ist, und daher bei der Biokraftstoff-Produktion nicht in Konkurrenz mit der Lebensmittelproduktion tritt. Der Name der Pflanze ist Jatropha curcas und sie ist unter anderem in Südamerika heimisch. Die Autorin hat eine Methode zur Abschätzung des Anbaupotenzials von J. curcas entwickelt, die auf einer ArcGIS-Datenbank, internationalen Anbau-Erfahrungen und einer Studie der bolivianischen Regierung und dem Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen beruht. Die vorliegende Untersuchung ist eine Fall-Studie zur möglichen Biokraftstoff-Produktion aus J. curcas in einer Region in Bolivien. Im Untersuchungsgebiet El Gran Chaco im Departamento Santa Cruz sind rund 7 Mio. ha Boden fortgeschritten erodiert, dies entspricht 86 % der Gesamtoberfläche des Untersuchungsgebiets. Zugleich ist das Untersuchungsgebiet durch niedrigen Niederschlag, Dürre-Anfälligkeit, trockene Luft, und Nährstoffarmut charakterisiert. Neben der Bestimmung des J. curcas Anbaupotenzials im Untersuchungsgebiet werden auch die Auswirkungen des Anbaus präsentiert. Es werden Handlungsempfehlungen zu einer nachhaltigen Biodieselproduktion im industriellen Maßstab für Regierung, Bauern und Investoren vorgenommen. Dabei werden ökologische und sozioökonomische Kriterien berücksichtigt. Die Arbeit kommt zu dem Ergebnis, dass für Länder wie Bolivien mit entsprechenden klimatischen Bedingungen, genügend Ackerfläche, geringer Bevölkerungsdichte und ausreichender Flächen-Verfügbarkeit sowie Anfälligkeit für Krisen wie Nahrungsmittel- und Energieknappheit, der Anbau von Biokraftstoffpflanzen ein Beitrag für wirtschaftliches Wachstum sein und auch regionale Probleme wie den steigenden Diesel-Importbedarf (teilweise) lösen kann.

Beschreibung: Die EnEV ist eine Vorgabe, welche die alternativen Optionen zur Bestimmung des Energiebedarfs und seiner unterschiedlichen Deckungsoptionen mittels einer Metrik, dem ausgelösten Primärenergiebedarf - die Intention gemäß EPBD - bzw. dem ausgelösten nicht-erneuerbaren Energiebedarf - so die EnEV-Adaptation -, vergleichbar macht. Sie normiert somit ein Wettbewerbsverhältnis zwischen Optionen. Die beiden herausgestellten Entscheidungen, die EnEV-Adaptation und die Entscheidung, den Primärenergiefaktor PEFne gegen Null konvergieren zu lassen, verändern somit Wettbewerbsverhältnisse. Der Diskussionsbeitrag geht den damit im Zusammenhang stehenden Fragen nach.

Beschreibung: Ein Gebäude ist, ökonomisch gesehen, eine Investition. Seine Besonderheit unter den Investitionen ist die extrem lange Abschreibungszeit - schon steuerlich liegt die bei 50 Jahren. Die wirkliche Nutzungszeit währt weit länger.

Beschreibung: 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.

Beschreibung: In der Dissertation wird eine Methodik entwickelt, welche die Berechnung des Redispatcheinsatzes im deutschen Übertragungsnetz ermöglicht. Dabei wird die Auswirkungen einer Integration der Flexibilität aus dezentralen Anlagen in das elektrische Energiesystem dargestellt. Durch die Integration von dezentralen Flexibilitäten können geringere Brennstoff- und CO2-Zertifikatskosten bei relativ konstanten CO2-Emissionen erreicht werden. Bei einem Redispatcheinsatz, welcher die Leistungserhöhung aus konventionellen thermischen Kraftwerken weitgehend vermeidet, kann bei der Berücksichtigung dezentraler Flexibilitäten bis zu 99 Prozent der benötigten Redispatcherhöhung aus konventionellen Kraftwerken mit Hilfe dezentraler Alternativen ersetzt werden. Diese Übernahme der Redispatchaufgaben durch dezentrale Anlagen ist allerdings mit einer signifikanten Erhöhung der Redispatchkosten verbunden.

Beschreibung: Was hat Design mit Umwelt und Nachhaltigkeit zu tun? Die globale Erwärmung und der Klimawandel lassen sich auf verschiedene Ursachen zurückführen. Design, das die Umwelt außen vor lässt, ist einer der Gründe. Viele Produkte und Dienstleistungen verbrauchen nämlich viel Energie und Ressourcen haben auch eine hohe soziale Relevanz - sie sorgen beispielsweise für Teilhabe oder Exklusion. Wie eine Transformation hin zu mehr Nachhaltigkeit in diesem Bereich besser gelingt, fasst der neue "Transition Design Guide" des Wuppertal Instituts und der Folkwang Universität der Künste in Kooperation mit der ecosign - Akademie für Gestaltung Köln und der Bergischen Universität Wuppertal zusammen. Der Leitfaden gibt interessierten Gestaltenden, Entwickelnden, Transformatorinnen und Transformatoren sowie Forschenden in Universitäten, Unternehmen und Kommunen 16 Praxis-Werkzeuge an die Hand, um Produkte, Dienstleistungen, soziale Räume oder andere Erfahrungswelten nachhaltiger und umweltbewusster zu entwerfen. Anhand der Arbeitsblätter lassen sich gestalterische Ideen und Konzepte auf ihre Nachhaltigkeitspotenziale untersuchen und weiterentwickeln. Nachhaltigkeitsaspekte werden dabei mit den Methoden und Arbeitsschritten eines klassischen Designprozesses zusammengeführt. Ausführliche Hintergrundinformationen ergänzen die Themen der Tools inhaltlich.

Beschreibung: Poor sustainability and increasing economic shortcomings in fossil raw material use besides further technical developments of substitutes lead to a growing potential for CO2-utilisation. Hence, we balanced CO2-based methane and methanol production in a life cycle assessment and identified CO2-utilisation as a greenhouse gas saving method. However, it requires a lot of renewable energy.

Beschreibung: Die Technologie der CO2-Abtrennung und -Speicherung (CCS) sowie die CO2-Nutzung (CCR) wird in diesem Fachbuch umfassend und aus unterschiedlicher Perspektive beleuchtet. Experten aus Forschung und Industrie stellen die CCS- und CCR-Technologie auf Basis der naturwissenschaftlichen und technischen Grundlagen vor und legen den Stand der Technik dar. Sie vergleichen Energiebilanzen für verschiedene Techniken und diskutieren rechtliche, wirtschaftliche und gesellschaftspolitische Aspekte. In Szenarioanalysen zeigen sie den möglichen zukünftigen Beitrag der Technologien auf und stellen die Sichtweisen der verschiedenen Stakeholder-Gruppen vor. Die Autoren haben den Anspruch, wertfrei zu informieren. Dabei legen sie die Kriterien für die Bewertung der einzelnen Sichtweisen offen.

Beschreibung: Als eine der energieintensivsten Branchen wird auch von der Stahlindustrie ein Beitrag zum Klimaschutz erwartet. Da die bestehenden kohlebasierten Verfahren der Stahlerzeugung kaum noch Verbesserungspotential besitzen, kann langfristig nur über neue Verfahren ein großer CO2-Minderungseffekt erzielt werden. Die vorliegende Arbeit bewertet drei innovative Verfahren der Stahlerzeugung im Vergleich zur etablierten Hochofenroute. Die vergleichende Bewertung schließt nicht nur technische und betriebswirtschaftliche Aspekte, sondern auch gesellschaftliche, sicherheitstechnische und ökologische Aspekte mit ein und soll so eine ganzheitliche Einschätzung der neuartigen Verfahren ermöglichen. Die untersuchten Verfahren sind die Hochofenroute in Kombination mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS), die Wasserstoff-Direktreduktion und die Eisenerzelektrolyse. Die ganzheitliche Bewertung der drei Verfahren zeigt eine kläre Präferenz für die Wasserstoff-Direktreduktion als Zukunftsverfahren am Standort Deutschland, knapp gefolgt von der Eisenerzelektrolyse. Unter Verwendung dieser innovativen Methode könnte auch langfristig Primärstahl zu wettbewerbsfähigen Konditionen am Standort Deutschland produziert werden. Spätestens ab 2050 werden politische Rahmenbedingungen, steigende Preise für fossile Energieträger und Rohstoffe, sowie ansteigende Kosten für CO2-Emissionen voraussichtlich dafür gesorgt haben, dass die konventionellen Verfahren der Stahlerzeugung unattraktiv werden. Wichtige Voraussetzungen für die rechtzeitige Einphasung der neuen Verfahren sind eine konsequente Umsetzung der Energiewende und international verbindliche Klimaschutzziele sowie damit korrespondierende Anreizmechanismen.

Beschreibung: Rund ein Drittel der weltweiten energiebezogenen CO2-Emissionen sind auf den Verbrauch durch Gebäude zurückzuführen. Ohne eine sogenannte Gebäudewende sind die notwendigen CO2-Einsparungen nicht zu ereichen. Eine Internetplattform bündelt das weit verstreute Wissen zu diesem Thema und bietet Orientierung.

Beschreibung: 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.

Beschreibung: Aufgrund der perspektivisch insbesondere mit dem benötigten weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien verbundenen weiter zunehmenden Auswirkungen der Energiesystemtransformation auf Landschaft und Ökosysteme erscheint es angemessen, dass Politik und Gesellschaft die Naturverträglichkeit der Energiewende bzw. ihrer konkreten Ausgestaltung stärker in den Blick nehmen als bisher. Denn eine angemessene Berücksichtigung und darauf aufbauende weitest mögliche Minderung der negativen Einflüsse von Energiewende-Maßnahmen auf die Natur ist aus verschiedenen Gründen von Bedeutung: Zum einen ist die gesellschaftliche Akzeptanz für das Gelingen der Energiewende entscheidend und eine weitgehend naturverträgliche Ausgestaltung der Energiewende kann diese Akzeptanz befördern. Zum anderen sind intakte Ökosysteme für das menschliche Wohlergehen von hoher Bedeutung und es kann darüberhinaus argumentiert werden, dass ihnen unabhängig vom Wert für den Menschen auch ein intrinsischer Wert zugesprochen werden sollte. (Zusätzliche) Ökosystemstörungen sollten folglich so weit wie möglich vermieden werden. Vor diesem Hintergrund hat der Naturschutzbund Deutschland e.V. das Wuppertal Institut beauftragt, in dem vorliegenden Bericht mögliche Maßnahmen zu identifizieren und zu beschreiben, die sowohl wesentliche Beiträge zur Erreichung der Ziele der Energiewende leisten können, deren Umsetzung gleichzeitig aber nach derzeitigem Wissensstand keine oder nur geringe negative Auswirkungen auf die Natur hätte. Der Bericht soll dabei helfen, die Aufmerksamkeit auf gegenwärtig nicht ausgeschöpfte, von der Energiepolitik und auch von vielen vorliegenden Energiewende-Studien nicht oder wenig beachtete aber wahrscheinlich naturschutzgerechtere Klimaschutzoptionen zu richten und diese Optionen besser zu verstehen.

Beschreibung: 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.

Beschreibung: Auf dem Weg vom Energierohstoff zum Endnutzer entstehen Energieverluste durch Transport, Aufbereitung und Umwandlung, die dazu führen, dass der Primärenergieträger, also der Energierohstoff, nur mit einem bestimmten Nutzungsgrad in einen Endenergieträger (vom Endkunden eingekauften Energieträger für die Nutzung im Gebäude) umgewandelt wird. Der Kehrwert dieses Nutzungsgrades heißt "Primärenergiefaktor". Je größer der Primärenergiefaktor, desto größer die Verluste der Bereitstellung.

Beschreibung: Im Auftrag des Bundesforschungsministeriums hat das Wuppertal Institut eine Studie zur systemischen Betrachtung und Modellierung der Bioökonomie erstellt. Sie zeigt Wege auf, die komplexen sozio-ökonomischen Zusammenhänge und Umweltauswirkungen der Bioökonomie zu erfassen und soll als Grundlage für den Aufbau eines kontinuierlichen Monitorings dienen. Die Autor(inn)en erfassten Indikatoren und Modellierungsmethoden mit Bezug zur Bioökonomie und weisen auf bestehende Lücken hin: Diese finden sich vor allem bei der Erfassung neuer technologiegetriebener Sektoren, der systemischen Betrachtung eines nachhaltigen Konsums und bei der Modellierung der Zusammenhänge zwischen Innovationen, Wirtschaftswachstum und Ressourcenverbrauch (insbesondere die Landnutzung). Zur Umsetzung eines systemischen Monitorings empfiehlt die Studie das folgende Vorgehen: Unter Zuhilfenahme des DPSIR-Konzeptes (Analyse von Wirkungsbeziehungen nach Driving forces, Pressures, States, Impacts und Responses) sollten Schlüsselindikatoren und Nachhaltigkeitsziele in einem Indikatoren-"Dashboard" zusammengeführt werden. Benötigt wird zudem ein Werkzeugkasten von Methoden, der vor allem integrierte Analyse- und Bewertungsmodelle sowie ein systemisch konzipiertes Metamodell umfasst.

Beschreibung: Im Rahmen einer strategischen Partnerschaft zwischen Deutschland und Brasilien verfolgt die Zusammenarbeit für Nachhaltige Entwicklung (ZnE) das beidseitige Interesse, die Klima- und Biodiversitätsziele Brasiliens zu erreichen. Die Schwerpunkte der deutsch-brasilianischen Zusammenarbeit liegen auf den Bereichen Schutz und nachhaltige Nutzung der brasilianischen Tropenwälder und Erneuerbaren Energien und Energieeffizienz. Im Schwerpunkt Energie kooperieren GIZ und KfW im Auftrag des BMZ seit 2009 mit brasilianischen Partnern. Die Zusammenarbeit beruht hierbei auf zentralen Hypothesen bezüglich zu erwartender Wirkungen im Hinblick auf die brasilianische Energiematrix, die Reduktion von Treibhausgasemissionen, die Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen für erneuerbare Energien und Energieeffizienz, sowie die Entstehung neuer Märkte. Ziel ist, mit den von deutscher Seite eingesetzten Ressourcen einen höchstmöglichen Mehrwert in den Bereichen Klimaschutz und Biodiversität zu erreichen. Ein zusätzlicher Aspekt der Zusammenarbeit ist die Förderung neuer Märkte für international wettbewerbsfähige Zweige der deutschen und europäischen Wirtschaft. Inwieweit die unternommenen Maßnahmen zu den erwarteten Wirkungen beitragen, und wie sie weiterentwickelt werden könnten, wurde im Rahmen dieser Studie in Zusammenarbeit mit dem brasilianischen Partnerinstitut COPPE der Universität Rio de Janeiro anhand von ausgewählten Projekten aus verschiedenen Technologiebereichen untersucht. Diese Studie dient neben der kritischen Betrachtung von abgeschlossenen und laufenden Vorhaben der ZnE auch der künftigen strategischen Ausrichtung der technischen und finanziellen Zusammenarbeit zwischen Deutschland und Brasilien.

Beschreibung: Zentrale Anforderungsgröße der gegenwärtigen Energieeinsparverordnung (EnEV) ist der Primärenergiebedarf, der mit Hilfe von energieträgerspezifischen Primärenergiefaktoren (PEF) aus dem Endenergiebedarf bzw. Endenergieverbrauch errechnet wird. Der PEF ist jedoch in vielen Fällen kein geeignetes Maß zur Bestimmung der Treibhausgas-Emissionen eines Heizungssystems oder eines Endenergieträgers und übt somit in Bezug auf den Klimaschutz nur eine bedingte Lenkungswirkung aus. Des Weiteren verlieren sehr niedrige nicht-erneuerbare Primärenergiefaktoren (PEFne) ihre Steuerungswirkung hin zu energieeffizienten Gebäuden und vernachlässigen andere wichtige Aspekte wie z. B. die Ressourcenverfügbarkeit von Energieträgern. Ein Forschungskonsortium aus ITG, ifeu und Wuppertal Institut hat daher ein Überblickspapier zur möglichen Weiterentwicklung der Primärenergiefaktoren unter Einbeziehung der Treibhausgas-Emissionen erstellt. Darin werden wesentliche Defizite der bisherigen Lösung aufgezeigt und mehrere Vorschläge für eine Weiterentwicklung unter Berücksichtigung der CO2-Äquivalent-Emissionen erarbeitet. Der Projektbericht baut auf der dem Diskussionspapier "Konsistenz und Aussagefähigkeit der Primärenergie-Faktoren für Endenergieträger im Rahmen der EnEV" des Wuppertal Instituts auf und macht mehrere alternative und konkrete Vorschläge, wie die darin identifizierten Probleme durch eine Anpassung des PEFs behoben werden können. Im Ergebnis wird ein Vorschlag zur kurzfristigen Umsetzung favorisiert, bei dem der bisherige Indikator "Primärenergie" um den Indikator "Klimaschutz" ergänzt wird. Langfristig gilt es, weitere Nachhaltigkeitsindikatoren bei der Lebenszyklus-Bewertung in den Vorketten von Energieträgern, Heizungssystemen und Gebäuden zu berücksichtigen. Dazu sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich.

Beschreibung: Die deutschen Braun- und Steinkohlekraftwerke produzieren 40 % des deutschen Stroms - sind aber für 80 % der Treibhausgasemissionen in diesem Sektor verantwortlich. Ein sukzessiver Ausstieg aus der Kohleverstromung kann daher einen entscheidenden Beitrag leisten, die deutschen Klimaziele zu erreichen und den Pfad zur Einhaltung der Klimaziele von Paris offen zu halten. Vor diesem Hintergrund hat sich in den letzten Jahren in Deutschland eine Debatte um einen möglichen nationalen Kohleausstieg entsponnen. Der Naturschutzbund Deutschland (NABU) hat das Wuppertal Institut daher beauftragt, zentrale wissenschaftliche Studien und politische Positionspapiere zum Thema Kohleausstieg zu analysieren. In der nun vorliegenden Metastudie fassen die Autoren den aktuellen Diskussionsstand zu wichtigen Eckpfeilern eines beschleunigten Kohleausstiegs in Deutschland zusammen. Analysiert wurden insbesondere Aussagen zur klimapolitischen Notwendigkeit und zur energiewirtschaftlichen Machbarkeit unterschiedlicher Zeithorizonte eines Kohleausstiegs sowie Optionen für eine sozialverträgliche Gestaltung des damit einhergehenden Strukturwandels.

Beschreibung: Das Ziel des Teilprojekts "Integriertes Modell Ruhrgebiet 2050" war die Entwicklung und Anwendung eines integrierten Modellsystems, mit dem die Auswirkungen von Handlungsansätzen zur Reduzierung des Energieverbrauchs und von Treibhausgasemissionen in Stadtregionen bis zum Jahr 2050 abgeschätzt und bewertet werden können. In dem Teilprojekt wurde ein für das östliche Ruhrgebiet vorhandenes Flächennutzungs- und Verkehrsmodell auf das gesamte Ruhrgebiet erweitert und durch Teilmodelle des Energieverbrauchs von Gebäuden und Verkehr ergänzt. Die Ergebnisse sollen Zivilgesellschaft, Planung und Politik Hinweise darauf geben, welche Maßnahmen auf europäischer, nationaler, regionaler und lokaler Ebene durchgeführt werden müssen, um die Ziele der Energiewende im Ruhrgebiet zu erreichen. Im Fokus des Teilprojekts "Regionaler Modal Shift" stand der regionale Personenverkehr im Ruhrgebiet. Hier werden bislang 53 Prozent aller Wege mit dem motorisierten Individualverkehr zurückgelegt gegenüber einem Ziel-Modal Split mit einem Pkw-Anteil von 25 Prozent und jeweils 25 weiteren Prozenten für Fuß- und Radverkehr sowie ÖPNV. Ein zentraler Ansatz zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen ist die Verlagerung (Modal Shift) von motorisiertem Individualverkehr auf den Umweltverbund (Fuß, Rad, ÖPNV, Car-Sharing). Die polyzentrische Struktur des Verkehrsnetzes des Ruhrgebiets bietet gute Voraussetzungen für eine klimafreundliche Mobilität im Umweltverbund. Darüber hinaus kann Elektromobilität einen weiteren Beitrag zur Reduzierung von Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen leisten. Dieser Bericht stellt die Ergebnisse aus den beiden Teilprojekten in integrierter Form dar.

Beschreibung: Das Forschungsprojekt untersucht, ob und wie die stoffliche Nutzung von Biomasse in Kaskaden zur Steigerung der Ressourceneffizienz beitragen kann. Es entwickelt eine klare Definition des Begriffs der Kaskadennutzung und analysiert existierende Konzepte der Kaskadennutzung. Als relevante Felder der Kaskadennutzung werden der Holzsektor, der Papiersektor, der Textilsektor und der Kunststoffsektor identifiziert und Ökobilanzen jeweils in diesen vier Sektoren durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen deutliche Umweltvorteile für die Mehrzahl der untersuchten Kaskadenoptionen, es bedarf jedoch der Einzelfallbetrachtung. Ein Bewertungskonzept zur ersten Einschätzung möglicher Kaskadenansätze für Anwender wird entwickelt. Das Projekt empfiehlt, die Kaskadennutzung von Biomasse als "Prinzip" unterstützend in übergreifende Politikziele und Strategien einzubinden.

Beschreibung: Im Projekt KomRev werden effiziente Energienutzungs- und Versorgungskonzepte am Beispiel der Stadt Rheine entwickelt. Ziel war es, mit einer sinnvollen Vernetzung der Bereiche Strom, Wärme und Verkehr eine weitgehend CO2-"freie" Energieversorgung im Jahr 2050 zu erreichen. Das Forschungskonsortium bestand aus dem Solar-Institut Jülich der FH Aachen, dem Wuppertal Institut sowie dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

Beschreibung: Der Teilbericht 4 beschreibt eine multikriterielle, transparente und für Entscheider handhabbare Methode, mit der transparente Entscheidungen über die Förderung vielversprechender Demonstrations- und Modellvorhaben in der anwendungsnahen Forschung ermöglichen werden. Für Fördermittelgeber bietet die Methode eine orientierende Hilfestellung für in der Regel in diesem Kontext notwendigen Einzelfallentscheidungen. Die Methodik wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens "Technologien für die Energiewende" entwickelt. Teil A enthält die Anforderung und die Methodik.

Beschreibung: 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.

Beschreibung: Diese Kurzstudie geht auf den möglichen Beitrag von synthetischen Kraftstoffen zur Verkehrswende ein. Sie stellt die Einsatzmöglichkeiten dar, zeigt alternative Minderungsoptionen auf, und vergleicht sie mit den Einsatzmöglichkeiten von synthetischen Kraftstoffen. Zudem gibt der Bericht einen Überblick über volkswirtschaftliche Effekte, auf deren Basis abschließend Schlussfolgerungen für den Beitrag synthetischer Kraftstoffe zur Verkehrswende abgeleitet und diese in Handlungsleitlinien (Prioritäten) übersetzt werden.

Beschreibung: 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.

Beschreibung: 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.

Beschreibung: 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.

Beschreibung: Der Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien im deutschen Strommix steigt. Um die Netzstabilität zu erhalten, Fluktuationen im Dargebot nach Wetterlage und saisonal auszugleichen sind absehbar ab ca. 2030 große Stromspeicherkapazitäten erforderlich. Wasser-Pumpspeicherwerke sind derzeit die einzige langjährig erprobte Technologie, die künftig in Braunkohletagebauen, welche im Zuge der Energiewende aufgegeben werden, errichtet werden könnten. Eine Überschlagsrechnung am Beispiel eines Pumpspeicherwerks in verschiedenen Tagebauen zeigt, dass diese mit bis zu 400 GWh ein signifikantes technisches Speicherpotenzial haben.

Beschreibung: Im Energiesektor hat die Digitalisierung bereits viele Abläufe der Wertschöpfungskette verändert. Es besteht jedoch weiterhin erhebliches Potenzial zur Nutzung von digitalen Anwendungen. Insofern ist mit weiteren tiefgreifenden Veränderungen zu rechnen. Neben den zahlreichen Nutzen bestehen auch potenzielle negative Auswirkungen. Die so entstehenden Spannungsfelder müssen frühzeitig analysiert werden, um Lösungsoptionen für potenzielle Hindernisse zu erarbeiten um somit den größtmöglichen Nutzen der Digitalisierung erzielen zu können.

Beschreibung: Die Modellierungs-Studie "Reparaturkosten-Empfehlung" wurde vom Wuppertal Institut im Auftrag der Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen erstellt. Die Studie zielt auf die Berechnung von maximalen Reparaturkosten, die für eine Reparatur aus finanzieller Sicht sinnvoll für Verbraucherinnen und Verbraucher sind. Zusätzlich wird die ökologische Vorteilhaftigkeit von Reparaturen beispielhaft diskutiert.

Beschreibung: Die Transformation der deutschen Energieversorgung im Rahmen der Energiewende stellt eine enorme Herausforderung für die folgenden Jahrzehnte dar. Durch den weiteren Ausbau von erneuerbaren, fluktuierenden Erzeugungsanlagen entstehen zunehmend zeitliche und örtliche Differenzen zwischen der Stromerzeugung und der Stromnachfrage. Dies macht im Zeitverlauf verschiedene Flexibilitätsmaßnahmen erforderlich, um Erzeugung und Nachfrage möglichst effizient und kostengünstig in Einklang zu bringen und dabei die notwendige Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Aufgrund der Verzögerungen beim Netzausbau für den räumlichen Ausgleich gewinnen Maßnahmen für den zeitlichen Ausgleich zunehmend an Bedeutung. Dazu gehören insbesondere Demand-Side-Management (DSM) sowie die Umwandlung von erneuerbarem (Überschuss-)Strom zu Wärme (Power-to-Heat, PtH), zu Gasen (Power-to-Gas, PtG) oder auch zu chemischen Produkten (Power-to-Chemicals, PtC) und Kraftstoffen (Power-to-Fuel, PtF). Die zuletzt genannte, vielseitige Technologiefamilie wird häufig zu Power-to-X zusammengefasst. Dadurch rückt zudem eine verstärkte Kopplung der verschiedenen Sektoren, wie zum Beispiel Strom, Gas und Wärme, Industrie oder Mobilität, immer weiter in den Fokus der Forschung. Im Virtuellen Institut "Strom zu Gas und Wärme" arbeiten sieben Forschungsinstitutionen aus Nordrhein-Westfalen im Auftrag der Landesregierung an einer Weiterentwicklung dieser Flexibilitätsmaßnahmen unter Einbeziehung des Energiemarktes, der Netzstabilität und des stetig wachsenden Gesamtsystems. Die Forschungsaktivitäten des Hauptprojekts der Jahre 2015-2017 wurden in Form eines mehrbändigen Abschlussberichts veröffentlicht.