ALBERT

Description: The establishment of the Leveraging a Climate-neutral Society–strategic Research Network (LCS–RNet) (then named the International Research Network for Low Carbon Societies) was proposed at the Group of Eight (G8) Environment Ministers’ Meeting in 2008. Its 12th annual meeting in December 2021 focused on the discussion on how to transition into a just and sustainable society and how to reduce the risks associated with the transition. This requires comprehensive studies including on the concept of transition, pathways to net-zero societies and how to realise the pathways by collaborating with various stakeholders. This Special Feature provides new insights into sustainability science by linking the scientific knowledge with practical science for the transition through the exploration of studies presented at the annual meeting. Following the opening paper, "A challenge for sustainability science: can we halt climate change?", a wide range of topics were discussed, including practices for sustainable transformation in the Erasmus University, practices in industry, energy transition and international cooperation.

Description: This paper examines the current and prospective greenhouse gas (GHG) emissions of e-fuels produced via electrolysis and Fischer-Tropsch synthesis (FTS) for the years 2021, 2030, and 2050 for use in Germany. The GHG emissions are determined by a scenario approach as a combination of a literature-based top-down and bottom-up approach. Considered process steps are the provision of feedstocks, electrolysis (via solid oxide co-electrolysis; SOEC), synthesis (via Fischer-Tropsch synthesis; FTS), e-crude refining, eventual transport to, and use in Germany. The results indicate that the current GHG emissions for e-fuel production in the exemplary export countries Saudi Arabia and Chile are above those of conventional fuels. Scenarios for the production in Germany lead to current GHG emissions of 2.78-3.47 kgCO2-eq/L e-fuel in 2021 as the reference year and 0.064-0.082 kgCO2-eq/L e-fuel in 2050. With a share of 58-96%, according to the respective scenario, the electrolysis is the main determinant of the GHG emissions in the production process. The use of additional renewable energy during the production process in combination with direct air capture (DAC) are the main leverages to reduce GHG emissions.

Description: Direct air capture (DAC) combined with subsequent storage (DACCS) is discussed as one promising carbon dioxide removal option. The aim of this paper is to analyse and comparatively classify the resource consumption (land use, renewable energy and water) and costs of possible DAC implementation pathways for Germany. The paths are based on a selected, existing climate neutrality scenario that requires the removal of 20 Mt of carbon dioxide (CO2) per year by DACCS from 2045. The analysis focuses on the so-called "low-temperature" DAC process, which might be more advantageous for Germany than the "high-temperature" one. In four case studies, we examine potential sites in northern, central and southern Germany, thereby using the most suitable renewable energies for electricity and heat generation. We show that the deployment of DAC results in large-scale land use and high energy needs. The land use in the range of 167-353 km2 results mainly from the area required for renewable energy generation. The total electrical energy demand of 14.4 TWh per year, of which 46% is needed to operate heat pumps to supply the heat demand of the DAC process, corresponds to around 1.4% of Germany's envisaged electricity demand in 2045. 20 Mt of water are provided yearly, corresponding to 40% of the city of Cologne's water demand (1.1 million inhabitants). The capture of CO2 (DAC) incurs levelised costs of 125-138 EUR per tonne of CO2, whereby the provision of the required energy via photovoltaics in southern Germany represents the lowest value of the four case studies. This does not include the costs associated with balancing its volatility. Taking into account transporting the CO2 via pipeline to the port of Wilhelmshaven, followed by transporting and sequestering the CO2 in geological storage sites in the Norwegian North Sea (DACCS), the levelised costs increase to 161-176 EUR/tCO2. Due to the longer transport distances from southern and central Germany, a northern German site using wind turbines would be the most favourable.

Description: 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 Morocco. It is designed to support the strategy development and governance of the energy transition and to serve as a guide for decision makers. Such a phase model could be shared widely as part of Morocco's engagement in international platforms of multilateral collaboration, such as the Energy Transition Council (chaired by the United Kingdom (UK) and managed by the British Embassy - Rabat). The analysis shows that Morocco has fully embarked on the energy transition. According to the MENA phase model, Morocco can be classified as being in the second phase "System Integration of Renewables". Nevertheless, Morocco plans to considerably increase the use of natural gas in order to back up intermittent solar and wind energy sources. The diversification of energy sources and a diverse portfolio of storage options, including solar thermal power and hydrogen, can foster flexibility options. To this end, a roadmap for power-to-X (PtX) should be considered for a smooth transition of the Moroccan energy supply and demand system. The expansion of local REs can significantly contribute to reducing Morocco's high fossil fuel imports that are causing a high fiscal burden. With this regard, energy security can be strengthened. Next to large-scale deployment, decentralisation of the energy system must be built to encourage an energy transition on all societal levels. The results of the analysis along the transition phase model towards 100% RE are intended to stimulate and support the discussion on Morocco's future energy system by providing an overarching guiding vision for energy transition and the development of appropriate policies.

Description: The study analyses strategies and offers recommendations for leveraging the Global Stocktake's (GST) outcomes for national climate action, especially for Nationally Determined Contributions (NDCs). It emphasizes the need for coordinated efforts to ensure the results of the GST influence national political discourse. It proposes communication strategies tailored to the different stages of the NDC policy process and diverse target audiences. Drawing on a wide range of examples, the paper advocates for a nuanced and strategic approach to communication and emphasizes the importance of legitimacy and complexity in engaging stakeholders at different levels of decision-making.

Description: As society's reliance on software systems escalates over time, so too does the cost of failure of these systems. Meanwhile, the complexity of software systems, as well as of their designs, is also ever-increasing, influenced by the proliferation of new tools and technologies to address intended societal needs. The traditional response to this complexity in software engineering and software architecture has been to apply rationalistic approaches to software design through methods and tools for capturing design rationale and evaluating various design options against a set of criteria. However, research from other fields demonstrates that intuition may also hold benefits for making complex design decisions. All humans, including software designers, use intuition and rationality in varying combinations. The aim of this article is to provide a comprehensive overview of what is known and unknown from existing research regarding the use and performance consequences of using intuition and rationality in software design decision-making. To this end, a systematic literature review has been conducted, with an initial sample of 3909 unique publications and a final sample of 26 primary studies. We present an overview of existing research, based on the literature concerning intuition and rationality use in software design decision-making and propose a research agenda with 14 questions that should encourage researchers to fill identified research gaps. This research agenda emphasizes what should be investigated to be able to develop support for the application of the two cognitive processes in software design decision-making.

Description: Green hydrogen and synthetic fuels are increasingly recognized as a key strategic element for the progress of the global energy transition. The Middle East and North Africa (MENA) region, with its large wind and solar potential, is well positioned to generate renewable energy at low cost for the production of green hydrogen and synthetic fuels, and is therefore considered as a potential future producer and exporter. Yet, while solar and wind energy potentials are essential, other factors are expected to play an equally important role for the development of green hydrogen and synthetic fuels (export) sectors. This includes, in particular, adequate industrial capacities and infrastructures. These preconditions vary from country to country, and while they have been often mentioned in the discussion on green hydrogen exports, they have only been examined to a limited extent. This paper employs a case study approach to assess the existing infrastructural and industrial conditions in Jordan, Morocco, and Oman for the development of a green hydrogen and downstream synthetic fuel (export) sector.

Description: Innovative Finanzierungskonzepte wie Solar und Spar-Bürgercontracting belegen, dass ein riesiges Einsparpotenzial an Schulen wirtschaftlich erschlossen werden könnte. Doch bislang passiert zu wenig, um dieses auch zu nutzen. ­Das Projekt Schools4Future zeigt, wie Schulen eigenständig eine CO2-Bilanz erstellen können, um nicht nur eigene Klimaschutzmaßnahmen umzusetzen, sondern auch, um der Politik zu zeigen, wo dringender Handlungsbedarf besteht.

Description: This paper presents a novel governance concept for sustainable development, introducing the "Safe System Approach" as a transformative model that shifts focus from individual behavioural change to systemic transformation. This approach challenges traditional governance models that emphasize individual responsibility in achieving sustainable development and decarbonization. Instead, it advocates for creating an enabling environment that inherently guides individuals and communities towards sustainable actions. The Safe System Approach is centred on delivering low-carbon services across essential sectors, including electricity, mobility, industry, buildings, human settlements, and agriculture, thereby embedding sustainability as a default choice in societal systems. Drawing parallels with successful models in road safety, the paper explores the potential of this approach in urban development and climate action. It emphasizes the need for a broad coalition and integrated approaches in managing shared resources, highlighting the significance of systemic adjustments over individual behavioral change. By proposing a structure where sustainability is facilitated by the system's design, the paper builds on key concepts from seminal works by scholars like Garrett Hardin, Mancur Olson, Elinor Ostrom, and Ahrend Lijphart. It discusses the challenges and opportunities in creating safe operating spaces for sustainable development, emphasizing the need for multi-actor, multilevel governance systems that can manage shared resources sustainably and are resilient to political volatility. The paper aims to offer a robust, efficient, and inclusive pathway to sustainable development, contributing to the global discourse on environmental and social resilience.

Description: Für Deutschland und viele Industrieländer weltweit wird der Import von grünem Wasserstoff ein zentraler Baustein auf dem Weg zur Klimaneutralität sein. Dabei muss einerseits gewährleistet sein, dass grüner Wasserstoff auch wirklich "grün" im Sinne von klimaneutral ist. Zugleich gibt es immer mehr Forderungen, dass auch andere Nachhaltigkeitskriterien - soziale, ökonomische und ökologische - bei der Produktion und dem Transport von Wasserstoff eingehalten werden. Der politisch getriebene Aufbau einer globalen Wasserstoffwirtschaft bietet von Anfang an die Möglichkeit, diesen Sektor in Einklang mit den bestehenden politischen Zielen zu bringen. Dazu zählen beispielsweise die Pariser Klimaziele oder die Agenda 2030. Die Industrienation Deutschland, die auch in Zukunft auf Energieimporte angewiesen sein wird, kann hier als führende Industrienation als Vorreiter Einfluss nehmen. Damit kann nicht nur sichergestellt werden, dass der nach Deutschland importierte Wasserstoff "grün und nachhaltig" ist, sondern auch die Nachhaltigkeit des globalen Wasserstoffmarktes insgesamt beeinflusst werden. Diese Kurzstudie untersucht, welche bereits existierenden Politikinstrumente geeignet sind, Nachhaltigkeitskriterien für Wasserstoffimporte zu verankern und im Zusammenspiel den Weg zu einem nachhaltigen globalen Wasserstoffmarkt zu unterstützen. Dabei werden ausschließlich Nachhaltigkeitsziele und -kriterien jenseits der Klimawirkung von Wasserstoff analysiert. Es ist unbestritten, dass das zentrale Ziel der Wasserstoffwirtschaft die Reduktion von Treibhausgasen bis hin zur Klimaneutralität ist, was bereits in einer Vielzahl von Studien und Stellungnahmen diskutiert wurde. Daher wird in dieser Studie von der Klimaneutralität des grünen Wasserstoffs ausgegangen, um den Fokus auf die anderen wesentlichen Nachhaltigkeitsaspekte zu lenken, die für den Import von grünem und nachhaltigen Wasserstoff aus dem Globalen Süden von entscheidender Bedeutung sind.

Description: Vor dem Hintergrund einer kontinuierlich zunehmenden Pro-Kopf-Wohnfläche und den damit verbundenen negativen Auswirkungen auf Klima und Umwelt sollen mit dieser Arbeit die Bundesförderprogramme auf deren Anreizwirkung bezüglich eines achtsamen Umgangs mit der Ressource Wohnfläche überprüft werden. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf den durch die Förderbank KfW durchgeführten Bundesförderprogrammen, die ein wichtiges Instrument der Nachhaltigkeitsstrategie des Bundes im Bereich Wohngebäude bilden. Mithilfe eines Screenings der aktuellen Förderprogramme der KfW sowie durch Gespräche mit Vertretenden der KfW soll kritisch beleuchtet werden, wie sich die derzeit verfolgten Leitbilder der Förderung im Wohngebäudebereich zu dem Leitbild einer achtsamen Wohnflächennutzung verhalten. Zudem sollen mögliche Anknüpfungspunkte für Suffizienzstrategien im Handlungsfeld Wohnfläche identifiziert und in den Kontext des aktuellen Sach- und Forschungsstands gestellt werden. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse soll gezeigt werden, wie Suffizienzstrategien im Handlungsfeld Wohnfläche anhand innovativen Modellvorhaben erprobt werden können, um daraus Erkenntnisse für die Bundesförderung abzuleiten.

Description: The steel and chemical production industries are the largest industrial emitters of greenhouse gases in the European Union, together accounting for half of the EU’s industrial greenhouse gas (GHG) emissions. A promising strategy for achieving deep GHG emissions reductions is the electrification of these two industries, which would depend on the rapid expansion of renewable electricity supply. Such electrification can be direct, where electrical appliances replace fossil fuel powered ones, or indirect, using renewable hydrogen produced from water by electricity. Both methods of electrification represent a systemic shift for these industrial systems and require a major wave of investment into new process technologies, as well as access to renewable electricity and green hydrogen. Old industrial structures could become stranded as a consequence of shifting energy and feedstock supply in this way. The thesis focuses geographically on the major region for EU steel and chemical production: the area between the two North Sea ports of Antwerp and Rotterdam in the west and the Rhine-Ruhr area in the east. It studies the technical and economic feasibility of electrification in the steel and chemical production industries (specifically petrochemicals), followed by an analysis of the impact on locational factors and possible spatial reconfigurations of the production system. The analysis builds on scenario methodology with extensive stakeholder engagement and uses different quantitative bottom-up models developed during several projects. To accelerate and facilitate the transformation of the two focal industries in the region, the thesis identifies strategic options for policy makers, steel and petrochemical companies, as well as for infrastructure providers such as port authorities and network operators. The results obtained demonstrate the feasibility of electrification and its potential to play a crucial role in the defossilised production of steel and petrochemicals, even in a region with a relatively low renewable electricity potential (such as the one studied). The transformation requires a hydrogen infrastructure for steel and petrochemical clusters and increased circularity, especially in the petrochemical industry. Some production steps in the value chain, such as iron making or chemical feedstock production, will have strong incentives to relocate (either partially or fully). However, other factors, such as the benefits of existing assets and the advantages of vertical integration in existing clusters, may discourage the total relocation of entire production chains.

Description: Eine neue digital-ökologische Staatskunst ist die unverzichtbare Voraussetzung für wirksames staatliches Handeln zur sozial-ökologischen Gestaltung der digitalen Transformation. Der Bericht beschreibt am Beispiel der Plattformökonomie die Herausforderungen, Ansatzpunkte und mögliche Maßnahmen.

Description: In the race against time, the European Union must move swiftly to navigate the green transition. This imperative isn't just about staying ahead in the global green technology competition; it is about securing the future of Europe's economy while combating climate change. Ahead of the EU elections looming, the urgency of this dual challenge cannot be overstated. With a new pro-EU Polish government in place, the Weimar Triangle - a trilateral forum that brings together Poland, France and Germany - could provide the ideal place to offer a new bold industrial policy leadership in Europe.

Description: The twenty-eighth Conference of the Parties (COP28) to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) in Dubai among many other items concluded the first Global Stocktake (GST) under the Paris Agreement. This article discusses the conference's outcomes in the areas of mitigation, loss and damage, adaptation, climate finance, and cooperation under Article 6 of the Paris Agreement. The conference arguably made history by for the first time ever recognising the need to "transition away" from fossil fuels, adopting specific targets for the scale-up of renewable energy and energy efficiency, and by operationalising a fund to support developing countries in dealing with loss and damage caused by climate change. However, the legal language in the call for an energy transition is relatively non-committal and the conference failed to underpin the new global objectives with adequate resources. Actual implementation of the Dubai outcomes will therefore to a large extent depend on whether COP29 in Baku, Azerbaijan - already billed as "finance COP" - will be able to cut the Gordian knot of finance.

Description: Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind Megatrends der Gegenwart und der Zukunft. Die Digitalisierung bietet das Potenzial, das Nachhaltigkeitsmanagement von Unternehmen zu unterstützen. Die Nachhaltigkeitsplattform "EcoHub" erlaubt es, Unternehmensdaten mit Bezug zur Nachhaltigkeit an einer zentralen Stelle unter Berücksichtigung von Aspekten der Datensicherheit und Zugriffsberechtigung zu sammeln und als zentrale Datensenke der weiteren Analyse und für die Rückkopplung im Unternehmen zur Verfügung zu stellen.

Description: Over 175 million Nigerians rely on the use of traditional biomass for cooking, and it is estimated that more than 128,000 people died in Nigeria in 2019 from household air pollution related to these fuels. There is currently a gap in the study of possible pathways to meet Nigeria's goals in clean cooking and in understanding the health and climate impacts that different pathways can bring about. We explore clean cooking access scenarios for Nigeria until 2060 under a business-as-usual scenario, a moderate climate mitigation scenario, and an ambitious transformative scenario. We carry out a disaggregation at the state level for the period up to 2030 to better guide shorter-term policy development. Our analysis shows that under an ambitious scenario where 85 million households achieve access to clean cooking by 2060, annual premature deaths due to exposure to household air pollution would decrease by 7 % compared to 2018 levels. A baseline scenario, on the other hand, sees a dramatic 77 % increase, resulting in 209,000 people dying prematurely, of which 94,000 children under 5. Furthermore, we find that woodfuel removals from forestland would lead to a tripling of carbon dioxide emissions from land use change, reaching 602 Mt CO2 by 2060. Our findings stress the vital importance of a clean cooking transition in Nigeria and underline the urgent need for immediate acceleration in national efforts regarding access to clean cooking for all.

Description: Das zentrale Anliegen des Projektes besteht darin, regionale Stoffkreisläufe in der metallverarbeitenden Industrie zu schließen - mit einem Schwerpunkt auf (Hand-) Werkzeuge und Schneidwaren - sowie dies durch den Einsatz digitaler Technologien zu organisieren und zu optimieren. Das Ziel ist, Ressourcen- und Energieverbräuche zu reduzieren sowie ökonomische Vorteile für die Unternehmen zu realisieren. Im Detail soll es darum gehen, verschlissene metallische Produkte am End-of-Life nicht einer Verwertung durch Umschmelzen zuzuführen, sondern durch Remanufacturing und Repurposing die Nutzungsdauer der mit hohem Energie- und Ressourcenaufwand erzeugten Metalle zu verlängern. Diese Ansätze sollen unternehmensübergreifend aufgestellt werden und erfordern eine digital unterstützte Logistikkette sowie eine vollständige Rückverfolgbarkeit. Eine Rückführung verschlissener Maschinenmesser lohnt sich nach derzeitigem Kenntnisstand nicht, wenn dieses Material nur den Schrottpreis aufweist. Im Projekt "Circle of Tools" soll daher ein neues Geschäftsmodell entwickelt werden, das darauf basiert, sortenreine, qualitativ hochwertige Materialien entweder im primären Herstellungsprozess zu nutzen oder zur Weiterverarbeitung in andere Herstellungsprozesse unternehmensübergreifend zu integrieren. Neben den rein technischen Möglichkeiten werden betriebswirtschaftliche Faktoren, das Ressourceneffizienzpotenzial und der rechtliche Rahmen untersucht. Die in der europäischen Abfallrahmenrichtlinie und dem deutschen Kreislaufwirtschaftsgesetz verankerte Abfallhierarchie geht von der grundsätzlichen ökologischen Vorteilhaftigkeit der unterschiedlichen Stufen aus. Während das stoffliche Recycling von Produkten in der Regel vorteilhafter ist als ihre thermische Verwertung oder Deponierung, sind Reuse/Kaskadennutzung demnach ökologisch vorteilhafter als sämtliche Recyclingtechnologien. Die Datenlage ist hier jedoch im Vergleich zu vielen Recyclingtechnologien noch äußerst lückenhaft und unsystematisch. Einzelne Untersuchungen weisen jedoch auf signifikante Ressourceneffizienzpotenziale hin. Abschätzungen zeigen, dass die in diesem Vorhaben angedachte Reuse-/Kaskadennutzung zu einer Einsparung von 300 Tonnen Primär-Werkzeugstahl führen könnte. Das Vorhaben kann diese signifikanten Potenziale nachweisen und gleichzeitig geeignete und übertragbare Geschäftsmodelle aufzeigen. Auf Grundlage der empirischen Erhebungen werden im Projekt genaue Wirkungen berechnet für folgende Fragen: (1) Welche Mengen an Rohstoffe können durch Remanufacturing/Repurposing eingespart werden? (2) Welche ökonomische Wertschöpfung ist damit zu erzielen? (3) Wie ist ein Remanufacturing/Repurposing im Vergleich zu anderen Verwertungsverfahren ökologisch und ökonomisch einzuschätzen?

Description: The steel industry is responsible for eight per cent of global CO2 emissions. As more than seven out of ten of today's coal-fired blast furnaces are due to be refurbished or replaced in the 2020s, there is a key window of opportunity to shift to low-emission production methods before the end of this decade. The analysis by Agora Industry, Wuppertal Institute and Lund University assesses eight potential breakthrough technologies in terms of their market readiness, cost and impact on emissions. The methods analysed include the use of hydrogen to produce direct reduced iron, scrap-based electric arc furnaces, electrolysis and the implementation of carbon capture in existing coal-fired facilities. While some of these technologies can already be deployed today to kick-start the market for green steel, others will take more time to reach technological maturity, but show promise in the long-term. A third group may never turn into adequate solutions for decarbonising the steel sector. In their analysis, the scientists conclude that scrap and hydrogen-based methods hold the biggest promise for companies aiming to make the switch this decade. By contrast, retrofitting existing coal-based facilities with carbon capture and storage (CCS) technology entails the biggest economic and environmental risk, the authors find. Regardless of the technologies chosen, appropriate regulatory frameworks, international cooperation, and targeted incentives are necessary to boost demand for green steel and promote its production. At the same time, such measures can help steer manufacturers away from costly technological dependencies.

Description: Die Kurzstudie ist eine Entscheidungshilfe, um die potenzielle Einführung eines Reparierbarkeits-Index (R-Score) für Klima- und Einzelraumheizgeräte im Rahmen der Ökodesign-Richtlinie besser bewerten zu können. Das Ziel der Studie ist es, die Relevanz der Reparierbarkeit von diesen Gerätegruppen einschätzen zu können. Für die Ermittlung der Problemrelevanz wurde eine Befragung durchgeführt, sodass Stimmen von herstellenden Firmen und Verbänden, Großhandel, Installateur*innen, Handwerksbetrieben und Reparatureinrichtungen aufgenommen werden konnten. Die Autor*innen sprechen sich grundsätzlich bei beiden Produktgruppen für die Einführung eines Reparierbarkeits-Index aus und weisen darauf hin, dass für diese Produktgruppen die unabhängige Bewertung der Produktlebensdauer ein wichtiger Hebel ist, um die produktbezogenen Umweltauswirkungen zu reduzieren.

Description: Education for Sustainable Development requires raising individuals' awareness of problems relevant to the environment. We designed a Generative Toolkit that supports industrial design students carrying out a Speculative Design task and through this process initiates greater problem awareness of low metal recycling rates. In this paper we give insights into the Toolkit's theoretical derivation and the design process. Findings from testing suggest that there are several opportunities for improvement, such as considering further content-related competencies in the Toolkit's design.

Description: The global building sector, responsible for over 30% of CO2 emissions, necessitates urgent decarbonization efforts. This paper examines residential building decarbonization policies in three major economies - the European Union (EU), China, and India. It provides an overview of diverse policies through policy landscape analysis and delves into the design specifics with a detailed policy intensity analysis of building energy codes, information disclosure, and financial incentives in each region. Our findings reveal a diverse mix of policies targeting residential building decarbonization in all three regions. While the EU and China have long-established diverse policy instruments, India's building energy efficiency policies are relatively recent and limited. Detailed analyses of building energy codes, information disclosure, and financial incentives expose variations in ambition, scope, and implementation, even with shared policy instruments. Significant advancements in building energy codes, particularly in stringency and compliance checks, are evident in the EU and China. Conversely, India faces a notable obstacle with limited adoption of residential building energy codes, impacting its journey towards net-zero. The EU leads in building energy labelling policies, while China and India encounter various challenges hindering widespread implementation. Financial incentives across the three regions predominantly take the form of subsidies, potentially straining public budgets. The study concludes with reflections on the pressing need for future research extending beyond the operational phase of buildings.

Description: Im Projekt wird ein kreislauffähiges Produktdesign für Kühl-/Gefriergeräte auf Basis von im Labor- und Industriemaßstab ermittelten Daten entwickelt, das gleichermaßen energie- als auch ressourceneffizient ist. Übergreifendes Ziel war die modellhafte Weiterentwicklung eines Konsumgutes, das neben dem bereits bestehenden Fokus auf Energieeffizienz auch das Thema Ressourceneffizienz in den Blick nimmt. In der Konzeptphase wurden dazu verschiedene Ansätze entwickelt und mit einem Bewertungs- und Entscheidungstool ergänzt, das als Standard für weitere Konsumgüter dienen kann. Dabei wurde ein übertragbares Designkonzept zur Kreislaufführung der verwendeten Materialien von Konsumgütern am Beispiel eines Kühl-/Gefriergerät-Prototyps erstellt. Da die dafür erforderlichen Daten in der Literatur sowie über öffentlich zugängliche Datenbanken nicht vorhanden bzw. für Forschungseinrichtungen zugänglich waren, wurden diese über Labor- und Großversuch beim Recycling-Unternehmen Stena (Recular) selbst und damit in jedem Schritt nachvollziehbar erhoben. Auf dieser Grundlage wurden verschiedene Designoptionen, mit dem Fokus auf ein möglichst ressourceneffizientes und reparaturfreundliches Produkt zur Schaffung tatsächlich geschlossener Stoffkreisläufe und von Möglichkeiten für Repair/Reuse sowie neuer Geschäftsmodelle, entwickelt. Die Zusammenführung der Ressourceneffizienzanalyse mit einem multiregional erweiterten Input-Output-Modell wird zukünftig die Abschätzung der Recyclingfähigkeit von Produkten bereits im Designstadium ermöglichen und dadurch ein Design-for-Repair und/oder -Recycling unterstützen.

Description: Dieser Bericht befasst sich mit dem ⁠Monitoring⁠ und der Evaluation von ProgRess III. Der Bericht geht über die Analyse der Ressourceneffizienz auf volkswirtschaftlicher Ebene hinaus und evaluiert insbesondere die Umsetzung der Maßnahmen, die mit ihnen verbundenen Effekte und die zugrundeliegenden Erfolgsfaktoren. Dazu wurde ein zweistufiges Verfahren durchgeführt: ein Monitoring und eine Evaluation des Programms. Nach einer Einführung in die Ziele der Evaluation und der Abgrenzung zum zuvor durchgeführten Monitoring (Kap. 1) werden die Forschungsfragen und die Elemente eines erfolgreichen Politikmix, wie er in der theoretischen Forschung diskutiert und konzipiert wird, kurz erörtert (Kap. 2). Dann werden die Methoden (Analyse, Interviews, Webcrawling) und der Fahrplan der Evaluation vorgestellt (Kap. 3). Zwei Wirkungsmodelle, ein materielles und ein organisationales ⁠Wirkmodell⁠, bilden die Basis für die verschiedenen Betrachtungsebenen und Foki, die für die Evaluation gewählt wurden. In Kapitel 4 werden schließlich die Erkenntnisse, die durch den Einsatz der verschiedenen Methoden gewonnen wurden, in bewusst kompakter und übersichtlicher Form in Bezug zu den Evaluationskriterien dargestellt und Empfehlungen abgeleitet. Kapitel 5 widmet sich der Gesamtbewertung der Effektivität von ProgRess III und Kapitel 6 bearbeitet abschließend die Frage, welche Entwicklungspotenziale aus den gewonnenen Erkenntnissen abgeleitet werden können.

Description: This focus article traces the evolution of the voluntary carbon market (VCM), putting emphasis on the more recent developments following the adoption of the Paris Agreement in 2015. It focuses on the interplay between the privately governed VCM and the global climate regime under the United Nations (UN). For years, the VCM and the UN carbon market operated in parallel and mutually influenced each other. The adoption of the Paris Agreement, however, marked a turning point for the VCM. It triggered the proliferation of net zero targets, sparking the interest in the VCM as a supplier of carbon credits to offset companies' remaining emissions. At the same time, the global scope and ambitious targets set by the agreement have put the future of the VCM in limbo, raising concerns about double claiming and more generally, questioning the adequacy of offsetting. Considering these challenges, numerous stakeholders have started a process to redefine the rules of the market to ensure its credibility and legitimacy. While some areas of convergence were identified, the VCM's private governance has long been unable to address the question of how to deal with double claiming and the claims companies should be allowed to make. In this situation, signals from international policy and regulation under national policy point the way forward for the VCM. By moving from offsetting toward a contribution claim model, the VCM may overcome its "identity crisis" and find a new place within the broader climate change regime.

Description: The implementation of the circular economy is crucial to combat climate change especially in energy- and carbon-intensive sectors like the steel industry. It requires the environmental assessment of circular interventions to steel products to ensure that they are in line with targets of the circular economy - increase of resource efficiency and sustainability. Based on previous case studies and established methodologies, an environmental assessment framework is suggested and applied. It comprises a Material Flow Analysis to quantify selected mass-based indicators to evaluate the parameters of circular economy, as well as a Life Cycle Assessment to quantify the difference of the environmental impact. The application to a case study in the metalworking industries shows that the implementation of repurposing to a machining knife and hand tools contributes to all circular economy strategies - narrowing, slowing, and closing. At first, however, the circular intervention did not lead to a reduction of the environmental impact. It was found that the optimization of share of secondary material, energy mix, grinding, and transportation can lower the environmental impact of the circular compared to the conventional product system. Considering the increased product functionality, the environmental performance of the circular product system is superior. The study shows the importance of integrating assessment methods covering the resource level and environmental sustainability since focusing only on the resource efficiency can be misleading. At the same time, it stresses the need to apply environmental assessments in the product development stage to design environmentally sustainable and resource-efficient product systems.

Description: Leftovers are particularly at risk of being discarded, and therefore a main component of household food waste. This study provides insights into sources of heterogeneity in leftover management behaviours, with a particular focus on the use of meal kits providing matched portion and ingredient sizes, and identifies consumer segments via a latent class analysis. We investigate whether belonging to a segment with positive attitudes toward leftovers, and engagement in conscious leftover management behaviours decreases the amounts of dinner leftovers and food waste. Besides, we demonstrate that several food waste antecedents, emotions, personal norms, intention and dinner procurement routines elicit leftover management segment membership. In addition to examining such individual differences, we also investigate the role of meal-level determinants, in particular, whether meal kits heterogeneously affect dinner leftovers depending on the consumer's leftover management segment. Data was collected from 868 households from six countries, using an online survey and diaries. Results of the latent class analysis point towards five consumer segments. We found differences in dinner leftovers amount across classes and detected heterogeneous effects of meal kits. That is, meal kits were able to diminish leftovers in two segments, but not in the other segments. These results provide novel insights into consumer heterogeneity regarding the occurrence, antecedents, and potential solutions of leftovers and resulting household food waste. Implications for both theory and policy are discussed.

Description: As the climate crisis is accelerating and the pressure to act is steadily increasing, many companies are claiming themselves or their products carbon neutral. This is usually achieved by offsetting residual emissions with carbon certificates (carbon offsetting). However, recent revelations about the inadequate quality of carbon credits and legal uncertainties surrounding the use of such offset claims are increasingly raising doubts about this approach. This Wuppertal Report examines how the EU can promote integrity in corporate climate action. Taking into account the new framework of the Paris Agreement, the paper outlines various options for how the EU could push for more integrity and effectively combat greenwashing through the targeted use of Article 6 of the Paris Agreement. In their recommendations, the authors advocate addressing the most serious consequences of ongoing offset practices through increased regulation of offset claims. If a ban on offset claims cannot be implemented, claims requirements and carbon offset regulations should be further specified, for example, by prohibiting any type of double counting of emissions reductions. In addition to tightening the rules for corporate offset claims within Europe, the EU could help partner countries make informed decisions when approving climate change mitigation measures and respective carbon credits. The report also emphasizes the EU's special role in international climate negotiations, where it should advocate for a strong legal framework for climate action under Article 6.

Description: Seit Veröffentlichung der vom Landesverband Erneuerbare Energien NRW beauftragten und durch das Wuppertal Institut durchgeführten Studie "Bewertung der Vor- und Nachteile von Wasserstoffimporten im Vergleich zur heimischen Erzeugung" Ende 2020 haben sich die Rahmenbedingungen für den Wasserstoffhochlauf in Deutschland zum Teil deutlich geändert. Darüber hinaus ist zwischenzeitlich eine Reihe von Klimaschutz- und Transformationsstudien erschienen, mit teilweise neuen und differenzierten Einschätzungen zu Wasserstoff-Kosten und -Entwicklungspfaden. Dazu gehören insbesondere die als "Big Five" der Klimaneutralitätsszenarien bezeichneten Publikationen sowie weitere, spezifische H2-Analysen. Vor diesem Hintergrund sind die Ziele der vorliegenden Studie: 1. Eine Aktualisierung der Metaanalyse der oben genannten Wasserstoff-Studie aus dem Jahr 2020 - bezogen auf Kosten- und Mengen-Bandbreiten für die zukünftige Produktion und Bereitstellung von grünem und, soweit möglich, blauem Wasserstoff für Deutschland. 2. Eine kritische Einordnung der absehbaren Wasserstoff-Nachfrage in Deutschland, welche von der Wahl der Nutzungssektoren abhängt. 3. Eine kritische Diskussion und Einordnung der künftigen Rolle von blauem Wasserstoff, also der Frage, ob und inwiefern er eine sinnvolle Übergangslösung zu grünem Wasserstoff darstellen könnte.

Description: Kommunale Wärmetransformationsprojekte verfolgen verschiedene Ziele gleichzeitig. In der Regel soll die Transformation einen Beitrag leisten, um die Treibhausgasemissionen der Wärmeversorgung zu senken. Gleichzeitig stehen aber weitere Ziele, u. a. die Sozialverträglichkeit, Akzeptanz und wirtschaftliche Tragfähigkeit im Fokus der Akteure. Dabei muss eine einseitige Zieloptimierung vermieden werden. Darüber hinaus erscheint es sinnvoll, den Beitrag der jeweiligen Konzepte zu den Nachhaltigkeitszielen im Blick zu behalten. Im Kontext kommunaler Wärmetransformationsprojekte geht es auf der Bedarfsseite darum, die Energieverbräuche für Raum- und Prozesswärme zu senken. Die Akteure auf Seiten der Abnehmer und Wärmenutzer:innen sind u. a. gewerbliche Unternehmen, die Wohnungswirtschaft, die öffentliche Hand und die Bewohner:innen. Auf der Versorgungsseite muss die Wärmebereitstellung von fossilen Energieträgern umgestellt werden auf regenerative Energien, wie Bioenergie, Solarthermie, Geothermie, Umgebungswärme und industrielle Abwärme. Daher treten hier als Akteure der Wärmewende nicht mehr nur Energieversorgungsunternehmen, Stadtwerke und Kommunen, sondern bspw. auch Industrieunternehmen als Abwärmequellen und Selbsterzeuger auf. Dieser Beitrag ordnet zunächst eine multikriterielle Nachhaltigkeitsbewertung in das Vorgehen kommunaler Wärmetransformationsprojekte ein. Anschließend werden Ansätze einer multikriteriellen Nachhaltigkeitsbewertung aus Projekten von FVEE- Mitgliedseinrichtungen dargestellt. Der dritte Abschnitt schließlich zeigt, wie diese in der Interaktion und Kommunikation mit den Akteuren genutzt werden können.

Description: Es besteht Einvernehmen, dass die hohe Komplexität des Wärmesystems das zentrale Hindernis für die Wärmewende darstellt: Der Wärmebedarf im Industrie- und Gebäudesektor ist durch unterschiedliche Temperatur- und Nachfrageprofile aber auch durch verschiedene Geschäftsmodelle gekennzeichnet. Im Gebäudebereich sind darüber hinaus auch die vielfältigen Erwartungen und Präferenzen der Millionen von Investoren und Nutzern entscheidend, die über rein techno-ökonomische Überlegungen hinausgehen. Diese Systemkomplexität erschwert die Entwicklung von Strategien im Wärmesektor und hemmt unter anderem auch die Möglichkeiten für Technologieentwickler das Marktpotenzial ihrer Innovationen einzuschätzen. Fragen der Akzeptanz müssen folglich auf mehreren Ebenen Berücksichtigung finden, von Fragestellungen der Gesamtsystemanalyse bis hin zu einzelnen Umsetzungsprojekten. Entsprechend vielfältig ist die Forschung zur gesellschaftlichen Akzeptanz der Wärmwende im FVEE. Sie umfasst sowohl die Analyse von Nutzerpräferenzen bis hin zur gemeinsamen Gestaltung von Energiewendeprojekten, um die Gelingensbedingungen zu verbessern. Allen Ansätzen ist gemein, dass die vorherrschende technisch-ökonomische Betrachtung der Wärmewende erweitert wird: Es wird nach Faktoren geforscht, welche die Nutzer*innen beeinflussen und es werden gezielt Bereiche untersucht, welche das Potenzial für zukünftige Akzeptanzkonflikte haben. Des Weiteren gibt es Ansätze, die Akzeptanzfragen bereits im Entwicklungsprozess von Innovationen zu berücksichtigen. Abschließend, in Bezug auf die konkrete Umsetzung von Wärmetransformationsprojekten, werden verschiedene Methoden des Co-Designs entwickelt, erforscht und getestet. Im Folgenden werden einzelne Projekte aus den verschiedenen Bereichen vorgestellt.

Description: Fernwärme (FW) spielt aufgrund ihres Potenzials zur effizienten Integration erneuerbarer Energien (EE) und Abwärme eine entscheidende Rolle für die Umsetzung der Wärmewende. Im Rahmen dieses Beitrags werden Herausforderungen, Maßnahmen und Trends sowie Projektbeispiele für die künftige Fernwärmeversorgung beleuchtet.

Description: Der Beitrag stellt Ergebnisse aus der "AG Industrielle Prozesswärme" des Thinktanks IN4climate.NRW in Zusammenarbeit mit dem wissenschaftlichen Kompetenzzentrum Sci4Climate.NRW vor. Hier wurde in einem mehrjährigen Stakeholder-Prozess unter Einbindung von Wissenschaft, Politik und Unternehmen der energieintensiven Industrie in NRW ein Diskussionspapier entwickelt, welches in einem "Vier-Stufen- Modell" eine aus gesamtsystemischer Sicht optimale Vorgehensweise zur Dekarbonisierung bzw. Defossilisierung industrieller Prozesswärme aufzeigt. Flankierend werden über die Koautor:innen Technologie-Beispiele innerhalb des "Vier-Stufen-Modells" aufgezeigt.

Description: Ca. 50 % des Endenergiebedarfes in Deutschland, wie auch im Mittel in Europa, sind Wärme. Die Energiewende kann also nur mit einer Wärmewende gelingen. Eine klimaneutrale Wärmeversorgung zeitnah zu erreichen muss daher wesentliches Ziel der Gesellschaft und der Politik der kommenden Jahre sein. Dies spiegelt sich auch in den Sektorenzielen der Bundesregierung wider: sowohl im Gebäudesektor als auch im Industriesektor werden deutliche Einsparungen der CO2-Emissionen erwartet, die wesentlich auf eine Umstellung der Wärmebereitstellung abzielen. In Jahr 2022 kamen zu dieser bereits bekannten Zielsetzung aus klimapolitischer Sicht durch den Krieg in der Ukraine weitere wesentliche Aspekte hinzu: In der öffentlichen Diskussion dominierte das Thema "Versorgungssicherheit" in der Wärmeversorgung von Gebäuden und Industrie. Gleichzeitig wurde Erdgas als billige und ausreichend zur Verfügung stehende "Brückentechnologie" in Frage gestellt und die hohen fossilen Energiepreise rückten einige bisher oft als zu aufwändig betrachtete nachhaltige Technologien schlagartig mehr ins Zentrum der Lösungen. Somit war 2022 das Jahr, in dem das Thema klimaneutrale Wärme bisher unbekannte Aufmerksamkeit erfuhr.

Description: Wo werden zukünftig grüner Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe produziert? Zu welchen Kosten können diese erzeugt werden? Und welchen Anteil hätte eine heimische Produktion daran? Die Ergebnisse der Studie MENA-Fuels zeigen, dass im Nahen Osten und Nordafrika langfristig sehr große kostengünstige Potenziale für grünen Strom, Wasserstoff und Synfuels bestehen. Die Berücksichtigung von Investitionsrisiken hat jedoch einen signifikanten Einfluss auf deren Kosten und damit auf die Wahl der potenziellen Exportländer.

Description: Berlin will bis 2045 klimaneutral werden und bis 2030 70 Prozent seiner CO2-Emissionen gegenüber 1990 reduzieren. Das größte Potenzial zur CO2-Vermeidung liegt im Gebäudesektor, in dem durch moderne Technologien der Einsatz fossiler Energien zu verringern ist. Im Verkehrssektor sind die CO2-Emissionen in den vergangenen Jahren sogar gestiegen: Rund 30 Prozent - das sind 5,6 Millionen Tonnen – der CO2-Emissionen in Berlin werden durch den Verkehr verursacht. Das Berliner Energie- und Klimaschutzprogramm (BEK 2030) ist das zentrale Instrument auf dem Weg zu einer klimaneutralen Hauptstadt. Das Wuppertal Institut hat gemeinsam mit der Berliner Energieagentur GmbH und DIW Econ Empfehlungen für die Weiterentwicklung des Programms für den Umsetzungszeitraum 2022 bis 2026 entwickelt. Der Bericht basiert auf neun Monaten intensiven Beratungsgesprächen, an denen Bürger*innen sowie mehr als 500 Vertreter*innen aus Verwaltungen, dem Handwerk, der Ver- und Entsorgungsbranche, von Wohnungsunternehmen sowie von weiteren interessierten Institutionen teilgenommen haben. Es umfasst mehr als 70 Maßnahmenvorschläge in den Handlungsfeldern Energie, Gebäude, Verkehr, Wirtschaft sowie Privater Konsum und Haushalte, die mit den globalen Zielen des Berliner Klimaschutz- und Energiewendegesetzes konsistent sind. Die Senatsverwaltung für Umwelt, Mobilität, Verbraucher- und Klimaschutz wird nun aufbauend auf den wissenschaftlichen Empfehlungen eine Beschlussvorlage für den Senat erarbeiten. Das Wuppertal Institut war federführend für die Bestimmung von sektoralen Zielpfaden sowie für die Maßnahmenentwicklung und -bewertung im Verkehrssektor verantwortlich. Zu den dort vorgeschlagenen Maßnahmen zählen unter anderem der Ausbau der Rad- und Fußverkehrsinfrastruktur sowie des ÖPNV, die Unterstützung der Antriebswende bei privaten und öffentlichen Fahrzeugflotten, die Ausweitung der Parkraumbewirtschaftung, aber auch die Neuaufteilung des knappen öffentlichen Raums zugunsten des Umweltverbunds und anderer Nutzungsformen.

Description: The production of green hydrogen in Germany is more competitive than expected compared to imports. This is the key finding of a meta-analysis conducted by the Wuppertal Institute on behalf of the North Rhine-Westphalia Association for Renewable Energies (Landesverband Erneuerbare Energien NRW). The hydrogen study focuses primarily on the year 2030 and beyond - and confirms the advantages of green hydrogen produced in Germany from domestic renewable energies, especially when the evaluation is viewed from a holistic system perspective.

Description: As investors and financial intermediaries, private banks are increasingly confronted with climate change concerns. But to what extent do banks identify as the changemakers driving climate alignment forward? To advance this question, this paper analyzes the South African banking sector with a specific focus on Standard Bank and Nedbank as exemplary case studies. Relying on the concept of "climate mainstreaming", we critically assess the banks' annual reports and compare their self-portrayal with publicly available sources on the bank's business practices, chiefly provided by non-governmental organizations and media. We find that Nedbank pushes a holistic narrative of climate change as an inevitable business opportunity. Standard Bank, in turn, relies on a "narrative of balance" between climate change and other profit-oriented investments to safeguard its stakes in the fossil industry. In so doing, this paper sheds light on greenwashing practices within disclosure specifically and the lack of binding corporate regulation more generally.

Description: "Sustainable Development" can be understood as a widely used discourse that has become even more prominent since the publication of the UN Agenda 2030 for Sustainable Development in 2015. In this paper we analyze the way sustainable development discourse unfolds within the context of development aid in Germany by undertaking a discourse analysis of reports on development policy published 1973-2017 by the German Federal Ministry for Economic Cooperation and Development. Our analysis reveals that the sustainable development discourse is characterized by distinct components and storylines that change over time. We detect, in general, a shift away from a focus on environmental protection toward an emphasis on the role of the private sector in leading sustainable development. We argue, therefore, that although development is now only legitimate if it is "sustainable", the discourse apparently facilitates the uneven allocation of development aid. The concern that arises here is that although Agenda 2030 pledges to take "bold and transformative steps" to secure the planet and to leave "no one behind" the least developed states who cannot provide "private sector opportunities" or fulfil "national self-responsibilities" for sustainable development are indeed being "left behind".

Description: In his essay, the author presents a stock-taking of the debate on Green Deals. The starting point of this personal assessment is a brief outline of the content and impact of a study in which the author and colleagues published a first outline of a "Green New Deal for Europe" as a political response to the 2008 financial crisis. 2008 had been a critical juncture for mainstream economics: however, from the perspective of policy-learning, the period after has been a lost decade. The European Green Deal as presented by the European Commission in 2019 can be perceived as a historic milestone and confirmation of a regime change in mainstream economic policy in which ecological considerations gain in importance. Yet, the Deal suffers from major deficits. In sum, the European Green Deal could be interpreted as an insufficient attempt to take advantage of the rapidly closing windows of opportunity for a peaceful transition towards sustainability. On the eve of a planetary crisis, the governance of economic transitions towards sustainability needs to be improved and accelerated. Reflecting on the 2009 study A Green New Deal for Europe, this essay attempts to draw a few lessons and frugal heuristics for the policy-design of Green Deals.

Description: The food system faces a multitude of challenges, including high greenhouse gas emissions, threats to biodiversity, increased diet-related diseases due to unbalanced diets, and socially problematic complex supply chains. This requires not only a transformation of the agricultural economy but also a change in the diet and lifestyles of all consumers. Developing and using digital and technological innovations can help to solve these challenges. In this context, the study provides impulses on how digitalisation can contribute to transforming production and consumption and which prerequisites have to be given to achieve this. The study describes the approaches for digitalisation along the value chain. These include optimising the use of resources in agriculture - for example with the help of smart farming - and supporting consumers with digital tools and assistance systems - such as apps designed to support grocery shopping. In addition, new business models and a better connection between production and consumption processes are also possible. This includes, for example, new digital sales channels or tracking and communicating sustainability indicators such as CO2 emissions across all steps of the value chain in order to enable all stakeholders to take reliable action.

Description: Das Ernährungssystem steht vor einer Vielzahl von Herausforderungen, wie unter anderem: hoher Treibhausgas-Emissionen, der Gefährdung der Biodiversität, der vermehrten ernährungsbedingten Krankheiten durch unausgewogener Ernährung sowie sozial-problematischen komplexen Lieferketten. Das erfordert nicht nur eine Transformation der Agrarwirtschaft sondern auch einen Wandel in den Ernährungs- und Lebensstilen aller Konsumierenden. Digitale und technologische Innovationen zu nutzen und weiterzuentwickeln kann helfen, diese Herausforderungen zu lösen. Vor diesem Hintergrund liefert die vorliegende Studie des Wuppertal Instituts Impulse, wie die Digitalisierung dazu beitragen kann Produktion und Konsum umzugestalten und welche Voraussetzungen dafür gegeben sein müssen. Die Studie beschreibt die Ansatzpunkte für die Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette. Dazu zählen die Optimierung des Ressourceneinsatzes in der Landwirtschaft, etwa mithilfe von Smart Farming, die Unterstützung von Verbraucher*innen durch digitale Tools und Assistenzsysteme - beispielsweise mit Apps als Einkaufshilfe. Daneben erlauben auch neue Geschäftsmodelle und Rahmenbedingungen eine bessere Vernetzung von Produktions- und Konsumprozessen. Dazu gehören zum Beispiel neue digitale Absatzkanäle oder Prozessstufen-übergreifend Nachhaltigkeitskennzahlen wie beispielsweise CO2-Emissionen mitzuführen und zu kommunizieren, um allen Akteur*innen richtungssicheres Handeln zu ermöglichen.

Description: The ecological challenges of this decade have been clearly identified. The pressure of problems is increasing drastically; progress in climate protection or the preservation of biodiversity is insufficient. Little time is left to act. In consequence, we can only achieve and permanently secure social and environmental prosperity through far-reaching changes in economy and society. As a socio-technical innovation, digitalisation can realise its full ecological potential above all where it helps to profoundly change today's lifestyles, consumption patterns, and economic practices with a clear commitment to sustainability. As the most urgent design task of the 21st century, it is important to put digitalisation's enormous creative power at the service of the great transformation. The "great transformation" refers to the comprehensive restructuring of technology, the economy, and society in order to deal with the social and ecological challenges of the 21st century. This is a task for state action in terms of both regulatory policy orientation and facilitating collective processes of change - new tasks call for new governance. A digital-ecological statecraft is the indispensable prerequisite for effective state action to shape the social-ecological digital transformation. Using the example of the platform economy, we explore challenges, starting points, and (policy) measures.

Description: Die Herstellung petrochemischer Grundstoffe ist sowohl energetisch als auch stofflich in Deutschland für rund 20 % der Nachfrage nach Mineralölprodukten verantwortlich. Das Gros fließt in die Produktion von Olefinen und Aromaten, welche als sogenannte Plattformchemikalien wiederum die Ausgangsbasis für die Herstellung von Polymeren und Kunststoffen darstellen. Letztgenannte sind von größter Relevanz für die Branche: Von den knapp 60 Milliarden Euro Umsatz, welche die deutsche petrochemische Industrie im Jahr 2021 generierte, entfiel gut die Hälfte auf das Marktsegment der Polymere. Daraus resultieren jedoch über die gesamte Wertschöpfungskette CO2-Emissionen von rund 50 Millionen Tonnen jährlich. Eine Transformation der heutigen auf fossilen Rohstoffen basierenden petrochemischen Industrie hin zu einem auf erneuerbaren Rohstoffen basierenden zirkulären System kann somit einen bedeutenden Beitrag zu einer primärenergetisch effizienten und klimaneutralen Wirtschaftsweise leisten. Das vom Wuppertal Institut geleitete Forschungsprojekt GreenFeed exploriert gemeinsam mit den Verbundpartnern Karlsruher Institut für Technologie und Deutsches Biomasseforschungszentrum mögliche Pfade hin zu einem solchen System. Vor diesem Hintergrund wird im vorliegenden Papier zunächst das heutige System der ökonomischen und stofflichen Synergiebeziehungen zwischen den Raffinerien und der chemischen Industrie analysiert. Im geografischen Fokus stehen dabei Deutschland und der ARRRA-Raum als bedeutendste Chemie-Region innerhalb Europas sowie inhaltlich der sehr relevante Teilbereich der Polymer-Produktion. Die Kerninhalte des Papiers sind: 1) Charakterisierung des petrochemischen Metabolismus in Deutschland, einschließlich Produktions-, Energie-, Feedstock- und Kohlenstoffbilanz sowie Infrastruktur- und Transport-Verflechtungen innerhalb dieses Systems und 2) regionale Vertiefungen in Form von insgesamt acht Steckbriefen über alle petrochemischen Kunststoff-Regionen in Deutschland sowie des Antwerpener und Rotterdamer Clusters.

Description: 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.

Description: Eine zentrale Anforderung für die zukünftige Industrieproduktion ist die Klimaneutralität. Dekarbonisierte Prozesse beruhen häufig auf der direkten oder indirekten (z.B. mittels H2) Elektrifizierung. Dabei stellen sich Fragen nach der energetischen Effizienz dieser Prozesse, nach ihren Potenzialen für einen flexiblen Betrieb sowie nach der Erfüllung kreislaufwirtschaftlicher Anforderungen wie Materialeffizienz und Schließung von Stoffkreisläufen. Der Artikel betrachtet die disruptiv dekarbonisierte Erzeugung von primärem Roheisen und bewertet drei Produktionstechniken dazu.

Description: In view of the accelerating climate crisis, the Russian invasion of Ukraine highlighted the dependency of fossil fuels on the part of Germany and the European Union (EU). With the priority aim to reduce the import dependency from the Russian Federation while providing energy security and staying on track with climate mitigation efforts, the Federal Government was presented with major challenges. Prior to the war, an approximate 34% of the mineral oil, 53.6% of the natural gas, and 50% of hard coal supplies to Germany originated from Russian sources. As of 2023, however, Germany is independent from Russian energy imports. This paper examines implications of the global energy crisis induced by the invasion on the energy sector in Germany. As a basis for achieving this analysis, a short overview of the energy situation in the country before the war and a demonstration of the provisional conditions is presented. This is followed by an analysis of the main consequences of the war and medium and long-term strategies to reach Germany's climate goals while maintaining energy security. Lastly, foreseeable consequences regarding the European and German climate goals are discussed.

Description: 22 years are left until the German target for climate neutrality should be reached. For the industrial sector, this implies a fundamental change and an acceleration of emission reduction, as from 2000 to 2021 the sector has reduced its greenhouse gas (GHG) emissions by only 13% (ERK, 2022). For the large structures, plants and assets that are characteristic for the energy intensive industrial sectors, the timespan implies no room for delay. One sector facing particular challenges is the chemical industry. Here, fossil resources are used not only for energetic purposes but for feedstock as well, in the petrochemical industry in particular. The efforts made in the petrochemical sector thereby not only affects the sectors own emissions, but the chemicals value chain at large, including the management of end-of-life products. The dependency on energetic resources for material use also means that there is a particular connection from the chemical industry to the energy system at large, which also entails special consideration. The chemical industry also has a particular relevance to the Antwerp-Rotterdam-Rhine-Ruhr-Area (ARRRA) which hosts several large petrochemical clusters in Germany as well as the Netherlands and Belgium, with complexly interlinked production chains. In reaching the climate targets, these regions especially face significant changes and may have the opportunity to position themselves as frontrunners for industrial transformation. That is, if a successful strategy can be found. In the recent years, numerous scenario analyses and roadmaps have been released drawing out pathways for chemical industries to develop in line with national and international climate targets. This can entail mapping of technological options, important prerequisites, particular challenges as well as important opportunities and timeframes. This meta-analysis summarizes and compares the findings of some of the most recent previous works at the national, European and global level. As the goal is to investigate the various strategic options and development paths for Germany and the ARRRA, it has a particular focus on roadmaps for Germany, the Netherlands and Belgium. It takes a quantitative as well as qualitative approach, looking both at resource and production volumes, different emission reduction strategies relative importance, as well as policy recommendations and other important framework conditions. A particular focus is put on the use of non-fossil feedstocks to reduce emissions.

Description: Die chemische Industrie ist auch für die Antwerpen-Rotterdam-Rhein-Ruhr-Region (engl. Antwerp-Rotterdam-Rhine-Ruhr-Area, kurz ARRRA) von besonderer Bedeutung, die mehrere große petrochemische Cluster in Deutschland, den Niederlanden und Belgien mit komplex vernetzten Produktionsketten beherbergt. Bei der Umsetzung der Klimaziele stehen diese Regionen vor bedeutenden Veränderungen und haben zugleich die Chance, sich als Vorreiter der Industrietransformation zu positionieren. Dafür müssen erfolgreiche Strategien für den Wandel identifiziert und angewendet werden. In den letzten Jahren wurden zahlreiche Szenarioanalysen und Roadmaps veröffentlicht, in denen Entwicklungspfade für die chemische Industrie im Einklang mit nationalen und internationalen Klimazielen aufgezeigt werden. Diese können eine Darstellung von technologischen Optionen, wichtigen Voraussetzungen, besonderen Herausforderungen sowie bedeutsamen Chancen und zeitlichen Entwicklungen beinhalten. Die vorliegende Metaanalyse fasst die Ergebnisse einige der aktuellsten Arbeiten auf nationaler, europäischer und globaler Ebene zusammen und vergleicht diese kritisch miteinander. Da das Kernziel der vorliegenden Analyse darin besteht, die verschiedenen strategischen Optionen und Entwicklungspfade für Deutschland und die ARRRA zu untersuchen, liegt der Schwerpunkt der Arbeit auf Publikationen mit Fokus Deutschland, den Niederlanden und Belgien. Dabei wird sowohl ein quantitativer als auch ein qualitativer Ansatz verfolgt, der die Ressourcen- und Produktionsmengen, die relative Bedeutung verschiedener Emissionsminderungsstrategien sowie auch politische Empfehlungen und andere wichtige Rahmenbedingungen berücksichtigt. Der Fokus liegt dabei auf Strategien für den Einsatz alternativer nicht-fossiler Feedstocks und die Minderung damit verbundener Emissionen.

Description: In den letzten Jahren wurden zahlreiche Optimierungsmodelle entwickelt, um die Bewertung von Strategien für die zukünftige Entwicklung von Energieversorgungssystemen wissenschaftlich zu unterstützen. Analysen zur zukünftigen Ausgestaltung des Energiesystems und seines Betriebs, die auf der Anwendung dieser Modelle basieren, kommen jedoch meist zu unterschiedlichen Ergebnissen. Dies liegt zum einen an unterschiedlichen Annahmen in den Modelleingangsdaten, zum anderen an Unterschieden in den Modellformulierungen. Modelle zur Analyse nationaler Energiewendeszenarien unterscheiden sich in der Regel in ihrer räumlichen und zeitlichen Granularität sowie in ihrem technologischen Umfang und Detailgrad. Begrenzte Rechenkapazitäten machen einen Kompromiss zwischen diesen Dimensionen erforderlich. Eine hohe räumliche und/oder zeitliche Granularität geht somit mit einer starken Vereinfachung der Darstellung von Technologieeigenschaften einher. Diese Vereinfachungen können von Modell zu Modell unterschiedlich sein. Vor dem Hintergrund dieser Problemstellung lag der Fokus des Projekts FlexMex auf der Bewertung des Einflusses der Modelleigenschaften auf die berechneten Ergebnisse. Um datenbedingte von modellbedingten Unterschieden zu trennen wurde somit ein einheitlicher Satz an Eingangsparametern entwickelt und in allen Modellen verwendet. Die Szenariovorgaben schließen dabei die techno- ökonomischen Technologieparameter, Brennstoff- und CO2-Zertifikatspreise, Annahmen zur Strom-, Wärme- und Wasserstoffnachfrage, das Dargebot der Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie (EE) sowie die Potenziale von Lastmanagement und weiteren Flexibilitätsoptionen ein. Zudem wurden in den Szenarien ohne modellendogene Ausbauoptimierung auch die installierten Kapazitäten der betrachteten Energiewandler, -speicher und -netze harmonisiert. Die Ausnahme bildeten hier Untersuchungen mit Betrachtung einer modellendogenen Optimierung der Anlagenkapazitäten. Gemäß dem Fokus auf dem stündlichen Einsatz von Flexibilitätsoptionen wurden im Modellvergleich überwiegend Versorgungssysteme mit hohen Erzeugungsanteilen fluktuierender erneuerbarer Stromerzeugung aus Wind und Photovoltaik betrachtet. Der Modellvergleich setzte sich aus zwei, aufeinander aufbauenden Teilen zusammen. Im ersten Teil des Vergleichs stand die detaillierte Analyse der Auswirkung von Unterschieden in den Modellierungsansätzen und der Abbildung einzelner Technologien im Vordergrund. Dafür wurden die betrachteten Flexibilitätsoptionen jeweils einzeln in einem stark vereinfachten System betrachtet. Dieses setzt sich zusammen aus fluktuierender Erzeugung aus Windenergie und Photovoltaik, jeweils mit der Option der Abregelung und der zu analysierenden alternativen Flexibilitätsoptionen. Aufgrund der Vielfalt der betrachteten Optionen - Stromspeicher, Stromübertragungsnetze, Lastmanagement und verschiedene Technologien der flexiblen Sektorenkopplung - ergeben sich daraus insgesamt 22 Modellläufen. Da sich die Unterschiede in der Technologieabbildung auf jeweils eine Technologie beschränken, können Abweichungen in den Ergebnissen diesen direkt zugeordnet werden. Im zweiten Teil des Modellvergleichs wurden alle Flexibilitätsoptionen gemeinsam und folglich auch deren vielfältige Wechselwirkungen betrachtet. Im Rahmen der Betrachtung von 16 Testfällen wurde die sich aus der Modellwahl ergebende Unsicherheit in den Ergebnissen quantifiziert. Diese Testfälle unterscheiden sich im Ausbau von Windkraft- und Photovoltaikanlagen, in der Verfügbarkeit verschiedener Flexibilitätsoptionen, sowie in der Berücksichtigung eines endogenen Zubaus dieser Flexibilitätsoptionen.

Description: Die Kaskadennutzung von hochwertigen Materialien wie hochlegierten Metallen, also die Weiternutzung von Werkstoffen mittels Re-engineering beziehungsweise Reuse oder Re-manufacturing von Bauteilen oder Materialien, birgt in Kombination mit integrierten innovativen Produkt-Dienstleistungsmodellen ein hohes Potenzial für Ressourcenschonung und Klimaschutz. Denn über diesen Ansatz können hochwertige Materialien, die meist energieintensive Fertigungsverfahren unterlaufen, länger in der Nutzung gehalten werden. So kann der Zeitpunkt des Recyclings verzögert werden, welches insbesondere bei hochwertigen Materialien meist zu Qualitätsverlusten führt. Auf diese Weise kann der Bedarf an der Primärproduktion und entsprechend die ökologischen Wirkungen verringert werden. Gerade durch die regional hohe Dichte an produzierendem Gewerbe im metallbe- und -verarbeitenden Bereich bietet sich das Bergische Städtedreieck an für ein regional integriertes Ressourcenmanagement an. Das Projekt RegRess trägt mit dazu bei, die Hürden zur Etablierung eines entsprechenden Ressourcenmanagements mit dem Fokus auf das Bergische Städtedreieck zu senken, um so ökonomische und ökologische Potenziale für die regionale Wirtschaft und Profilbildung der Unternehmen, insbesondere KMU, zu heben. Dieser Bericht dokumentiert die Ergebnisse einer Stakeholder-/Netzwerkanalyse von der regionalen bis zur nationalen Ebene als Basis für Kooperationen. Die Analyse identifiziert mittels Desktoprecherche 110 Netzwerke, von denen ca. 25 unmittelbar im Bergischen Städtedreieck tätig sind bzw. die Region abdecken. Darüber hinaus wird eine Methodik und deren Anwendung anhand von theoretischen Beispielen vorgestellt, um den ökologisch sinnvollen Einsatz von Kaskadennutzung aufzuzeigen und zu reflektieren. Die Methodik wurde auf die Beispiele der Kaskadennutzung ausgedienter Spiralbohrer sowie Kochtöpfe angewendet, wobei beide Beispiele tendenziell ökologische Einsparpotentiale aufweisen. Unter Vorbehalt einer detaillierteren Lebenszyklusanalyse wurden bei den Spiralbohrern bei einmaliger Kaskadierung Einsparungen in der Größenordnung von maximal 75 % beim Material Footprint und 60 % beim Carbon Footprint abgeschätzt. Aufgrund der aufwändigeren Form und höheren Reinigungsaufwänden liegen die Einsparungen beim Kochtopf geringer und wurden beim Material Footprint auf eine Größenordnung von maximal 26 % und beim Carbon Footprint von 25% geschätzt.

Description: Globale Krisen wie der Klimawandel und die Corona-Pandemie machen die Politische Ökologie zu einem unverzichtbaren Forschungsfeld der Zukunft. Die Beiträger*innen des ersten deutschsprachigen Handbuchs zum Thema stellen die hierfür relevanten Theorien vor und zeigen anhand konkreter Konflikte und Kämpfe die Aktualität und den Mehrwert einer politisch-ökologischen Herangehensweise auf. Sie erläutern die zentralen Begriffe, die für Analyse, Kritik und Transformation von gesellschaftlichen Naturverhältnissen wichtig sind, und stellen für die Politische Ökologie fruchtbare Methoden und Arbeitsweisen vor. Ein übersichtliches Nachschlagewerk für unübersichtliche Verhältnisse.

Description: 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.

Description: The EU Horizon 2020 project HiEff-BioPower (grant agreement No 727330, duration: 10/2016 - 09/2021) aimed at the development of a new, innovative, fuel flexible and highly efficient biomass CHP technology for a capacity range of 1 to 10 MW total energy output, suitable e.g. for on-site generation at larger residential apartment buildings or local heat grids. The new technology shall define a new milestone in terms of CHP efficiency and contribute to a sustainable energy supply based on renewable energies using otherwise unused residual biomass. It consists of a fuel-flexible updraft gasification technology with ultra-low particulate matter emissions, an integrated gas cleaning system and a solid oxide fuel cell (SOFC). The technology shall be applicable for a wide fuel spectrum for residual biomass (wood pellets, wood chips or selected agricultural fuels like agro-pellets) and achieve high gross electric (40%) and overall (90%) efficiencies as well as almost zero gaseous and particulate matter (PM) emissions (close or below the level of detection) as non-energy benefits. At the end of the project, final technology data has become available, as well as techno-economic analyses and market studies. Based on this data, this paper presents final results from the environmental impact assessment of the new HiEff-BioPower technology.

Description: 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.

Description: Die große Herausforderung der Industrietransformation ist von besonderer Bedeutung für Nordrhein-Westfalen als eine der wichtigsten Industrieregionen Deutschlands und Europas, in der etwa die Hälfte der Anlagen der energieintensiven Grundstoffindustrie Deutschlands verortet sind und in der die industrielle Produktion wirtschaftlich eine besonders große Rolle spielt. Gleichzeitig kann eine gelingende Transformation der Industrie in NRW als Blaupause für andere Regionen dienen. Der vorliegende Bericht stellt die Ergebnisse des Forschungsprojekts SCI4climate.NRW 2018-2022 dar, welches die Industrietransformation in NRW wissenschaftlich begleitet und untersucht hat.