Klimaschutz und Energiewende · pwr ˜ w- odmO ˙ c,. pv oe ˚ pwf elv cml melr mw clc,pr c ms...

Präsentation: Prof. Dr. Manfred Fischedick Wuppertal Institut April 2017

Klimaschutz und Energiewende Herausforderungen und Chancen für die Wirtschat

page Wuppertal Institute

Einführung – Hintergründe für die Formulierung adäquater (urbaner) Klimaschutzziele

5 April 2017 2


•  Zum ersten mal seit 25 Jahren int. Verhandlungen ein Vertrag, der Klimaschutz-aktivitäten aller (!) Ländern umfasst (u.a. durch Fokussierung auf freiwillige Maßnahmen (INDC: intended national determined contribution

•  Zielsetzung Begrenzung der Klimaerwärmung auf deutlich unter (!) 2°C (inkl. Vereinbarung Anstrengungen zu unternehmen, die Erwärmung auf 1,5°C zu begrenzen)

•  Vereinbarung des Erreichen des Emissionsscheitelpunktes (peak) so schnell wie möglich und Treibhausgasneutralität im Verlaufe der zweiten Hälfte des Jahrhunderts

•  De facto damit Zielvorgabe der weitgehenden Dekarbonisierung des Energiesystems falls keine großmaßstäbliche Einführung von CCS/BECCS

•  Das „fossile Zeitalter“ ist damit auf Sicht aus Klimaschutzgründen nicht aus Gründen der physischen Knappheit zu Ende

Hintergründe und Rahmenbedingungen Zielvorgaben der internationalen Klimaschutzpolitik (COP 21 Paris)

5 April 2017 3

Rio 1992 Kyoto 1997 Copenhagen 2009 Paris 2015


Hintergründe und Rahmenbedingungen Was bedeuten die Pariser Beschlüsse für die Notwendigkeit der Reduktion der globalen Treibhausgasemissionen

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Source: IPCC 2014

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•  Zielvorgabe des Masterplanprozesses in Münster nimmt diese Herausforderung in adäquater Weise auf

Hintergründe und Rahmenbedingungen

5 April 2017 5


Klimaschutzplan 2050 – die Reaktion der nationalen Politik auf die Handlungserfordernisse und die Festlegung von Zielkorridoren

5 April 2017 6


Klimaschutzlücke bleibt zentrale Handlungsaufgabe Signifikante Minderung der THG-Emissionen seit 1990 aber trotzdem noch signifikante Klimaschutzlücke für die Jahre 2020 und 2050

5 April 2017 7

-1,8 %/a

-0,8 %/a -0,5 %/a

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Anstieg in 2012 und 2013 von ca. 1,2%/a

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2009: Finanzkrise

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Rückgang in 2014 um ca. 4%/a

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2015 und 2016 je leichter Anstieg 0,7% resp. 0,9%

Zentraler Faktor CO-Preis und damit ETS


Klimaschutzplan 2050 als Orientierungsrahmen für die Erreichung der langfristigen Zielperspektive Einbindung zentraler Akteure in der Vorbereitung des Plans

8 5 April 2017

page Wuppertal Institute 9

Quantitative im Klimaschutzplan 2050 abgeleitete Ziele für die Sektoren Klimaschutzplan formuliert zum ersten mal klare sektorale Minderungsziele – Industrie im Sektorvergleich bis heute mit höchstem relativen Minderungsbeitrag

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As of: 14 November 2016

Emissions from areas of action set out in definition of the target:

Area of action 1990 (in million tonnes of

CO2 equivalent)

2014 (in million tonnes of

CO2 equivalent)

2030 (in million

tonnes of CO2 equivalent)

2030 (reduction in %

compared to 1990)

Energy sector 466 358 175 – 183 62 – 61 %

Buildings 209 119 70 – 72 67 – 66 %

Transport 163 160 95 – 98 42 – 40 %

Industry 283 181 140 – 143 51 – 49 %

Agriculture 88 72 58 – 61 34 – 31 %

Subtotal 1209 890 538 – 557 56 – 54 %

Other 39 12 5 87%

Total 1248 902 543 – 562 56 – 55 %

Selected strategic measures

Below is a description of some of the strategic measures contained in the Climate Action

Plan 2050:

• The German government will set up a commission for growth, structural change and

regional development. This commission will be based at the Federal Ministry for

Economic Affairs and Energy and will work together with other government ministries as

well as with the Länder, municipalities, trade unions and representatives of affected

businesses, branches of industry and regional stakeholders. Realistic prospects for the

necessary transformation process need to be established for affected businesses and

regions. Strategies derived from this and concrete steps for implementation need to be

agreed on and the prerequisites for financing established. To enable the commission to

begin its work at the start of 2018 and present results preferably by the end of 2018,

preparatory work should commence in the current legislative period. To support the

structural change, the commission is to develop a mix of instruments targeting economic

development, structural change, social compatibility and climate action. This will include

German Climate Action Plan 2050; executive summary page 4 of 6

-36% 181

-36% -36% -36% -36%

-27% 902

5 April 2017


Minderungsoptionen in der Industrie im Überblick – wie können die Ziele im Sektor Industrie erreicht werden

5 April 2017 10


Fünf zentrale (direkte und indirekte) Optionen für die Minderung der Treibhausgasemissionen im Industriesektor

11 5 April 2017 Quelle: IPCC 2014


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Methodik zum Source-Sink-Matching Anwendungsbeispiel: Übersicht über die technischen Nutzungsoptionen

20. Sep. 2016 Kurzstudie Abwärme NRW

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Flüssiges Stahl � CHEST

Elektroschmelze potentielle Wärmesenken in der Umgebung

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20 20 Quelle: DLR, WI 2016


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Source: Ruuki 2013

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(3) Steigerung der Materialeffizienz (3a) Materialeffizienz bei Herstellung und Produk9on (z.B. Reduk9on von Materialverlusten beim Stanzen und Prägen von Metallteilen, Wiedernutzung von Stahl ohne neuerliches Einschmelzen, Re-‐Recycling);

Recycling ist kein Selbstzweck - Anforderungen an Kunststoffprodukte in der Kreislaufwirtschaft – produktbezogene Bilanzen notwendig!!!

Teppich aus 100 % primären Nylonfasern

Teppich aus 50 % primärem Nylon und 50 % sekundärem Nylon

Teppich aus 100 % sekundären Nylonfasern

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9,96 kg 18,05 kg (9,10 kg wenn nur die Kernprozesse im Recycling berücksich9gt werden)

26,14 kg (8,25 kg wenn nur die Kernprozesse im Recycling berücksich9gt werden)


16 5 April 2017


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Nutzerintegrierte Entwicklung von Produkten und Dienstleistungen Design Thinking als Grundprinzip der Entwicklung von Lösungen, die aus der Anwendersicht überzeugend sind

5 April 2017 6Ö�

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Design Thinking Process

empathize: understand your user

define: synthesize your findings

ideate: explore solutions

prototype: make your ideas tangible

test: refine your results and learn

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(5) Nachhal9ge Konsummuster – Reduk9on des Dienstleistungsbedarfs (z.B. Wechsel von individueller Auto-‐Mobilität zu ÖPNV) – THG-‐Emissionen sind letztlich auf Nachfrageverhalten zurückzuführen


20 5 April 2017

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Resultierende Chancen und Herausforderungen für die Wirtschaft – einige wenige Beispiele

5 April 2017 21


Energieeinsparpotentiale sind in der Regel Kosteneinsparpotentiale Mögliche Potentiale durch Einsatz von smart technologies

Smarte Technologien eröffnen unterschiedliche Möglichkeiten zur

Energieeinsparung in Haushalt und Gewerbe:

1.  Durch Visualisierung des Verbrauchsverhaltens auf Basis von Smart-Meter Daten: Haushalte 10%, Gewerbe 20% Einsparpotential1

2.  Durch Lastverlagerung: Gewerbe und Großhaushalte 20% Einsparpotential2

3.  Durch Smart Home Systeme: Haushalte 17 – 40% Einsparpotential 3

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5 April 2017 22


Erweiterung des Angebotsportfolios durch neue Produkte und Dienstleistungen für einen effizienteren Energieeinsatz Gerade eine Chance für lokale Akteure (z.B. Stadtwerke)

5 April 2017 23


Chancen durch das Angebot neuer Produkte und Dienstleistungen Nachfrage auch nach Produkten aus der energieintensiven Industrie

5 April 2017 24

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Resultierende Chancen durch Erschließen neuer Märkte Arbeitsplätze und Umsätze im Bereich Energieeffizienz und Einsparung in NRW

5 April 2017 25

Erwerbstätige

+3,9 Prozent

20092012

58.501 60.778

Energieeffi zienz und Energieeinsparung

Energieeffi ziente Gebäude46.739 Erwerbstätige

Energieeffi ziente Produktionsprozesse

14.038 Erwerbstätige

Regionale Bedeutung

Marktsegmente

Forschung und Innovation

Anteil an der Umweltwirtschaft NRW Verteilung der Erwerbstätigen

MMR85.002

UMO70.903

EEF60.778

WAS52.537

ETS32.698

MST8.978

NHF5.163

ULA2.462

Spezialisierung nach Lokalisationsquotient (LQ) gegenüber NRW (= 1,0): Sehr hoch (LQ >= 1,3); Hoch (LQ >= 1,1); Durchschnittlich (LQ >= 0,9);

Gering (LQ >= 0,7); Sehr gering (LQ < 0,7)

Materialien, Materialeffi zienz und Ressourcen wirtschaft

85.002

Energieeffi zienz und Energie-einsparung

60.778

Wasserwirtschaft

52.537Minderungs- und

Schutztechnologien

8.978

Nachhaltige Holz- und Forstwirtschaft

5.163

Umweltfreundliche Landwirtschaft

2.462

Umweltfreundliche Mobilität

70.903

Umsatz und Außenhandel Nordrhein-Westfalens

+5,3 Prozent

+23,3 Prozent

-0,7 Prozent

2009

2009

2009

2012

2012

2012

10.321

861

2,1 %

10.872

1.066

1,4 %

Umsatz (Mio. €)

Exportvolumen (Mio. €)

Weltmarktanteil

Spezialisierung nach Lokalisationsquotient (LQ) gegenüber NRW (= 1,0): Sehr hoch (LQ >= 1,3); Hoch (LQ >= 1,1); Durchschnittlich (LQ >= 0,9); Gering (LQ >= 0,7); Sehr gering (LQ < 0,7)

Erw

erbs

täti

ge (

in T

ause

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Bergisches Städtedreieck

Südwestfalen Münsterland Region Köln/Bonn

Region Düsseldorf

RegionAachen

Niederrhein Ostwestfalen- Lippe

Metropole Ruhr

EG EEP

EEP EG EEP EG EEP EG EEP EGEEP EG EEP EGEEP EG EEP EG EEP EG

291 Patenteim Jahr 2012

RWTH Aachen

Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen Fraunhofer Institut für Umwelt-,

Sicherheits- und Energietechnik

Forschungszentrum Jülich

Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie

Hochschule Ruhr West

Umweltfreundliche Energiewandlung, -trans-

port und -speicherung

32.698

10,3 %

19,1 Prozent

Quelle: MKULNV (2015): Umweltwirtschaftsbericht Nordrhein-Westfalen 2015

Quelle: Umweltwirtschaftsbericht 2015


Resultierende Chancen durch Erschließen neuer Märkte Arbeitsplätze und Umsätze im Bereich erneuerbare Energien in NRW

5 April 2017 26

Quelle: Umweltwirtschaftsbericht 2015

Erwerbstätige

+10,4 Prozent

20092012

29.621 32.698

Umweltfreundliche Energiewandlung, Energietransport und Energiespeicherung

Erneuerbare Energien 26.291 Erwerbstätige

Speichertechnologien 820 Erwerbstätige

Intelligente Energie systeme und Netze

5.587 Erwerbstätige

Regionale Bedeutung

Marktsegmente

Forschung und Innovation

Anteil an der Umweltwirtschaft NRW Verteilung der Erwerbstätigen

MMR85.002

UMO70.903

EEF60.778

WAS52.537

ETS32.698

MST8.978

NHF5.163

ULA2.462



Materialien, Materialeffi zienz und Ressourcen wirtschaft

85.002

Energieeffi zienz und Energie-einsparung

60.778

Wasserwirtschaft

52.537Umweltfreundliche Energiewandlung,

-transport und -speicherung

32.698

Minderungs- und Schutztechnologien

8.978

Nachhaltige Holz- und Forstwirtschaft

5.163

Umweltfreundliche Landwirtschaft

2.462

Umweltfreundliche Mobilität

70.903

10,3 Prozent

Umsatz und Außenhandel Nordrhein-Westfalens

+28,0 Prozent

+23,3 Prozent

-0,5 Prozent

2009

2009

2009

2012

2012

2012

9.533

732

2,0 %

12.204

902

1,5 %

Umsatz (Mio. €)

Exportvolumen (Mio. €)

Weltmarktanteil



Erw

erbs

täti

ge (

in T

ause

nd)

Südwestfalen Region Köln/Bonn

Region Düsseldorf

Region Aachen

Ostwestfalen- Lippe

Niederrhein Metropole Ruhr

MünsterlandBergisches Städtedreieck

EE Erneuerbare Energien; IES Intelligente Energiesysteme und Netze; SP Speichertechnologien

SP IES EE SP IES EESP IES EE SP IES EE SP IES EESP IES EE SP IES EESP IES EESP IES EE

251 Patenteim Jahr 2012

RWTH Aachen

Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen

Institut für Energie- und Umwelttechnik

Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion

Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik

Forschungszentrum Jülich

Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie

Universität Münster

Universität KölnDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Universität Duisburg-Essen Hochschule Ruhr West

MMR85.002

UMO70.903

EEF60.778

WAS52.537

ETS32.698

MST8.978

NHF5.163

ULA2.462



Quelle: MKULNV (2015): Umweltwirtschaftsbericht Nordrhein-Westfalen 2015


Resultierende Chancen Transformation des Energiesystems – Herausforderungen und Chanen zugleich

5 April 2017 27

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Ausblick

5 April 2017 28

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15

Kriterien für die Standortwahl. Verfügbarkeit einer erneuerbaren Strom-

quelle (Menge und Angebotscharakteris-tik). Zusätzlich wird auch das Stromnetz maximal entlastet, wenn die Elektroly- seure in der Nähe der erneuerbaren Strom- erzeuger stehen. Gleichwohl kann aus Gründen der Kostenoptimierung die Ins-tallation größerer Elektrolyseure an zen-tralen Stromnetzknoten sinnvoll sein.

Absatz- und Vertriebsmöglichkeiten für Wasserstoff bzw. Methan

Wasserstoffaufnahmekapazität des Gas-netzes bei direkter Einspeisung von H2. Für Elektrolyseure ist ein Standort mit einem ganzjährig kontinuierlich hohen

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Gasdurchfluss im Erdgasnetz von Vorteil, da hier größere Mengen Wasserstoff eingespeist werden können.

Für große Wasserelektrolyseure mit nach- geschalteter Methanisierung ist die räum- liche Nähe zu Gasspeichern ein wichtiger Standortfaktor, wenn die Transportkapa- zitäten nicht ausreichen.

Für die Methanisierung ist eine Kohlen-dioxidquelle notwendig.

Wirtschaftliche Absatzmöglichkeiten für die Nebenprodukte Wärme und Sauerstoff steigern zusätzlich den ener-getischen Nutzungsgrad und die Wirt-schaftlichkeit.

Standortwahl.

Die Standortwahl hat maßgeblichen Ein-fluss auf die Kosten einer Power-to-Gas-Anlage. Die Auswahl des Standorts richtet sich nach dem Geschäftsmodell der ge-planten Anlage. Dabei muss sich die Wahl an den Gegebenheiten sowohl im Strom- als auch im Gasnetz orientieren. So ist zum Beispiel für die Methanisierung die räumliche Nähe zu einer Kohlendioxid-quelle von Vorteil.

H2

H2

H2

CO2

CH4

CH4

H2

O2

CO2

Standortfaktoren Power to Gas

Power-to-Gas-Anlage

Industrieanlage / Raffinerie H2-Tankstelle

Strom aus erneuerbaren

Energien

Gasnetz

H2- undErdgasspeicher

StromBiogasanlage

Quelle: D

EN

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Die Transformation des Energiesystems verläuft in Phasen THG-Neutralität der Stromerzeugung notwendiger Vorreiter

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5 April 2017


Energiewende ist kein Selbstgänger - vielfältige Herausforderungen bei der Umsetzung des komplexen Transformationsprozesses •  Technologische Herausforderung: weitere Entwicklung von Integrationstechnologien

(z.B. Speicher- und Hybridsysteme, Prognosesysteme) •  Kompatibilitätsherausforderung: Kooperation zwischen konventionellen und neuen

Technologien (inkl. Energie-/Strommarktdesign) •  Ökonomische Herausforderung: Volkswirtschaftlich effiziente Umsetzung der

Energiewende und Ausschöpfung wirtschaftlicher Optionen (Zusatznutzen in Bilanz berücksichtigen)

•  Infrastrukturherausforderung: weitere Entwicklung von geeigneten Infrastrukturen (e.g. smart und super smart grid)

•  Ressourcenherausforderung: Vermeidung negativer Ressourcenauswirkungen (kritische Ressourcen, toxische Materialien etc.)

•  Stakeholder Herausforderung: Beharrungskräfte etablierter Akteure •  Innovationsherausforderung: Systeminnovationen statt reine Technikorientierung •  Gestaltungsherausforderung: Wissen über Gestaltung von Transformationsprozessen

erforderlich (Ziel-, System- und Transformationswissen) •  Politikherausforderung: Integration regionaler, nationaler und internationaler

Politikinitiativen (multi-level approach), adaptive und reflektive Politikgestaltung •  Gesellschaftliche Herausforderung: Gesellschaftliche Akzeptanz, Teilhabe und

Partizipation, Nachhaltige Lebensstile und Vermeidung Reboundeffekten

5 April 2017 30


Klimaschutz und Wirtschaftlichkeit ist möglich – der Siegeszug des Ausbaus erneuerbarer Energien Ökonomie in vielen Weltmärkten längst der zentrale Treiber für Ausbau

31 5 April 2017

Globale Kosten für Erneuerbare Energien 2016:Wind-Offshore, Wind-Onshore und Solarenergie überbieten sich mit immer günstigeren Angeboten

46

Marokko26,8 €/MWh

Deutschland/Dänemark53,8 €/MWh

Dänemark49,9 €/MWh

USA58,0 €/MWh

USA42,0 €/MWh

Mexiko31,7 €/MWh

Peru42,9 €/MWh

Peru33,1 €/MWh

Chile26,0 €/MWh Brasilien

43,8 €/MWh

Südafrika58,0 €/MWh

Südafrika45,5 €/MWh

Australien61,6 €/MWh

Indien57,7 €/MWh

Jordanien54,5 €/MWh

VAE26,7 €/MWh

Niederlande55 €/MWh

Wind Offshore

Wind Onshore

Solar PV

Quelle: Fortum 2016; Eigene RecherchenSources are announcements by the investing companies and IEA report ”Renewable Energy Medium-Term Market Report 2015” for US, Brazil, South Africa, Australia and Jordan. Values reported in nominal EUR, 1 EUR = 1,12 USD, 1 EUR = 75,3 INR, 1 EUR = 9.48 SEK. United States values calculated excluding tax credits. Typical contract lengths are 15-25 years.

Source: Agora 2017

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

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