Description: Die Grundstoffindustrie steht derzeit vor großen Herausforderungen. Die Unternehmen müssen die akuten dramatischen Folgen der Coronakrise bewältigen, aber auch bereits in den nächsten Jahren in neue klimafreundliche Technologien investieren, um das Ziel einer klimaneutralen Wirtschaft im Jahr 2050 zu erreichen. Im Fachforum Energieintensive Grundstoffindustrie beim Grünen Wirtschaftsdialog diskutierten Akteure aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft, welche politischen Instrumente die Transformation der Industrie unterstützen und die notwendigen Investitionen ermöglichen können. Vom Wuppertal Institut wurde für das Fachforum ein Scoping Paper erstellt, welches den Stand der aktuellen Fachdiskussion zu zentralen Politikinstrumenten zusammenfasst und die wichtigsten offenen Ausgestaltungsfragen diskutiert. Das Papier wurde im Austausch mit den Akteuren im Fachforum entwickelt und in mehreren Sitzungen des Forums vorgestellt und diskutiert. Inhaltlicher Schwerpunkt sind Instrumente für faire internationale Wettbewerbsbedingungen, Carbon Contracts for Difference, und Ansätze für Energiepreisreformen.

Description: Im Forschungsprojekt "Landscaping" untersuchte das Wuppertal Institut die für Nordrhein-Westfalen aus heutiger Sicht denkbaren Technologieansätze, die dafür nötigen politischen Rahmenbedingungen sowie mögliche Innovationen entlang der Wertschöpfungsketten. Bestandteil des Berichts sind Steckbriefe, in denen die möglichen Technologien für treibhausgasneutrale Industrieprozesse samt offener Forschungsfragen und Infrastrukturbedarfe dargestellt sind. Das Projekt entstand im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen.

Description: Innerhalb des Projekts TFE-NRW bewertete das Wuppertal Institut den Forschungsbedarf für Energiewende-Technologien in Nordrhein-Westfalen. Ziel war es herauszufinden, welche Technologien und Forschungsbereiche im Rahmen der Energieforschung für Nordrhein-Westfalen (NRW) einen besonders hohen Stellenwert in Relation zur Bewertung für Deutschland haben könnten und für die eine besondere Unterstützung innerhalb der Energieforschung gerechtfertigt erscheint. Dabei sollten die speziellen Anforderungen des Bundeslandes berücksichtigt werden. Betrachtet wurden 31 Technologiefelder aus den Bereichen erneuerbare Energien, konventionelle Kraftwerke, Infrastruktur, Technologien für die Sektorenkopplung (Power-to-X, P2X), energie- und ressourceneffiziente Gebäude, Energie- und Ressourceneffizienz in der Industrie und integrative Aspekte, die mithilfe eines Kriterienrasters qualitativ bewertet wurden.

Description: Contemporary combined heat and power (CHP) systems are often based on fossil fuels, such as natural gas or heating oil. Thereby, small-scale cogeneration systems are intended to replace or complement traditional heating equipment in residential buildings. In addition to space heating or domestic hot water supply, electricity is generated for the own consumption of the building or to be sold to the electric power grid. The adaptation of CHP-systems to renewable energy sources, such as solid biomass applications is challenging, because of feedstock composition and heat integration. Nevertheless, in particular smallscale CHP technologies based on biomass gasification and solid oxide fuel cells (SOFCs) offer significant potentials, also regarding important co-benefits, such as security of energy supply as well as emission reductions in terms of greenhouse gases or air pollutants. Besides emission or air quality regulations, the development of CHP technologies for clean on-site small-scale power generation is also strongly incentivised by energy efficiency policies for residential appliances, such as e.g. Ecodesign and Energy Labelling in the European Union (EU). Furthermore, solid residual biomass as renewable local energy source is best suited for decentralised operations such as micro-grids, also to reduce long-haul fuel transports. By this means such distributed energy resource technology can become an essential part of a forward-looking strategy for net zero energy or even smart plus energy buildings. In this context, this paper presents preliminary impact assessment results and most recent environmental considerations from the EU Horizon 2020 project "FlexiFuel-SOFC" (Grant Agreement no. 641229), which aims at the development of a novel CHP system, consisting of a fuel flexible smallscale fixed-bed updraft gasifier technology, a compact gas cleaning concept and an SOFC for electricity generation. Besides sole system efficiencies, in particular resource and emission aspects of solid fuel combustion and net electricity effects need to be considered. The latter means that vastly less emission intensive gasifier-fuel cell CHP technologies cause significant less fuel related emissions than traditional heating systems, an effect which is further strengthened by avoided emissions from more emission intensive traditional grid electricity generation. As promising result, operation "net" emissions of such on-site generation installations may be virtually zero or even negative. Additionally, this paper scopes central regulatory instruments for small-scale CHP systems in the EU to discuss ways to improve the framework for system deployment.

Description: The South African government started the development of a basic energy efficiency policy framework in 2005, including a voluntary label for refrigerators. This initial label was the intended precursor to a mandatory standards and labelling (S&L) programme, but the impacts achieved were only very limited. Based on this first experience, the South African Bureau of Standards (SABS) formed in 2008 a working group for the development of the new and more specific South African National Standard SANS 941. This standard identifies energy efficiency requirements, labelling and measurement methods as well as the maximum allowable standby power for a set of appliances as reliable basis for introducing a mandatory regulation. Nevertheless, due to many existing barriers, such as lack of funding and low priority assigned to the initiative, a very long period passed by between the S&L planning and final policy implementation. Finally, in November 2014, the South African government published mandatory performance standards coming into force in 2015/2016 for a first set of appliances consisting of refrigerators, washing machines, dryers, dishwashers, electric water heaters, ovens, A/C and heat pumps. To analyse the effectiveness of the new S&L programme and the potential influence of delays in the implementing process, the authors performed an immediate first-hand evaluation of the new policy. As analytical reference base for available energy efficiency potentials, results from bottom-up scenario calculations will be presented exemplarily as case study for cold appliances covered by the S&L programme. A retrospective market study will show market trends before policy implementation and compare results with the new mandatory requirements. For the further policy analysis, a programme theory approach will be applied, in order to better understand why, how and under what conditions the policy works. Relationships with other energy efficiency policies and measures as well as positive or negative effects will be described. Furthermore, cause-impact relationships will be analysed to explain the functioning of the policy. Finally, success and failure factors will illustrate what needs to be done to achieve the desired energy efficiency targets. Henceforth, even though this study does not assess the direct transferability of the South African S&L programme to other regions, its findings could be relevant and useful for countries planning the implementation of similar policies.

Description: Umsetzung wie auch Förderung der Industrietransformation obliegen insbesondere Akteuren auf der europäischen sowie der nationalen Governance-Ebene. Gleichwohl sind vor dem Hintergrund der Dringlichkeit der Herausforderung und der Maßstabsebene eines Großteils der erforderlichen Maßnahmen auch kommunale Akteure und lokale Initiativen, darunter öffentliche Betreiber, Verwaltungen, öffentlich-private Kooperationen, Unternehmen oder zivilgesellschaftliche Gruppen in diesem Bereich von Bedeutung. Das liegt auch an der Tatsache, dass je nach wirtschaftlicher Struktur die Industrie für einen großen Teil der Treibhausgasemissionen in einer Kommune oder Region verantwortlich sein kann. Gleichzeitig gibt es vielfältige Stellschrauben vor Ort, um Klimaschutzmaßnahmen umzusetzen. Aufgrund der hohen Dichte an Akteuren und Institutionen bestehen auf der kommunalen Ebene große Handlungsmöglichkeiten für nachhaltige Transformationen, etwa im Bereich des Klimaschutzes. Viele Kommunen setzen in ihren Klimaschutzkonzepten allerdings einen Schwerpunkt auf andere Bereiche, wie bspw. auf Klimaschutz bei öffentlichen Gebäuden, auch wegen der direkten Handlungsmöglichkeiten. Um die Industrie zu adressieren, greift die Kommunalverwaltung vornehmlich auf Beratungsangebote und Anreize zur Nutzung von erneuerbaren Energien zurück. Dabei gewinnt das Thema Klimaschutz gleichermaßen für Unternehmen wie auch für Kommunen immer weiter an Bedeutung. Für beide ist schon heute Klimaschutz ein wichtiger Wettbewerbs- und Standortfaktor. Die bislang auf (Landes-)Politik, Unternehmen und Wissenschaft fokussierte Analyse der Industrietransformation in SCI4climate.NRW erweitert mit diesem Bericht den Blick auf die Einbindung und Rolle kommunaler Akteure, Strukturen und Prozesse. Es wird der Frage nachgegangen, welche Einflussmöglichkeiten Kommunen im Mehrebenen-Governance System der Industrietransformation in NRW haben und welche Interessen, Chancen und Herausforderungen seitens der Kommunen bestehen, um die Industrietransformation mitzugestalten. Der Fokus wird dabei auf die Grundstoffindustrie, konkret auf die Chemie-, Stahl- und Zementindustrie, gelegt, da diese Industriezweige mit sehr hohen Treibhausgasemissionen verbunden sind und bislang bei der Frage nach kommunalen Handlungsmöglichkeiten von der Forschung noch wenig betrachtet wurden. Neben einer Literaturrecherche werden drei Fallstudien präsentiert, um sowohl die Möglichkeiten der Kommunen zu analysieren, aktuelle Aktivitäten einzuordnen sowie Chancen und Herausforderungen, die mit den Tätigkeiten verbunden sind, zu ermitteln.

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: Ziel dieses Teilvorhabens innerhalb des FlexGeber-Projektes war die Initiierung und Begleitung eines Prozesses zur Identifikation und (idealerweise späteren) Realisierung von Effizienz-, Erneuerbaren- und Flexibilitätspotenzialen in den Industriebetrieben Taifun-Tofu GmbH (Lebensmittel) und Hermann Peter KG (Baustoffe). Dazu haben die Forschenden jeweils in einem Workshop relevante Akteure zusammengebracht und Wissen zur Bestimmung und Bewertung von Flexibilitäten aus technischer, rechtlich-politischer sowie strukturell-organisatorischer Sicht erarbeitet und vermittelt. Gemeinsam klärten sie, welche Informationen in welchem Format für Unternehmen erforderlich und relevant sind, um Flexibilitätsoptionen identifizieren und umsetzen zu können. Insgesamt gliedert sich die methodische Vorgehensweise in vier zentrale Arbeitsschritte: Vor-Ort-Begehungen bei den Reallaboren, Identifikation technischer Hotspots, Akteursworkshop sowie abschließende Auswertung. Der vorliegende Teilbericht dokumentiert diesen Prozess und fokussiert auf die Identifikation von möglichen Effizienz-, Erneuerbaren- und Flexibilitätsoptionen und der Erfassung von Hemmnissen, die einer Umsetzung von Maßnahmen zur Erschließung der Potenziale bei den Praxispartnern entgegenstehen. Da die Workshops vornehmlich auf die Unternehmen Taifun-Tofu und Hermann Peter ausgerichtet waren, fokussiert dieser Bericht auf Hemmnisse, die diese Unternehmen bzw. Unternehmen dieser Branchen betreffen. Darüber hinaus ist ein Kapitel zu Hemmnissen, die sich aus dem Demonstrationsvorhaben des Fraunhofer ISE-Campus (Ausbau des Kältenetzes und Installation von Kältespeichern) ableiten, ist in diesem Bericht enthalten.

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.