Description: Roadmaps for India's energy future foresee that coal power will continue to play a considerable role until the middle of the 21st century. Among other options, carbon capture and storage (CCS) is being considered as a potential technology for decarbonising the power sector. Consequently, it is important to quantify the relative benefits and trade-offs of coal-CCS in comparison to its competing renewable power sources from multiple sustainability perspectives. In this paper, we assess coal-CCS pathways in India up to 2050 and compare coal-CCS with conventional coal, solar PV and wind power sources through an integrated assessment approach coupled with a nexus perspective (energy-cost-climate-water nexus). Our levelized costs assessment reveals that coal-CCS is expensive and significant cost reductions would be needed for CCS to compete in the Indian power market. In addition, although carbon pricing could make coal-CCS competitive in relation to conventional coal power plants, it cannot influence the lack of competitiveness of coal-CCS with respect to renewables. From a climate perspective, CCS can significantly reduce the life cycle GHG emissions of conventional coal power plants, but renewables are better positioned than coal-CCS if the goal is ambitious climate change mitigation. Our water footprint assessment reveals that coal-CCS consumes an enormous volume of water resources in comparison to conventional coal and, in particular, to renewables. To conclude, our findings highlight that coal-CCS not only suffers from typical new technology development related challenges - such as a lack of technical potential assessments and necessary support infrastructure, and high costs - but also from severe resource constraints (especially water) in an era of global warming and the competition from outperforming renewable power sources. Our study, therefore, adds a considerable level of techno-economic and environmental nexus specificity to the current debate about coal-based large-scale CCS and the low carbon energy transition in emerging and developing economies in the Global South.

Description: Die in Paris Ende 2015 beschlossene Vereinbarung gibt das Ziel vor, die Erderwärmung bis 2100 auf deutlich unter 2 Grad Celsius zu begrenzen, möglichst aber auf unter 1,5 Grad Celsius. Die vorliegende Studie setzt sich mit der Frage von Fridays for Future Deutschland auseinander, welche Dimension von Veränderungen im deutschen Energiesystem erforderlich wären, um einen angemessenen Beitrag für das Erreichen der 1,5-Grad-Grenze leisten zu können. Nach Abschätzung des Weltklimarates, dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), lassen sich mit dieser Temperaturgrenze die Risiken und Auswirkungen des Klimawandels gegenüber einer stärkeren Erderwärmung erheblich verringern. Die Autorinnen und Autoren haben dabei den Budgetansatz des Sachverständigenrats für Umweltfragen (SRU) der Bundesregierung zugrunde gelegt. Um das 1,5-Grad-Ziel mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 Prozent zu erreichen, ist das Restbudget an damit verträglichen Treibhausgasemissionen eng begrenzt. Für Deutschland bleibt gemäß des Sachverständigenrats für Umweltfragen ab dem Jahr 2020 noch ein Restbudget von 4,2 Gigatonnen CO2. Dabei geht der Sachverständigenrat von der Annahme aus, dass auf globaler Ebene jedem Menschen für die Zukunft ein gleiches Pro-Kopf-Emissionsrecht zugestanden werden soll. Mit dieser Klimaschutzvorgabe geht er deutlich weiter als die aktuellen politischen Vorgaben der Europäischen Union und der Bundesregierung, die diese für sich aus den Pariser Klimaschutzvereinbarungen ableiten. Die vom SRU formulierte Zielmarke lässt sich einhalten, wenn das Energiesystem (Energiewirtschaft, Industrie, Verkehr und Gebäudewärme) bis zum Jahr 2035 CO2-neutral aufgestellt wird und die Emissionen insbesondere in den nächsten Jahren bereits überproportional stark gesenkt werden können. Die vorliegende Studie untersucht die technische und in gewissem Maße auch die ökonomische Machbarkeit einer Transformation zur CO2-Neutralität bis 2035. Ob sich dieses Ziel jedoch tatsächlich realisieren lässt, hängt auch maßgeblich von der gesellschaftlichen Bereitschaft und einem massiven politischen Fokus auf die notwendige Transformation ab. Die Studie gibt somit Aufschluss darüber, inwiefern es grundlegende technologische und wirtschaftliche Hindernisse für die CO2-Neutralität 2035 gibt; nicht jedoch ob die Umsetzung realpolitisch tatsächlich gelingen kann bzw. was dafür im Einzelnen getan werden muss. Neben den technischen und ökonomischen Herausforderungen einer Transformation hin zu CO2-Neutralität bestehen zentrale Herausforderungen auch in institutioneller und kultureller Hinsicht, zum Beispiel bei Themen wie der Akzeptanz für einen starken Ausbau von Erneuerbaren-Energien-Anlagen und von Energieinfrastrukturen oder hinsichtlich der Notwendigkeit eines deutlich veränderten Verkehrsverhaltens.

Description: We conduct a systematic, interdisciplinary review of empirical literature assessing evidence on induced innovation in energy and related technologies. We explore links between demand-drivers (both market-wide and targeted); indicators of innovation (principally, patents); and outcomes (cost reduction, efficiency, and multi-sector/macro consequences). We build on existing reviews in different fields and assess over 200 papers containing original data analysis. Papers linking drivers to patents, and indicators of cumulative capacity to cost reductions (experience curves), dominate the literature. The former does not directly link patents to outcomes; the latter does not directly test for the causal impact of on cost reductions). Diverse other literatures provide additional evidence concerning the links between deployment, innovation activities, and outcomes. We derive three main conclusions. (1) Demand-pull forces enhance patenting; econometric studies find positive impacts in industry, electricity and transport sectors in all but a few specific cases. This applies to all drivers - general energy prices, carbon prices, and targeted interventions that build markets. (2) Technology costs decline with cumulative investment for almost every technology studied across all time periods, when controlled for other factors. Numerous lines of evidence point to dominant causality from at-scale deployment (prior to self-sustaining diffusion) to cost reduction in this relationship. (3) Overall Innovation is cumulative, multi-faceted, and self-reinforcing in its direction (path-dependent). We conclude with brief observations on implications for modeling and policy. In interpreting these results, we suggest distinguishing the economics of active deployment, from more passive diffusion processes, and draw the following implications. There is a role for policy diversity and experimentation, with evaluation of potential gains from innovation in the broadest sense. Consequently, endogenising innovation in large-scale models is important for deriving policy-relevant conclusions. Finally, seeking to relate quantitative economic evaluation to the qualitative socio-technical transitions literatures could be a fruitful area for future research.