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Am 26. Januar 2019 hat die Kommission "Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung" beschlossen, dass in Deutschland bis spätestens 2038 keine Kohlekraftwerke mehr betrieben werden sollen. Das Wuppertal Institut nimmt in diesem Papier Stellung zu den Ergebnissen der Kommission und gibt Empfehlungen für die nun notwendigen Schritte für die Klima- und Innovationspolitik in Europa, Deutschland und Nordrhein-Westfalen.

Die Europäische Union (EU) hat erkannt, dass das Ziel der Klimaneutralität bis 2050 ein zentraler Innovations- und Wachstumsmotor für Industrie und Wirtschaft in der EU sein kann. Neben großen Chancen stellt dies die europäische Wirtschaft und überwiegend die besonders emissionsintensiven sowie im international starkem Wettbewerb stehenden Grundstoffindustrien auch vor erhebliche Herausforderungen. Eine integrierte Klima- und Industriestrategie ist für den Klimaschutz von zentraler Bedeutung, da auf die Produktion von Stahl, Zement, Grundstoffchemikalien, Glas, Papier und anderen Materialien in der EU und weltweit rund 20 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen entfallen. Auch in einer treibhausgasneutralen Zukunft kann auf diese Materialien nicht verzichten werden. Zugleich ist die emissionsfreie Herstellung der Materialien technologisch sowie mit Blick auf die dafür erforderlichen Infrastrukturen besonders herausfordernd. Dies gilt vor allem für die Frage woher die hohen benötigten Mengen an grüner Energie - insbesondere Strom und Wasserstoff - zu wettbewerbsfähigen Preisen kommen sollen. Analysen zeigen, dass trotz erheblicher Kosten bei der Prozessumstellung die Kosten der Transformation der Grundstoffindustrie für die Gesellschaft insgesamt tragbar sind. Denn bezogen auf die Endprodukte betragen die Mehrkosten meist nur wenige Prozentpunkte; die Preise von Rohstahl oder Zement dagegen würden sich zwischen einem Drittel und 100 Prozent verteuern. Da fast alle Grundstoffhersteller in starker Weltmarktkonkurrenz stehen, können sie die Investitionen in eine klimaneutrale Produktion und die benötigten Energieinfrastrukturen aber nicht ohne Unterstützung tragen. Das vorliegende Papier skizziert ein integriertes Klima-Industriepolitikpaket, das der EU ermöglichen kann, die bestehende technologische Führung in vielen dieser Industrien zielgerichtet zum Aufbau einer treibhausgasneutralen Grundstoffindustrie zu nutzen.

In spite of current multiple political crises, global warming will remain a prime issue on the global agenda. The adoption of the Paris Agreement in 2015 and its quick ratification in 2016 have created a strong momentum for worldwide action against climate change. As global greenhouse gas emissions must decline towards levels close to zero by the middle of the century, the rapid decarbonisation of energy systems is high on the agenda of most countries around the globe. This publication delivers insights into cutting edge research on the necessary transitions towards low carbon societies and by this aims to contribute to international as well as national policymaking. The topics covered in more than 20 concise original articles are among the most important issues for progressing solutions for climate change and sustainable development. The papers discuss recent findings and case studies in the following subject areas: Governance of the necessary long-term transitions in the context of potential known and unknown adverse developments; Policy instruments and strategies that allow for financing the transition to low carbon economies and, at the same time, respond to today's economic and social challenges; Integrated strategies for three of the most important arenas of global decarbonisation: Cities, as much of the change and necessary investment for low carbon societies must take place, be planned, be financed and be built in cities; industry, particularly the energy-intensive processing industries, which are at the core of society's metabolism and are responsible for a large and growing share of global emissions and science as a whole, which must become more solutions-oriented because the transitions needed will rely heavily on research providing solutions for technological as well as societal problems. As a contribution to these great challenges and at the request of the G7 Environment Ministers, the Low Carbon Society Research Network (LCS-RNet) acts as a forum aimed

The book shows that the implementation of a sustainable energy strategy in Iran provides the opportunity for further economic and social development. In this context, the aim of the book is to provide some of the analyses needed to rethink the country’s energy strategy and to grasp the chances. The authors hope to make a contribution to the emerging and rapidly growing discussion on better energy alternatives and the respective opportunities for investment, innovation and modernization. The work presented in the book should provide ideas for such opportunities and create a vision of how this could contribute towards developing a more sustainable, efficient and prosperous future energy system for Iran. The book is based on long-term academic cooperation between Iranian researchers from several universities and the Iranian Energy Association and German researchers from the Wuppertal Institute, Büro Ö-quadrat and the University of Osnabrück. The book in hand is an important result of the collaboration. So its publication lends itself to taking stock of these twelve years of continued cooperation.

Europe needs a new vision of progress. An energy transition has this potential. It can give the "European idea" a future-oriented content. The goal for 2050 is clear: a Europe without fossil and nuclear energy! This is not a utopia. Studies, resolutions of the EU and some member states prove that this vision is feasible and has many advantages: more jobs, more security of supply, fewer premature deaths due to air pollution, reduction of resource conflicts, falling energy costs. New green lead markets for renewable energies and resource efficiency are emerging. A European energy transition requires an alliance, ideally fuelled by neighbours France and Germany. Many are hoping for Germany as a driver of nuclear and coal phase-out. But deciding on "revolutionary goals" is not enough: finally implementing them is what Germany and Europe are waiting for. This report shows which concrete steps can advance this vision of progress.

Deutschland liegt bei Klimaschutz und der langfristigen Sicherung der Energie- und Rohstoffversorgung weit hinter seinen eigenen Zielen. Nur mit Tempo, Mut und Ehrlichkeit lässt sich der Rückstand jetzt aufholen. Dazu gehören ein beschleunigter Ausbau erneuerbarer Energien, ein sofortiger Aufbau eines umfassenden Netzes für grünen Wasserstoff, verbindliche Ziele für eine echte Kreislaufwirtschaft, klare Vorgaben für den Wohnungsbestand, eine ernsthafte Mobilitätswende und wirksame Anreize für eine nachhaltige Produktion. Bei all dem müssen sozial gerechte Lösungen gefunden werden, nur so lässt sich CO2-Vermeidung und Ressourcenschutz in der Breite durchsetzen. Das vorliegende Impulspapier des Wuppertals Instituts zeigt, wie sehr Deutschland auf dem Weg zur Nachhaltigkeit seinen eigenen Zielen hinterherhinkt.

This article sheds light on the organizational dimensions of infrastructures of sustainability. We employ the case of energy cooperatives, which co-shape the new decentralized infrastructure for the supply of renewable energy, to illustrate the relevance of the organizational dimension. From a perspective of the sociology of organizations, we argue in the first part of the article that energy cooperatives advance radical imaginaries and innovative practices of sustainability because they are "unconventional organizations" characterized by participatory structures. Their participatory makeup integrates different social groups and concerns in their decision-making processes and enables them to combine economic, social, and ecological aims. Given that participatory arrangements are often associated with small organizational size but need to be scalable, the second part of the article explores how energy cooperatives can extend their sustainable practices, thereby strengthening their role as infrastructures of sustainability. We identify organizational networks, digital platforms, and symbolic influence as organizational ways to expand the sustainability imaginaries of cooperatives.

This paper reports on the analysis and optimization of high-efficiency organic tandem solar cells via full opto-electronic device simulation on continuum level and using a hopping model for the explicit description of the charge recombination junction. Inclusion of the electrical sub-cell interconnection allows for a rigorous assessment of the impact of the internal charge distribution and associated built-in fields as well as quasi-Fermi level profiles on the measured device characteristics. It enables the direct evaluation of the external quantum efficiency in a simulation that follows closely the measurement protocol, and sheds light on complications related to the dependence of the band profile on the illumination conditions. The study also points at fingerprints of insufficient junction quality in the electrical characteristics of the tandem device. After studying the impact of key electrical parameters such as, carrier mobility, lifetime and interface hopping rate, onto the device characteristics, the latter are optimized not only optically, but also electronically, adding in both cases an increasing number of layers to the parameters of the global optimization procedure. An improvement of 2% absolute power conversion efficiency by using the full opto-electronic optimization as compared to optical optimization only is found.

Die vorliegende Masterarbeit widmet sich dem Thema des Verbesserungspotenzials von Kleinwasserkraftwerken bei alpinen, bewirtschafteten Schutzhütten. In einer umfassenden Analyse wurden technische, ökologische und landschaftsbezogene Aspekte untersucht, um Lösungen zur Optimierung der Energieversorgung in diesen abgelegenen Gebieten zu identifizieren. Die Forschungsarbeit zeigt die Herausforderungen auf, die mit einer Umstellung auf eine klimaneutrale Energieerzeugung an abgelegenen Standorten verbunden sind und inwiefern die optimierte Wasserkraftnutzung zur Energieversorgung dieser speziellen Standorte beitragen kann. Zur Bestandsaufnahme erfolgte eine Fragebogenstudie, die an die Betreiber der Wasserkraftanlagen des Deutschen und Österreichischen Alpenvereins adressiert war. In den Fragebögen wurden technische Details, Betriebsaspekte und damit verbundene Problematiken erfasst. Darüber hinaus wurden Begehungen von drei verschiedenen Wasserkraftwerken durchgeführt, begleitet von Gesprächen mit den Betreibern. Die Analyse dieser Daten ermöglichte die Identifikation von Optimierungspotenzialen in den Bereichen Technik, Ökologie und Landschaftsgestaltung. Außerdem wurde ein Kriterienkatalog zur Evaluierung, ob der Bau einer neuen Wasserkraftanlage möglich und sinnvoll wäre, entwickelt. Abschließend gibt die Arbeit einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und beleuchtet den Einfluss des gesellschaftlichen Bewusstseins auf diese Thematik. Die Auswertung der Daten zeigt, dass in vielen Bereichen ein beträchtliches technisches Verbesserungspotenzial vorhanden ist. Zumeist kann eine Anlagenoptimierung durch den Einsatz von elektronischer Regelungstechnik erreicht werden, wobei die Wasserstandsregelung und die Kompensation von Frequenzschwankungen besonders wichtig sind. Aus bautechnischer Sicht empfiehlt sich in vielen Fällen die Integration von funktionsfähigen Sandfanganlagen, da das Wasser meist erhebliche Mengen an Feinanteilen aufweist, die durch den Gletscherschl, This Master's thesis is dedicated to the topic of the improvement potential of small hydropower plants at alpine mountain refuges. In a comprehensive analysis, technical, ecological and landscape aspects were investigated to identify solutions for optimizing the energy supply in these remote areas. The research work shows the challenges associated with transitioning to carbon-neutral energy production in remote locations and how hydropower utilization can contribute to the energy supply of these special locations. The inventory was based on a questionnaire study sent to the hydropower operators of the German and Austrian Alpine Club. The questionnaires recorded technical details, operational aspects and related problems. Furthermore, inspections of three hydropower plants were carried out, accompanied by interviews with the operators. The analysis of this data enabled the identification of optimization potential in the areas of technology, ecology and landscape design. In addition, a criteria catalog was developed to evaluate whether the construction of a new hydropower plant would be feasible and reasonable. Finally, the thesis provides an outlook on future developments and highlights the influence of social awareness on this topic. The analysis of the data shows that there is significant technical potential for improvement in many areas. Optimization can often be achieved by using electronic control technology, such as water level regulation and compensation for frequency fluctuations. From a structural engineering point of view, the integration of functional sedimentation basins is recommended in many cases, as the water often contains substantial amounts of fine particles resulting from glacial erosion. To effectively manage peak energy demands, expanding energy storage solutions is advisable. There is significant potential for improvements both from a landscape and technical perspective in the layout and design of the powerhouses. Maintaining or restoring an in, Sarah Trippolt, BSc, in englischer Sprache, Masterarbeit Universität Innsbruck 2023

Der Bundesrat plant im Sommer die Ausschreibung von weiteren fossilen Reservekraftwerken zur Absicherung der Schweizer Stromversorgung. Dies soll eine Kraftwerksleistung von 1000 MW bereitstellen und würde Beschaffungskosten von ca. 1 Mia. Franken verursachen. Dieses Konzept basiert teilweise auf veralteten Daten und nutzt die Speicherseen als grossen Standortvorteil der Schweiz nur wenig. Durch die Nutzung von bestehenden Anlagen und unter Berücksichtigung des so oder so stattfindenden Ausbaus der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien könnte die Versorgungssicherheit wesentlich kostengünstiger, ökologischer und vermutlich auch rascher realisiert werden. Insbesondere ist keine Installation von zusätzlichen fossilen Kraftwerken notwendig. Zur Realisierung dieses multimodalen Konzeptes zur Bereitstellung von Reservekraftwerksleistung wird folgendes schrittweises Vorgehen bzw. folgende Priorität vorgeschlagen: 1. Festlegung einer Wasserkraftreserve gemäss dem Vorschlag des Nationalrates in Artikel 8a «Energiereserve für kritische Versorgungssituationen» des Stromversorgungsgesetzes. Als präferierter Wert wird dafür 700 GWh Reserve vorgeschlagen. Eine Wasserkraftreserve wäre auch bei der Realisierung von fossilen Reservekraftwerken notwendig. In beiden Fällen ist die Höhe dieser Reserve auch eine politische Frage. Es muss beantwortet werden, welche Sicherheit gewünscht ist bzw. wie viel man bereit ist, für die Sicherheit zu bezahlen. 2. Rascher Ausbau der neuen erneuerbaren Stromproduktion gemäss den Zielsetzungen im Mantelerlass, d.h. auf eine Jahresproduktion von mindestens 35 TWh im Jahr 2035. Die Winterstromproduktion dieser neuen Kraftwerke wird teilweise zur Schonung der Speicherseen verwendet. 3. Einbezug von Notstromaggregaten, die von Swissgrid von aussen gesteuert werden können als Reservekraftwerke mit insgesamt 280 MW Leistung. 4. Verpflichtung von weiteren Notstromaggregaten zur Reduktion des Strombedarfes im Netz. Geschätzte Leistung: 400 MW. 5. Berück

Auf Anregung der Elektrizitätskommission (ElCom) aus dem Jahr 2021 hat der Bundesrat im Januar 2023 mit einer Verordnung entschieden, fossile Reserve-Kraftwerke mit einer maximalen Leistung von 1'000 MW zu beschaffen und entsprechende Ausschreibungen im Frühling 2023 durchzuführen (Bundesrat, 2023a). Diese sollen die Versorgungssicherheit mit Strom für die Schweiz in den nächsten Jahren gewährleisten. Im Herbst 2022 lancierte der Bundesrat zudem eine Energiesparkampagne, welche in den Wintern 22/23 und 23/24 auf freiwilliger Basis jeweils zu Winterstrom-Einsparungen von 10% bzw. 3.1 TWh führen sollen (Bundesrat, 2022). In dieser Studie werden Berichte analysiert, welche zur Entscheidung des Bundesrates über die Beschaffung von weiteren fossilen Kraftwerken geführt haben und Alternativen zu den fossilen Reserve-Kraftwerken aufgezeigt. Die grösste Bedrohung der Schweizer Stromversorgung stellt ein gleichzeitiger Ausfall aller Schweizer Atomkraftwerke im späten Winter dar, wenn die Speicherseen leer sind. In einem solchen Szenario fehlt der Schweiz insgesamt 1.6 TWh Strom und die fehlende Kraftwerkleistung beträgt bis zu 6'000 MW (ElCom, 2021b). Bei einer Einbindung der Schweiz in den EU-Strombinnenmarkt könnte selbst dieser Fall und auch der Ausfall von weiteren Kraftwerken durch zusätzliche Stromimporte bewältigt werden. Falls die EU ab 2025 die sogenannte 70%-Regel im Strommarkt auch bei einem Ausfall aller Schweizer Atomkraftwerke strikt auslegen würde und/oder selbst einen Stromengpass hätte, käme es in der Schweiz dann voraussichtlich zu einer Strommangellage in der oben erwähnten Grössenordnung. Da die Schweiz mit ihrem Stromnetz physikalisch eng in das europäische Stromnetz eingebunden ist, hätte eine solche Situation mit hoher Wahrscheinlichkeit auch Konsequenzen auf die Nachbarländer. Insofern stellt die Annahme der strikten Auslegung der 70%-Regel eine sehr konservative Annahme dar. Eine Gasmangellage in Europa und als Folge davon eine reduzierte Stromproduk

Die aktuellen Schweizer Klimaziele können den Vertrag von Paris nicht erfüllen. Dazu wären netto-null Treib­haus­gasemis­sionen schon 2035, und nicht erst 2050 nötig. Aber selbst um netto-null bis 2050 zu erreichen, muss der PV-Ausbau stark beschleunigt werden. Mit alpinen PV-Anlagen könnte sowohl der Ausbau beschleunigt als auch mehr Winterstrom erzeugt werden.

Die vorliegende Arbeit befasst sich hauptsächlich mit dem Thema Energie, dazu wurde eine Literaturrecherche durchgeführt. Es wurde ein Konzept erarbeitet, welches aus einem Zusammenschluss erneuerbarer Energien und verschiedenen Technologien besteht, aber auch der Natur ihren Platz zugesteht. Dieses Konzept wird mittels technischer Zeichnungen dargestellt, anschliessend wurden, durch Berechnungen und Simulationen, die dazugehörigen Werte der verschiedenen Systeme und Anlagen ermittelt. Das Konzept besteht aus zwei Gebäudekomplexen die Platz für zirka 12'000 Personen bieten, sie sind mit einer Fassaden- und Dachbegrünung ausgestattet und von einem Pumpspeicherkraftwerk, welches durch einen Wald kaschiert wird, umgeben. Es wurde darauf geachtet, dass verschiedene Anlageteile des Gesamtprojekts multifunktionell sind, das heisst Energie produzieren, Platz für die Natur lassen und den Bewohnern als Naherholungsgebiet dienen. Die Gebäudekomplexe besitzen verschiedene Photovoltaikanlagen, welche in den oberen Südfassaden integriert wurden, sich auf den Süddächern oder auf dem Pumpspeicherkraftwerk befinden. Die tagsüber durch die Photovoltaik erzeugte Energie, wird in den Gebäuden etagenweise mittels Akkus/Batterien gespeichert und für die Nacht verfügbar gemacht. Energieüberschüsse, welche mehrheitlich durch die Photovoltaikanlage des Pumpspeicherkraftwerkes erzeugt wurden, werden in diesem als potentielle Energie gespeichert. Das heisst am Tag wird Wasser mittels «Solarstrom» hochgepumpt und in der Nacht mittels Turbinen wieder in elektrische Energie umgewandelt. Die zwei Gebäudekomplexe A+B, sind jeweils in drei Häuser für rund 2'000 Personen gegliedert und besitzen ein eigenes, von den anderen Häusern unabhängiges, Heizungs-/Kühlungs-, Lüftungs- und Warmwasserbereitungssystem. Dieses System besteht aus Wärmepumpen und sorgt dafür, dass die Heizung/Kühlung, Kontrollierte Wohnungslüftung, sowie die Warmwasserbereitung pro Haus möglichst «klimaneutral» betrieben werden. D, The present paper deals primary with the topic of energy, for this was a literature research carried out. A concept was developed, which results form a combine of renewables energies and different technologies, but also lets nature take its place. This concept is presented by technical drawings, subsequently, the corresponding values of the various systems and facilities were determined through calculations and simulations. The concept consists of two building complexes, which have space for 12’000 people, they are covered with a green façade and roof and surrounded by a pumped storage power station, which is hided through forest. Care was taken, to ensure that different parts of the overall project are multifunctional. That means, that they produce energy, leave space for nature and serve the inhabitants as local recreation area. The building complexes have various photovoltaic systems, which are integrated in the upper south façade and are located on the south roofs, or on the pump storage power plant. The energy, which is produced by the photovoltaic systems during the day, is stored with accumulators/batteries and made it available for the night, that for the whole building floor by floor. Energy surpluses, which are mostly generated by the pump storage power plant, are stored in it as potential energy. This means, that during the day water is pumped up using «solar power», and at night it is converted back into electrical energy with turbines. The two building complexes A+B are divided into three houses, with space for 2’000 persons and each of them has their own heating/cooling, ventilation and hot water preparation system, independent of the other houses. This system consists of heat pumps and ensures, that the heating/cooling, controlled domestic ventilation and hot water preparation system is as climate neutral as possible. For this purpose, the treated domestic waste water, which still has residual heat, is fed into a large service water tank, where the re