• Energy Research

Publiziert als Diskussionsbeiträge der Scientists for Future 10, 1–17, doi: 10.5281/zenodo.6363715. Die Erstveröffentlichung erfolgte 2022-03-17. Zitationsvorschlag / Suggested citation: Clausen, J., Brendel, H., Breyer, C., Gerhards, C., Jordan, U., Weber, U., Ehmler, H., Golla, S., Hentschel, K.-M., Hoffmann, R., Hagedorn, G., Kemfert, C., Linow, S., Oei, P.-Y., Stöhr, M., Valdivia, L. (2022). Wärmewende beschleunigen, Gasverbrauch reduzieren. Ein Kurzimpuls. Diskussionsbeiträge der Scientists for Future, 10, 17 Seiten. doi: 10.5281/zenodo.6363715 GERMAN SUMMARY (ENGLISH ABSTRACT: below): Aktuell importiert Deutschland 500 TWh/a Erdgas aus der Russischen Föderation. Der Großteil dieses Gases wird zur Erzeugung von Prozess- und Raumwärme eingesetzt. Durch eine beschleunigte Umstellung der Wärmeversorgung auf von erneuerbarem Strom angetriebene Wärmepumpen, regenerative Wärme in Wärmenetzen und die Substitution von Erdgas in der Stromerzeugung durch erneuerbare Energie sowie Energieeinsparung kann in wenigen Jahren so viel Erdgas eingespart werden, wie heute aus der Russischen Föderation importiert wird. Dazu bedarf es einer stark beschleunigten Verbreitung von Wärmenetzen und Wärmepumpen in Verbindung mit einer Ausbildungsoffensive im Handwerk. Auch Änderungen des regulativen Rahmens in Form eines Verbots von Öl- und Gasheizungen sowie finanzielle Anreize und gezielte Förderprogramme sind erforderlich. Mit solchen gezielten Anstrengungen kann Deutschland gleichzeitig einen deutlichen Beitrag im Kampf gegen die Klimakrise leisten. Schlagwörter: Klimakrise, Klimaschutz, Klimapolitik, Energiepolitik, Sicherheitspolitik, Deutschland, Energiewende, Energieautarkie, Russland, Ukraine, Erdgas, Wärmewende, Wärmepumpen ENGLISH ABSTRACT: Germany currently imports 500 TWh/a of natural gas from the Russian Federation. Most of this gas is used to generate process and space heat. By accelerating the conversion of heat supply to heat pumps powered by renewable electricity, renewable heat in district heating networks, and the substitution of natural gas in electricity generation with renewable energy, as well as energy conservation, as much natural gas can be saved in a few years as is currently imported from the Russian Federation. This requires greatly accelerating the spread of district heating networks and heat pumps in conjunction with a training offensive in the skilled trades. Changes to the regulatory framework in the form of a ban on oil and gas heating systems, as well as financial incentives and targeted subsidy programs, are also required. With such targeted efforts, Germany can at the same time make a significant contribution in the fight against the climate crisis. Key words: climate crisis, climate protection, climate policy, energy policy, security policy, Germany, energy transition, energy autarky, Russia, Ukraine, natural gas, heat transition, heat pumps Dies ist Ausgabe 10 der "Diskussionsbeiträge der Scientists for Future"

Zusammenfassung: Der Angriffskrieg der Russischen Föderation gegen die Ukraine droht die menschengemachte Erderhitzung und die Gestaltung einer klimagerechten Zukunft aus dem Blick geraten zu lassen. Wir führen in diesem Diskussionsbeitrag aus, welche Probleme sich aus der aktuell verfolgten Energiepolitik ergeben haben und welche sich daraus zukünftig ergeben können. Weiterhin argumentieren wir, dass eine konsequente Wende der Europäischen Union zu einer dezentralen, regenerativen Energieversorgung ein entscheidender Baustein zur europäischen Sicherheit und ein wichtiger Beitrag zu einer nachhaltigen und resilienten Friedenssicherung ist. Vor diesem Hintergrund empfehlen wir: 1. die soziale Gerechtigkeit in den Fokus zu rücken; 2. die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe für erneuerbare Energiesysteme sicherzustellen; 3. europäische Produktionskapazitäten für regenerative Energiesysteme (wieder-)aufzubauen; 4. Resilienz nicht durch vermeidbare Energieimporte zu gefährden; 5. Resilienz durch Dezentralisierung und Regionalisierung der Energieinfrastruktur zu stärken; 6. Sicherheitsprobleme zu vermeiden, die mit Smart Grids verbunden sind; 7. eine breite wirtschaftliche Teilhabe an erneuerbaren Energiesystemen zu fördern. Abstract: The Russian Federation's war of aggression against Ukraine threatens to detract from anthropogenic global warming and from shaping a climate-just future. In this paper we discuss the problems that arise from the current energy policies. Furthermore, we argue that the European Union’s comprehensive transition towards decentralized, renewable energy sources is imperative for European security, but also an important contribution to sustainable and resilient peacekeeping. To achieve this, we recommend: 1. focusing on social justice; 2. ensuring the availability of critical raw materials for renewable energy systems; 3. (re-)building European production capacities for renewable energy systems; 4. not endangering resilience through avoidable energy imports; 5. increasing resilience through decentralization and regionalization of energy infrastructure; 6. avoiding security hazards associated with smart grids; 7. supporting broad economic participation in renewable energy systems. Zitationsvorschlag / Suggested citation: Brendel, H., Bohn, F.J., Crombach, A., Lukas, S., Scheffran, J., Baumann, F., Elverfeldt, K. von, Finckh-Krämer, U., Hagedorn, G., Hardt, J., Kroll, S., Linow, S., Stelzer, V. (2023). Die Energiewende als Beitrag zur Resilienzstärkung und Friedenssicherung in Europa. Diskussionsbeiträge der Scientists for Future 14, 15 Seiten. doi: 10.5281/zenodo.765795

Publiziert als Diskussionsbeiträge der Scientists for Future 7, 1–55. Die Erstveröffentlichung erfolgte 2021-04-22. Zitationsvorschlag/Suggested citation: Gerhards, C.; Weber, U.; Klafka, P.; Golla, S.; Hagedorn, G. et al. (2021). Klimaverträgliche Energieversorgung für Deutschland. 16 Orientierungspunkte (Version 1.0, Deutsch). Diskussionsbeiträge der Scientists for Future, 7, 55 pp. doi: 10.5281/zenodo.4409334. GERMAN SUMMARY (English Summary further below): Als fairer Beitrag Deutschlands zur Einhaltung der globalen 1,5-Grad-Grenze werden 16 Orientierungspunkte für eine klimaverträgliche Energieversorgung vorgestellt. Es wird davon ausgegangen, dass hierfür die deutschen energiebedingten CO2-Emissio­nen in etwa 15 Jahren weitgehend auf Null sinken müssen. Energieeinsparung hilft, den notwendigen Ausbau von regenerativen Erzeugungskapazitäten zu verringern. Der Verkehrssektor kann ebenso wie die Bereiche Prozess- und Gebäudewärme hier­zu wesentlich beitragen. Die Kernenergie ist mit großen Risiken belastet und kann nicht hinreichend schnell aufgebaut werden. Biomasse in Form von Energie­pflan­zen zu nutzen, ist ineffizient und steht im Konflikt mit anderen Arten der Land­nut­zung. Importe klimaneutral erzeugter Energieträger in sehr großem Umfang er­for­dern extrem große Investitionen im Ausland. Sie sind eine ungesicherte Option auf die Zukunft. Entscheidend ist daher der ausreichend schnelle Ausbau von Photovoltaik (PV) und Wind­kraft in Deutschland. Schätzungsweise kann der Elektrizitätsbedarf im Jahr 2030 z. B. durch den Ausbau auf ca. 350 GW PV und ca. 150 GW Windkraft nahe­zu voll­ständig regenerativ gedeckt werden. Damit ließe sich eine zum großen Teil elek­tri­fizierte Mobilität und Wärmeversorgung betreiben und ein Teil des benö­tig­ten „grü­nen“ Wasserstoffs in Deutschland bereitstellen. Hierfür ist ein jähr­licher Zu­bau von durchschnittlich ca. 30 GW PV und ca. 9 GW Windkraft nötig. Dies ist ca. sechs- (PV) bzw. dreimal (Wind) so hoch wie bisher vorgesehen und verlangt eine ge­sell­schaft­liche Kraftanstrengung. Ein weiter verzögerter Ausbau müsste mit noch deut­lich größeren gesellschaftlichen Anstrengungen für drastische Energieeinspa­run­gen oder Importe erneuerbarer Energie ausgeglichen werden. Insgesamt könnte dies noch deutlich schwieriger zu realisieren sein, als ein ambitionierter Ausbau. Da der Auf­bau der Kapazitäten mehrere Jahre erfordert, ist es möglich nachzusteuern, z. B. wenn erkennbar wird, dass sich ein ausreichend großer globaler Markt für Importe ent­wi­ckelt. Bis dahin ist es aus Verantwortung gegen­über der Zukunft und im Sinne des Pariser Vertrages empfehlenswert, die hier genannten Ausbauziele zu verfol­gen. Grüner, also aus erneuerbaren Energien hergestellter Wasserstoff und daraus abge­lei­tete Syntheseprodukte sind für die Dekarbonisierung von Industrieprozessen, den Flug- und Schiffsverkehr sowie für die Absicherung der Energieversorgung bei Dun­kel­flauten nötig. Ohne die genannten Ausbauziele für Wind und Solar noch drastisch weiter zu erhöhen, stehen diese Produkte für Straßenverkehr und Wärmeversor­gung jedoch nicht in ausreichenden Mengen zur Verfügung. Techniken zum Aus­gleich zwischen Elektrizitätsangebot und -nachfrage sind verfügbar und sollten recht­zeitig auf- bzw. ausgebaut werden. Hierzu gehören: Stromaustausch mit den Nach­barländern, Flexibilisierung des Verbrauchs und Energiespeicherung. Für deren Inte­gration sowie den Ausbau der Netze sollten zügig verbesserte rechtliche Rah­men­bedingungen geschaffen werden. Die Kosten eines klimaverträglichen Energiesystems sind mittel- bis langfristig nicht hö­her als im derzeitigen System. Gleichzeitig entstehen Arbeitsplätze und Export­chan­cen durch Aufbau, Betrieb und Wartung einer regenerativen Energieversorgung in Deutschland und die energetische Gebäudesanierung. Die politischen Rahmenbe­din­gungen entscheiden, ob eine klimaverträgliche Energieversorgung Deutschlands ge­lingt. ENGLISH SUMMARY: As Germany's equitable contribution to meeting the global 1.5-degree limit, 16 points of orientation for a climate-compatible energy supply system are presented. It is assumed that for this to be realized, German energy-related CO2 emissions will have to decline to zero within about 15 years. Energy conservation reduces the need for an expansion of renewable power generation capacities. The transport sector, re­designed industrial processes and building retrofits can significantly contribute to this. Nuclear energy is fraught with major risks. Besides, it cannot be scaled up suf­ficiently quickly. Using biomass as energy crops is inefficient and in conflict with other types of land use. Importing large amounts of carbon-neutral energy requires huge investments abroad. It is an unreliable option for the future. Therefore, the rapid expansion of photovoltaics (PV) and wind power in Germany is cru­cial. It is estimated that the electricity demand in 2030 can almost completely be met by renewables, if the capacities are expanded to about 350 GW of PV and about 150 GW of wind power. This expansion would enable supplying largely electrified mo­bility and heating systems as well as providing part of the required “green” hydro­gen in Germany. An average annual increase of around 30 GW of PV and around 9 GW of wind power will be required. This is about six times (PV) or three times (wind) as much as previously planned and will necessitate a significant societal effort. Delaying this expansion further would have to be compensated by even greater ef­forts in terms of drastic energy savings or imports of renewable energy. Overall, a delayed expansion of renewables would entail more difficulties than an ambitious expansion. Since it takes years to build capacity, it is possible to recalibrate efforts, for example, when it becomes apparent that a sufficiently large global import market is developing. Until then, out of responsibility for the future and in the spirit of the Paris Agreement, it is advisable to pursue the expansion targets outlined here. Green hydrogen (i.e. hydrogen produced from renewable energies) and derived syn­thesis products are necessary for the decarbonization of industrial processes, air trans­port and shipping as well as for securing energy supply for periods when solar and wind power generation is very low. However, without drastically raising the above-mentioned expansion targets for wind and solar even higher, these products will not be available in sufficient quantities for road transport and heat supply. Tech­ni­ques to balance electricity supply and demand are available and should be speedily de­veloped and expanded. These include electricity exchange with neighboring coun­tries, demand management and energy storage. It is advisable to quickly create im­pro­ved legal frameworks, to integrate these technologies, and to expand electricity grids. In the medium to long term, the costs of a climate-compatible energy system are no higher than currently. At the same time, employment and export opportunities are generated in Germany through the development, operation and maintenance of a renewable-based energy system and the energy-efficient retrofitting of buildings. The political framework will determine whether Germany's climate-compatible en­ergy supply system succeeds. Dies ist Ausgabe 7 der "Diskussionsbeiträge der Scientists for Future"

Publiziert als Diskussionsbeiträge der Scientists for Future 5 (43 pp). Die Erstveröffentlichung (nur in Deutsch) erfolgte am 16. Dez. 2020, diese geringfügige Revision 1.1 (Deutsch und Englisch) am 16. Jan. 2021. GERMAN SUMMARY (English Summary further below): Die Zeit drängt. Ohne schnell wirksame Gegenmaßnahmen werden Erderhitzung und Biodiversitätsverlust Ausmaße annehmen, welche die Lebensweise von Menschen nicht abschätzbaren Risiken aussetzen. Obwohl die Herausforderungen weiten Teilen der Bevölkerung bewusst sind, werden dringend nötige Entscheidungen aufgeschoben oder nur teilweise umgesetzt. Eine Ursache hierfür sind fehlende Foren, in denen sich Bürger:innen mit Expert:innen austauschen und gemeinsam mögliche Szenarien und Lösungen erörtern können. Scientists for Future empfiehlt deshalb, mit geeigneten Formen von Bürger:innenversammlungen eine breite und demokratisch partizipative Beteiligung an Zukunftsgestaltung und -sicherung zu ermöglichen. Diese sollten auch unabhängig von einem Auftrag von Regierung oder Parlament initiiert werden. Wir rufen daher zu einem Gründungstreffen auf, um Planung und Durchführung einer Bürger:innenversammlung zum Thema Klima im Jahr 2021 zu ermöglichen. Eine sorgfältige Planung ist nötig, damit die Durchführung neutral und offen geschieht. Hierfür werden einige zentrale Kriterien beschrieben. ENGLISH SUMMARY: Time is pressing. Without quick and effective countermeasures, global warming and loss of biodiversity will assume proportions that expose people’s way of life to incalculable risks. Although large parts of the population are aware of the challenges, urgently needed decisions are postponed or only partially implemented. One reason for this is the lack of forums where citizens can discuss possible scenarios and solutions with experts. Therefore, Scientists for Future recommends enabling a broad and democratic participatory involvement in shaping and securing the future by appropriate forms of citizens’ assemblies. These should also be initiated independently of a mandate from government or parliament. We therefore call for a founding meeting to enable the planning and implementation of a citizens’ assembly on the topic of climate in 2021. A careful planning is necessary, so that the execution happens neutrally and openly. For this purpose, some central criteria are described. ___ Suggested citation: Hagedorn, G.; Baasch, S., Blöbaum, A., Brendel, H., Hardt, J.N., Heiland, S. Klins­mann, M., Matthies, E., Pfennig, A., West, C., Wipfler, B., et al., (2021). Scientists for Future empfiehlt eine reprä­sen­ta­tive Klima-Bürger:innen­ver­sammlung im Jahr 2021 / Scientists for Future recommends a representative Climate Citizens’ Assem­bly in 2021 (Version 1.1, in Deutsch/German & Englisch/English). Diskussionsbeiträge der Scientists for Future, 5, 23 pp. doi:10.5281/zenodo.4417265. Volume 5 of "Diskussionsbeiträge der Scientists for Future". This publication contains both the German original text and an English translation.