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The EU aims to reduce energy consumption and expand the renewable energy supply to ultimately reduce greenhouse gas emissions. Member states have introduced different instruments to trigger the necessary changes in the generation and use of energy. Often these instruments lead to price increases for consumers, but include preferential treatment for industrial electricity consumption. We investigate the electricity price differences resulting from several political instruments for sample companies from three energy-intensive sectors: paper, steel, and aluminium production. We find that net power prices may differ by 1.7 ct/kWh to 2.6 ct/kWh for the same company across countries. In Germany we observe a higher burden for a small than for a big paper mill. We note that the results show diverging power prices, but do not allow a conclusion on international competitiveness since we disregard other factors such as availability of raw material or proximity to key markets. We also neglect differences in spot market prices that influence power purchase prices available to companies. Importantly, power prices influence the profitability of energy efficiency investments. Lower power prices decrease the pay-off from energy efficiency investments and increase amortization time. But improved efficiency also decreases annual power costs. An efficiency improvement of 5 % could decrease power cost by 0.1 to 8 million euro/a depending on the annual power consumption, presumed that the investment is viable. In relation to power consumption before the improvement, this corresponds to savings of 0.23 ct/kWh to 0.37 ct/kWh. This effect is nearly by factor 10 smaller than policy driven differences. Hence, energy efficiency could mitigate effects from politically driven power price differences, yet, it is unlikely to fully compensate for them. It is good news that preferential treatment is often coupled with the existence of an energy management system or energy efficiency targets.

Paper production is an energy-intensive process. It accounted for roughly 12.7 % of the industrial final energy demand in Germany in 2010. With regard to electricity utilization, it accounted for about 9.5 % of the industrial electricity demand in Germany in 2010. However, significant potentials to increase energy efficiency via new technologies do exist. Yet realization of these potentials is slow, with lack of profitability being one of the most important barriers to the adoption of energy-efficient technologies in the industry. The profitability of efficiency investments largely depends on electricity prices with lower prices increasing the pay back time of efficiency investments and vice-versa. Electricity prices include politically driven levies that vary within the EU. Typically, certain exemptions from paying the full levies apply to industrial electricity consumption. Our paper deals with the question of how strongly these levies and privileges that reduce levies for industrial electricity consumption influence the profitability of energy efficiency investment in Germany, France, the Netherlands and the UK. As different economic and technical boundary conditions underlie different sectors, we analyse a stylized case in the pulp and paper sector. First, we define a sample paper mill. Important characteristics are the annual electricity consumption (determined by annual production and specific electricity consumption) and the capacity and voltage at which the plant is connected to the electricity grid. Second, we derive the electricity price including levies for the paper mill. Third, we calculate the internal rate of return (IRR) of an investment in a high-efficiency paper refiner. Finally, we vary the politically driven components of the electricity price to investigate their influence on profitability and compare results across countries. A sensitivity analysis is also conducted for varying efficiency gains. The results give insight into a) how strong privileges with regard to policy-driven power price components for industrial electricity consumption affect profitability of energy-efficient investment and b) how this influence differs between the compared member states. Further analysis is needed for energy efficiency technologies with other characteristics and in other sectors.

Within the European Union's energy policy, the reduction of the energy demand is one of the three major targets. Focussing on the energy use of products, Ecodesign is a successful instrument in European energy efficiency policy, driving the technological development and leading to significant energy savings. The Ecodesign process is ongoing, extending its scope to currently about 40 different product groups. One of the product groups currently under investigation is steam boilers. They are widely used in industry for steam generation and important energy consumers. According to estimates, industrial steam systems account for about one third of overall industrial energy demand. Thus, improved energy efficiency in steam generation is of significant interest to both industry and policy making. The Study on Amended Ecodesign Working Plan under the Ecodesign Directive states a saving potential of 177 PJ/a (VHK 2011). At the current state, little information is available on steam boilers in Europe. Within our paper, we will discuss the process of the Ecodesign preparatory study on industrial steam boilers. According to the defined methodological steps, we will present the market situation, as well as user and technological issues for this product group. Furthermore, we will present first results of the environmental and economic assessment of various measures to improve energy efficiency.

Das Pariser Klimaabkommen zielt darauf ab, die globale Erwärmung auf deutlich unter 2 Grad Celsius im Vergleich zur vorindustriellen Zeit zu begrenzen. Hierfür hat sich Deutschland das Ziel gesetzt, bis 2045 treibhausgasneutral zu werden. Um dies zu erreichen, müssen die Emissionen in allen Sektoren drastisch gesenkt werden. Im Bereich der industriellen Emissionen steht die Stahlindustrie besonders im Fokus, da sie hier für 20 % der Emissionen und damit für etwa 5 % der gesamten deutschen Emissionen verantwortlich ist. Hier setzt das Projekt DekarbInd an. Im Rahmen des zweieinhalbjährigen Projekts wurden Eckpunkte für eine Roadmap zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie herausgearbeitet. Stakeholder wie z. B. Stahlhersteller, Anlagenbauer, aber auch gesellschaftliche Interessengruppen und die Wissenschaft wurden auf partizipative Weise einbezogen. Sie nahmen aktiv an Workshops zu verschiedenen Themen teil, kommentierten Thesenpapiere und brachten so ihre Expertise in das Projekt ein. Dieser Abschlussbericht bietet Einblicke in Hemmnisse auf dem Weg zu einer Dekarbonisierung der Stahlproduktion und zeigt nächste Schritte und Maßnahmen auf, die dazu beitragen können, die Barrieren zu überwinden und die Stahlindustrie weiter in Richtung Dekarbonisierung zu lenken. Zentrale Aspekte sind dabei, die Umstellung auf Direktreduktion des Eisenerzes mit grünem Wasserstoff, die Erhöhung des Schrotteinsatzes und die Dekarbonisierung der Elektrostahlproduktion.

Economic principles are at the heart of key policies addressing or affecting energy efficiency. Minimum energy performance standards are typically based on an economic efficiency principle, where the ambition of the minimum requirements depends on economic costs and benefits. Examples from different governance levels include the least-life-cycle-costs approach in the EU Eco-design Directive, the cost-optimality approach in the EU Energy Performance of Buildings Directive and the German building codes, where the requirement for micro-level cost efficiency acts as barrier for setting more ambitious standards. Also, some public procurement approaches are based on economic principles, where requirements to include life-cycle costs and/or external environmental costs can provide a driver for the uptake of energy efficiency technologies. In view of the fundamental role of energy efficiency policy for reaching climate targets, this article addresses the question how innovative approaches to use economic principles in policy formulation can foster the deployment of energy efficiency solutions. To this end, we analyse different approaches for using economic principles in minimum energy performance standards and in public procurement processes, including the recently introduced requirement to consider the costs of climate action in Federal procurement processes specified in the German Federal Climate Change Act. We derive recommendations on how to use economic principles in policy formulation as a driver rather than a barrier for the deployment of energy efficiency solutions.

Zur Erreichung der Pariser Klimaziele ist es notwendig, die industrielle Produktion auf klimaneutrale Prozesse umzustellen. Hierfür werden gegenwärtig eine Reihe von Technologien erforscht oder bereits getestet. Auf dem Weg vom Labor- zum Demonstrationsmaßstab wurden diese bisher überwiegend anhand von techno-ökonomischen Kriterien bewertet. Für eine nachhaltige Entwicklung sind jedoch auch zahlreiche andere Umwelt- und Nachhaltigkeitsaspekte relevant, wie in den seit 2015 weltweit gültigen Sustainable Development Goals (UN 2019) zum Ausdruck kommt. Deshalb ist eine ganzheitliche Betrachtung angebracht, bei der neben techno-ökonomischen Kriterien auch ökologische, soziale und systemische Aspekte berücksichtigt werden. Im nachfolgenden Bericht wird hierfür eine Methode entwickelt, die in drei Schritten angewandt wird. Ihr Kernstück ist ein Kriterienraster mit zugehörigen Indikatoren. Abschließend wird die Methode beispielhaft für Technologien im Stahl- und Zementsektor getestet, sie ist jedoch auch auf andere Technologien übertragbar.

Deutschland soll bis zum Jahr 2045 treibhausgasneutral werden. 2021 emittierte der deutsche Industriesektor etwa 181 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente. Damit trägt er mit 24 Prozent zu den nationalen Treibhausgasemissionen bei und ist nach der Energiewirtschaft die zweitgrößte Emissionsquelle in Deutschland1. Etwa zwei Drittel der industriellen Emissionen stammen aus der energieintensiven Industrie. Die Stahl- und Zementindustrien wiederum verursachen mehr als die Hälfte dieser Emissionen und sind aufgrund ihrer prozessbedingten Emissionen sowie hoher Prozesstemperaturen besonders herausfordernd. Die Dekarbonisierung der Stahl- und Zementindustrien ist daher für das Erreichen der Treibhausgasneutralität von zentraler Bedeutung. Die Dekarbonisierung der energieintensiven Industrie erfordert innovative technologische Konzepte und passende, langfristig angelegte politische Rahmenbedingungen, die den Industrieakteuren frühzeitig Transformationspfade eröffnen und größtmögliche Planungssicherheit für die erforderlichen Investitionen bieten. Im Projekt entwickelten die Forschenden Eckpunkte für Roadmaps zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie (Federführung Fraunhofer ISI) und Zementindustrie (Federführung Wuppertal Institut). Die im Arbeitspaket 3 erarbeiteten und hier vorgestellten Eckpunkte einer Roadmap für die Zementindustrie geben konkrete Hinweise darauf, welche technologischen Konzepte für eine Dekarbonisierung in dieser Industriebranche existieren, wie diese im Zeitverlauf umgesetzt werden können, welche Treiber und Hemmnisse diese technologischen Pfade begünstigen oder hemmen und welche Maßnahmen Akteure und Akteurinnen in verschiedenen Handlungsfeldern kurz-, mittel- und langfristig umsetzen können. Das Vorhaben hat in einem zweieinhalb-jährigem Partizipationsprozess über eine Reihe von Workshops und Interviews mit Expertinnen und Experten sowie weiterer Veranstaltungen zahlreiche Stakeholder und Stakeholderinnen aus Industrie, Verbänden, gesellschaftlichen Interessengruppen sowie Politik, Behörden und Wissenschaft eingebunden. Diese Einbindung ermöglichte Transparenz, Mitwirkung sowie Praxisnähe der Resultate. Im Ergebnis liegt eine Gesamt-Roadmap für die Dekarbonisierung der deutschen Zement- und Betonindustrie vor, die alle technologischen Hebel und assoziierte Treiber, Hemmnisse und Handlungsfelder im Überblick darstellt. Ergänzt wird diese durch drei Detail-Roadmaps für die vertieft betrachteten Teilbereiche "Thermische Energie", "Neue Zemente und Betonbautechniken" sowie "Carbon-Capture and Usage/Storage (CCUS)".

Die derzeit vorherrschenden Konsum- und Produktionsweisen sind nicht nachhaltig. Sie sind geprägt von Investitions- und Kaufentscheidungen einzelner Personen und Unternehmen, deren Entscheidungskalküle sich in der Regel nicht an der gesellschaftlichen Wohlfahrt, sondern an einzelwirtschaftlichen Kriterien orientieren. Vor diesem Hintergrund setzt sich das Vorhaben zwei wesentliche Zielstellungen, um Wirtschaftlichkeit neu zu denken und in den Dienst des Umweltschutzes zu stellen. Zum einen sollen die Analysen helfen, das Verständnis für Entscheidungskalküle und -verhalten zu verbessern. Zum anderen soll auch der bestehende Ordnungsrahmen mit seinen expliziten oder impliziten Wirtschaftlichkeitsgrundsätzen und Wirtschaftlichkeitsgeboten auf den Prüfstand gestellt werden. Anhand einer Akteursbetrachtung und beispielhafter Analysen von Investitionsentscheidungen wird gezeigt, dass Investitionen im Sinne des Umweltschutzes von verschiedensten Hemmnissen geprägt sind und deshalb unterbleiben oder verschoben werden. Wesentliche Hemmnisse stehen im engen Bezug zu den Wirtschaftlichkeitskalkülen von Investor*innen und sie ergeben sich aus spezifischen Regelungen im Ordnungsrahmen. Um Wirtschaftlichkeit neu zu denken und in den Dienst des Umweltschutzes zu stellen, werden die Hemmnisse genauer beleuchtet und Lösungsvorschläge zur Reform des Ordnungsrahmens gegeben. Das Vorhaben untersucht Wirtschaftlichkeitskalküle bei Investitionsentscheidungen privater Haushalte und Unternehmen, Wirtschaftlichkeitsgebote im Kontext umweltrelevanter Mindeststandards sowie Wirtschaftlichkeitsgebote im Kontext staatlicher Ausgaben.

Im Rahmen des Projekts "Exergie und Wirtschaft" werden für ausgewählte energieintensive Industrien (Stahl-, Glas-, Zement- und Papierindustrie, sowie Teile der Chemieindustrie (Olefine und Ammoniak)) mögliche zukünftige Produktionsprozesse definiert und untersucht, die zu einer möglichst vollständigen Dekarbonisierung der Industriebranchen führen. Für eine vergleichende Analyse werden sowohl die gegenwärtig in Deutschland eingesetzten Produktionsprozesse als auch die definierten zukünftigen Prozesse betrachtet. Zur ganzheitlichen Bewertung der einzelnen Produktionsprozesse wird ein indikatorbasierter Ansatz verwendet. Neben energetischen, ökonomischen und ökologischen Indikatoren werden zusätzlich exergetische Indikatoren analysiert und bewertet. Darüber hinaus werden für die definierten zukünftigen Produktionsprozesse Potenziale für industrielle Symbiosen durch betriebsübergreifende Nutzung anfallender Nebenprodukte untersucht. Hierfür wird ein modellbasierter Ansatz eingesetzt, der auf den exergetischen Indikatoren basiert und Aufwände für den Transport der Nebenprodukte mitberücksichtigt. Abschließend werden basierend auf den in der Studie gewonnen Erkenntnissen Handlungsempfehlungen für eine möglichst effiziente Umstrukturierung bestehender Produktionsprozesse und Standorte abgeleitet.

The study "Electricity Costs of Energy Intensive Industries" examines, in detail, the composition of electricity prices in Germany and ten other countries: the Netherlands, the United Kingdom, France, Italy, Denmark, Canada, the United States, China, Korea and Japan. It identifies the effects of the special regulations on the competitiveness of industrial companies in Germany on four levels of analysis. Energy prices are a key factor for the competitiveness of many German companies. To finance the energy transition, the costs of promoting renewable energy technologies in Germany are passed on to the consumer, predominantly via energy prices (i.e. electricity prices). A large number of levies as well as the electricity tax currently increase the price of electricity and thereby electricity costs of industries. In order to limit the burden, especially for energy-intensive industries, the German government has created different rules for exemptions and tariff reductions (privileges). For the same economic considerations of competitiveness, competing national economies have introduced special regulations for industrial electricity consumers. In four scenarios this study shows how changes in privileges affect the German economy in total. The results show the importance of the special equalisation scheme in the German renewable energy law. If this scheme would be abolished, the production in single companies might be shut down. In this case employment and export reductions would be expected as well as decreasing economic performance.