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The industry sector accounts for about 20 % of GHG emissions in Germany. Achieving long-term GHG neutrality also requires industrial emissions to approach zero in the long-term. The German government set an intermediate industry sector target in the range of 49 to 51 % emission reduction by 2030 compared to 1990. While the targets are set, it is yet mostly unclear which technology path industry will and can take towards decarbonisation. Various measures including energy efficiency, biomass, electrification, green hydrogen, power to gas (PtG), circularity, material efficiency, process switch and carbon capture and storage are on the table, but their individual contributions are highly debated. We present results of a comprehensive bottom-up assessment comparing two alternative scenario pathways to 2050. The first is based on electrification as the main decarbonisation option, while the second builds on the broad availability of green gas. We use the bottom model FORECAST, which containsa high level of technology and process detail. E.g. more than 60 energy-intensive processes/products are included as well as a detailed stock model of steam generation technologies. Results show that both scenarios reach a GHG reduction of about 93 % in 2050 without using carbon-capture and storage. Remaining emissions are mostly process-related. This requires a fundamental change in industrial energy supply and use, but also in the industrial structure including entire value chains. The electrification scenario experiences an increase of direct use of electricity of about 100 TWh or 50 % by 2050 compared to 2015 plus additional 146 TWh green hydrogen. In the gas focused scenario electricity demand remains stable, while a demand for 337 TWh of green gas emerges by 2050, mainly replacing natural gas use, but also coal in the steel industry and feedstocks in chemical products. Both scenarios assume a substantial improvement in-energy efficiency and material efficiency along the value chain for CO2-intensive products as well as a strong shift to a circular economy. E.g. the secondary steel route gains market share from about 30 % in 2015 to 60 % in 2050. In the basic materials industries a process switch to low-carbon production routes takes place assuming the market introduction and fast diffusion of low-carbon technologies, which are today only at pilot or demonstration scale. In addition, the electrificationscenario also requires a carbon source for the hydrogen-based olefine production. Here, we assess the option to use remaining process-related CO2 emissions from lime and cement plants. Such fundamental change in the industrial structure can onlyhappen when the regulatory frame is adapted and addresses the major challenges ahead. Among these are for example the higher running costs of CO2-neutral processes, the expansion of infrastructure, the effective implementation of CO2 price signals along the value chains and the reduction of uncertainties regarding large strategic investments in low-carbon processes.

Turkey's energy demand has been growing by 4.5% per year over the last decade. As a reaction to this, the Turkish government has implemented the Strategic Energy Efficiency Plan (SEEP), which provides a guideline for energy efficiency policies in all sectors. The aim of this study is to analyse the potential of the SEEP on final energy demand in the Turkish residential sector until 2030. Three scenarios are developed based on a detailed bottom-up modelling approach using a vintage stock model to simulate the energy demand of heating systems and appliances. The results show a decreasing final energy demand in the reference scenario from about 944 PJ in 2008 to 843 PJ in 2030. This reflects a structural break, which is mainly caused by a high building demolition rate and low efficiency in the existing building stock. The SEEP achieves additional savings of around 111 PJ until 2030, while a scenario with even higher efficiency shows further savings of 91 PJ. Electricity demand increases in all scenarios - mainly due to growing ownership rates of appliances. The SEEP will achieve around 10 TWh of electricity savings in 2030 compared to the reference scenario, mainly through more ambitious end-use standards.

In Europe, there is a long-term objective to decarbonise the energy system, but it is currently unclear how this will be achieved for heating and cooling (H&C) demand of residential buildings. The European project "Heat Roadmap Europe" aims to develop low-carbon heating and cooling strategies, by quantifying changes at the national level for 14 EU member states. One aspect of such strategies is the refurbishment of the existing building stock and the associated costs and energy savings. Therefore, cost curves of reducing the H&C demand in residential buildings are calculated, based on the FORECAST group of models. To estimate the investment costs for additional savings compared to a baseline development, this model framework includes refurbishment measures per building element (e.g. walls, windows, etc.). By ranking the refurbishment measures according to their specific cost and energy saved, one can derive annualized cost curves. Such curves have been widely used as a decision support tool by showing the additional costs or investment needed for a certain additional amount of energy- or CO2 savings on a national scale. The analysis shows that supporting deeper thermal renovation of buildings which undergo renovation under baseline considerations, is the most important missed opportunity to further reduce H&C demand. This can be achieved by e.g. converting overhaul of buildings into energy efficient retrofit or to include additional building elements in a planned partial retrofit. Further savings can be achieved by increasing the refurbishment rate (i.e. doing renovations in buildings which are untouched in the baseline). Beyond certain thresholds, however, additional policy efforts would be needed to e.g. convince investors to aim for respective measures. Addressing these options needs more long-term oriented changes in the investment behaviour but it may be needed to achieve the full potential of additional energy savings. The project Heat Roadmap Europe (4) has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme and the Swiss Federal Office for Research and Innovation under grant agreement No 695989.

This report presents the collaborative work in the sEEnergies project to assess the current industrial excess heat potential in Europe based on combining process and technology-specific assessments of rejected heat, location, sector and production-specific site-level data, and geographical analysis of site locations relative district heating areas.

This report presents the collaborative work in the sEEnergies project to assess the current industrial excess heat potential in Europe based on combining process and technology-specific assessments of rejected heat, location, sector and production-specific site-level data, and geographical analysis of site locations relative district heating areas.

Der vorliegende Bericht präsentiert Vermeidungskostenkurven für Treibhausgasemissionen (THG-VKK) im stationären Teil des Emissionshandelssystems der Europäischen Union (stationäres EU ETS) für die Jahre 2030 und 2040. Sie umfassen alle 31, am EU ETS beteiligten Länder (inkl. Großbritannien) und alle relevanten Tätigkeiten/Sektoren mit Ausnahme des Luftverkehrssektors. Bei der Entwicklung der EU ETS-spezifischen Vermeidungskostenkurve kam ein System aus zwei Modellen zum Einsatz: Enertile, ein Modell zur Optimierung des Europäischen Stromsystems und FORECAST-Industry, ein Bottom-up-Simulationsmodell für die Industriesektoren inklusive Raffinerien. Neben einem Basisszenario wurden drei Sensitivitätsanalysen zur Überprüfung der Robustheit der Ergebnisse durchgeführt. Dieser Bericht enthält die entwickelten VKK, die Ergebnisse der Sensitivitätsanalysen sowie eine detaillierte Darstellung der eingesetzten Modelle und getroffenen Annahmen, um die Interpretation der VKK zu ermöglichen. Zusätzlich wurden die Ergebnisse mit anderen Studien verglichen und es werden die größten methodischen und inhaltlichen Herausforderungen bei der Entwicklung der VKK diskutiert.

Germany's Klimaschutzplan 2050 provides a long strategy to decarbonize Germany but also contains sectoral interim emissions targets for 2030 to ensure consistency and to avoid structural breaks. A comprehensive ex-ante evaluation (impact assessment) of these interim targets has been commissioned to serve two main purposes: i) to provide information and create a dialogue with affected and concerned stakeholders (e.g. social partners, parties, unions etc.). ii) to derive recommendations for the development and implementation of comprehensively sound policies and measures. In a first step, we develop two sets of possible pathways for each sector with which the sector targets set for 2030 can be achieved. While set A is mainly focused on energy efficiency, electric mobility and demand reduction, set B is less efficiency oriented but primarily targets renewable energy and alternative fuels (PtX). In a second step, we assess the environmental, economic and social effects including external costs for each set of pathways (or combination of sets from each sector). We also assess the interaction of different policy targets (within Germany and the EU). The assessment is based on sectoral, macroeconomic and microsimulation modelling and shows that set A with its focus on efficiency is preferable from an economic perspective. However, it requires substantial investment and innovation which need to be stimulated early on and also well scheduled to make optimal use of investment cycles and avoid lock-in effects. The transition towards a decarbonized economy requires new technologies, structural changes, changes in employment as well as adjustment of consumer behavior. All these provide substantial challenges, a particular one for Germany relates to managing the lignite coal phase out which will help to achieve climate targets while at the same time putting a burden on regions which are economically weak and politically challenging.

Modul 3 enthält das Referenz- und das Basisszenario. Das Referenzszenario ist das einzige Szenario, in dem die wesentlichen energie- und klimapolitischen Ziele des Energiekonzepts der Bundesregierung verfehlt werden, da diese in den Modellen nicht vorgegeben werden. Damit soll keine realistische Handlungsoption durchgespielt werden. Es dient vielmehr dem Erkenntnisgewinn im Vergleich zu den Zielszenarien. Das Referenzszenario ist unter anderem ein Bezugspunkt für die Beantwortung der Frage "Was kostet die Energiewende?". Denn auch ein alternatives Energiesystem, in dem die energie- und klimapolitischen Ziele verfehlt werden, ist mit Kosten für Kraftwerke, Netze, fossile Brennstoffe und so weiterverbunden. Beim Referenzszenario handelt es sich insbesondere im Stromsektor aber dennoch um ein kostenoptimiertes und damit in gewisser Weise fiktives Szenario. Es werden die günstigsten Optionen eingesetzt und es wird von viele realen Hemmnissen abstrahiert. Das Szenario stellt also keinen "Business-as-usual"-Fall dar. Das Basisszenario ist das zentrale Zielszenario der Langfristszenarien. Es handelt sich um ein Szenario, in dem die energie- und klimapolitischen Ziele möglichst kosteneffizient erreicht werden. Neben den wesentlichen energie- und klimapolitischen Zielen des Energiekonzepts der Bundesregierung werden den Modellen nur wenige weitere Nebenbedingungen vorgegeben. Dies betrifft im Wesentlichen bestehenden Konsens im Bereich der Stromerzeugung. So wird Photovoltaik mindestens bis zum derzeitigen, im EEG verankerten Deckel von 52 GW ausgebaut, drei Viertel davon als Aufdachanlagen. Ebenso wird Windenergie auf See auf mindestens 15 GW in 2030 ausgebaut. Ferner ist der Einsatz der CCS-Technologie im Basisszenario (wie auch in den anderen Szenarien mit Ausnahme des restriktionsarmen Szenarios, siehe Modul 6) im Stromsektor ausgeschlossen. Darüber hinaus werden im Basisszenario jedoch im Sinne des größtmöglichen Erkenntnisgewinns auch gegebenenfalls als extrem empfundene Ergebnisse bewusst zugelassen und nicht in Richtung einer als kompromissfähiger vermuteten Lösung abgeschwächt.

Wie wirken unterschiedliche CO2-Preispfade in den vom Brennstoffemissionshandelsgesetzes (BEHG) betroffenen Sektoren Verkehr, Gebäude und Industrie? Die Analyse zeigt, dass selbst hohe CO2-Preispfade im BEHG alleine nicht ausreichen, damit diejenigen Investitionsentscheidungen getroffen werden, welche die 2030er Klimaziele in den Sektoren des Bundes-Klimaschutzgesetzes erreichen. Erfolgt die Minderung der Treibhausgasemissionen ausschließlich über den Preismechanismus im BEHG, so ist von sprunghaft ansteigenden Zertifikatspreisen nach Ablauf der Festpreisphase und entsprechend späten Investitionen auszugehen. Stattdessen wird deutlich, dass ein breiter Instrumenten-Mix benötigt wird, um Klimaschutzhemmnisse zu überwinden. Beispielsweise sind Investitionen in Infrastruktur wesentliche Voraussetzungen für die Verlagerungswirkung und die Akzeptanz des CO2-Preises. Ein Instrumenten-Mix kann also dazu beitragen, dass der CO2-Preis weniger stark ansteigen muss. Erwartungen über zukünftige Preisentwicklungen spielen eine wichtige Rolle bei Investitionsentscheidungen. Dass Millionen von Akteuren (sowohl Unternehmen als auch Autofahrende und Hauseigentümer*Innen) in ihren Entscheidungen zukünftige Preissteigerungen von fossilen Energien berücksichtigen, ist ein wichtiger Teil von Klimaschutzpolitik und gesellschaftlichen Diskursen. In diesem Bericht werden darüber hinaus weitere Forschungsbedarfe deutlich, insbesondere zu empirischen Erkenntnissen über Investitionsentscheidungen, wenn fossile Energiepreise langfristig ansteigen oder diese erwartet werden.

Um das große Potenzial von Dachflächen für den Ausbau Erneuerbarer Energien zu nutzen, empfehlen die Autoren die Einführung einer Pflicht zur Installation und zum Betrieb neuer Photovoltaikanlagen bei Neubauten und Dachsanierungen. In Kombination mit einem Verpachtungskataster kann sichergestellt werden, dass Eigentümer und Eigentümerinnen mit unrentablen Dachflächen diese Pflicht nicht erfüllen müssen. Diese Studie beschreibt mehrere Optionen für die genaue Ausgestaltung einer solchen Pflicht. Die Autoren analysieren die Auswirkungen mit ihren Vor- und Nachteilen. Rechtliche Aspekte sowie bereits bestehende und geplante Solar-Pflichten werden dabei berücksichtigt.

Untersucht wurden die Treibhausgasemissionen für Deutschland auf der Basis von Modellanalysen für im Detail spezifizierte energie- und klimapolitische Instrumente. Im Mit-Maßnahmen-Szenario (MMS) werden alle Maßnahmen berücksichtigt, die bis zum 31.08.2014 ergriffen worden sind. Im Mit-Weiteren-Maßnahmen-Szenario (MWMS) kommen die im Aktionsprogramm Klimaschutz 2020 und im Nationalen Aktionsplan Energieeffizienz im Dezember 2014 zusätzlich von der Bundesregierung beschlossenen Maßnahmen hinzu. Im Vergleich zum Basisjahr 1990 wird bis 2020 eine Emissionsminderung für die vom Kyoto-Protokoll erfassten Treibhausgase von 32,7 % (MMS) bzw. 37,4 % (MWMS) erreicht, bis 2030 sind es 43 bzw. 49 %. Der vorliegende Bericht entspricht inhaltlich im Wesentlichen dem Projektionsbericht der Bundesregierung 2015.

Mit welchen konkreten Klimaschutzinstrumenten können die Sektor-Klimaziele des Bundes-Klimaschutzgesetzes im Jahr 2030 erreicht werden? Wie können die im Projektionsbericht 2021 identifizierten Lücken geschlossen werden? Das ⁠Szenario⁠ KIS-2030 wurde mit der instrumentenbasierten Modellierung, mit der auch der Projektionsbericht modelliert wird, modelliert und zeigt konkrete Handlungsmöglichkeiten auf. Im Projektionsbericht 2021 ergibt sich für die gesamten Treibhausgasemissionen Deutschlands im Jahr 2030 eine Minderung um 49 Prozent im Vergleich zum Jahr 1990. Damit werden die Klimaziele aus dem Bundes-Klimaschutzgesetz (Minderung um mindestens 65 Prozent bis 2030) deutlich verfehlt. Im Jahr 2030 beträgt die Lücke 171 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente. Um aufzuzeigen, wie die Klimaziele im Jahr 2030 doch noch erreicht werden könnten, hat das Umweltbundesamt (⁠UBA⁠) das Klimaschutzinstrumente-Szenario 2030 (KIS-2030) erstellen lassen.