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The climate goals of the federal government of Germany provide for a reduction of green-house gas emissions by 80-95% by the year 2050, compared to 1990. However, it is part of the current public discussion how these targets could be achieved. The potential measures to implement this project are varied and complex. In addition to a massive expansion of renewable energies, alternative drive technologies in the transport sector and energy efficiency measures in the industrial and building sector represent potential measures. However, the use of these technologies represents a disruptive change in the current energy system, whose repercussions on other areas of the system and the associated costs are difficult to estimate. For this reason, the aim of this work is to develop an energy system model that is capable of determining such technical correlations and resulting costs. In this way, it provides a basis for decision-making in the planning of cost-effective CO2 reduction strategies. The developed model is an optimization model for minimizing the total costs of the energy system comprising the CO2 emissions of all sectors. Based on newly developed methodical approaches, it is able to reduce the calculation time through time series aggregation, to increase the recorded level of detail and to consider cost uncertainties. Thus, this represents an approach on generating a consistent, cross-sectoral and technology-open energy scenario for Germany. The results show a complex transformation of the energy system in all sectors. Overall, it reveals that CO2 reduction in the industrial sector is associated with the highest specific abatement costs. The industrial sector is correspondingly responsible for 43-72% of the remaining CO2 emissions in 2050. These emissions remain, despite far-reaching energy efficiency measures in all sectors and a significant reduction in final energy consumption by up to 33-36%. This will lead to an increase of annual costs by 49 bn €/a (for 80% CO2 reduction) to 128 bn €/a (for 95% CO2 ...

The climate goals of the federal government of Germany provide for a reduction of greenhousegas emissions by 80-95% by the year 2050, compared to 1990. However, it is part of the current public discussion how these targets could be achieved. The potential measures to implement this project are varied and complex. In addition to a massive expansion of renewable energies, alternative drive technologies in the transport sector and energy efficiency measures in the industrial and building sector represent potential measures. However, the use of these technologies represents a disruptive change in the current energy system, whose repercussions on other areas of the system and the associatedcosts are difficult to estimate.For this reason, the aim of this work is to develop an energy system model that is capableof determining such technical correlations and resulting costs. In this way, it provides a basis for decision-making in the planning of cost-effective CO$_{2}$ reduction strategies. The developed model is an optimization model for minimizing the total costs of the energy system comprising the CO$_{2}$ emissions of all sectors. Based on newly developed methodical approaches, it is able to reduce the calculation time through time series aggregation, to increase the recorded level of detail and to consider cost uncertainties. Thus, this represents an approach on generating a consistent, cross-sectoral and technology-open energy scenario for Germany. The results show a complex transformation of the energy system in all sectors. Overall, it reveals that CO$_{2}$ reduction in the industrial sector is associated with the highest specific abatement costs. The industrial sector is correspondingly responsible for 43-72% of the remaining CO$_{2}$ emissions in 2050. These emissions remain, despite far-reaching energy efficiency measures in all sectors and a significant reduction in final energy consumption by up to 33-36%. This will lead to an increase of annual costs by 49 bn €/a (for 80% CO$_{2}$ reduction) to 128 bn €/a ...

Ziel der bundesdeutschen Klimapolitik ist es, bis zum Jahr 2050 die Treibhausgasemissionen um mindestens 95% gegenüber 1990 zu reduzieren und somit weitestgehend Treibhausgasneutralität zu erreichen. Für das Erreichen einer treibhausgasneutralen Energieversorgung ist der Einsatz von Wasserstoff ein elementarer Baustein. Auf nationaler Ebene wurde von der Bundesregierung eine Wasserstoffstrategie formuliert, mit der die notwendigen technischen und ökonomischen Entwicklungen vorangetrieben werden. Schon heute verfügt das Land Nordrhein-Westfalen über eine funktionierende Wasserstoffinfrastruktur, mit der die industrielle Wasserstoffnachfrage bedient wird. Darüber hinaus wurden von der Landesregierung in Nordrhein-Westfalen bereits Initiativen und Projekte gestartet, welche die gesamte Wasserstoffversorgungskette in den Blick nehmen. Wie ein zukunftsweisendes Wasserstoffsystem für NRW ausgestaltet und etabliert werden kann sowie welche konkreten Handlungsfelder sich daraus ableiten lassen, sind wichtige Fragen, die es zeitnah zu beantworten gilt. Vor diesem Hintergrund beauftragte das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen(MWIDE) das Forschungszentrum Jülich mit der Durchführung einer wissenschaftlichen Begleitstudie als eine der Entscheidungsgrundlagen für die Formulierung einer landeseigenen Roadmap Wasserstoff. Folgende Leitfragen standen hierbei im Fokus:$\bullet$ Welche Rolle spielt das Land Nordrhein-Westfalen in einem zukünftigen klimaneutralen Energieversorgungssystem in Deutschland? $\bullet$ Welche Transformationspfade und Handlungsfelder lassen sich für das Land NRW identifizieren, um die gesetzten Treibhausgasreduktionsziele zu erreichen? Welche No-Regret-Maßnahmen lassen sich identifizieren? $\bullet$ Welche Wasserstofferzeugungen und –nachfragen lassen sich für NRW identifizieren und quantifizieren? Wie muss eine adäquate Wasserstoffinfrastruktur ausgestaltet werden? $\bullet$ Welche Bedeutung besitzen innerdeutsche Wasserstofftransporte und ...

Deutschland hat sich zum Ziel gesetzt, die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um 80 bis 95 % gegenüber dem Emissionsniveau von 1990 zu reduzieren. Die hierfür festgelegten Treibhausgasreduktionspfade werden durch eine Vielzahl von weiteren zum Teil sehr detaillierten Zielsetzungen (z. B. Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung) flankiert, die von der Bundesregierung als notwendig gesehen werden, um die übergeordneten Treibhausgasreduktionsziele zu erreichen. Dieser Zielekanon wurde im Laufe der letzten Dekade sukzessive entwickelt und erweitert. Viele vorliegende Studien, in denen Transformationspfade vorgeschlagen werden, integrieren diesen Zielkanon durch exogene Annahmen und schränken damit das Technikportfolio ein. Dies widerspricht einem Lösungsansatz, der sich vor allem durch Technologieoffenheit auszeichnen sollte. Die Frage, ob es sich bei den vorgeschlagenen Transformationspfaden um kostenoptimale Strategien handelt, bleibt in aller Regel unbeantwortet. Ziel der vorliegenden Studie ist es daher, die kosteneffizientesten CO$_{2}$-Minderungsstrategien zur Erreichung der Klimaschutzziele Deutschlands bis zum Jahr 2050 zu identifizieren [.]