Top Ten
Top 10Publikationendes Jahres 2022
Mit dieser Auswahl seiner zehn wichtigsten wissenschaftlichen, referierten Publikationen im Jahr 2022 möchte das Wuppertal Institut einen Einblick in den Stand seiner international wahrgenommenen Forschungsarbeit vor dem Hintergrund seines transdisziplinären Forschungsansatzes geben.
Klima-, Energie- und Ressourcenwende
Wiebke Hagedorn, Sebastian Jäger, Lucas Wieczorek, Philipp Kronenberg, Kathrin Greiff, Sebastian L. Weber, Arne Röttger (2022). More than recycling: the potential of the circular economy shown by a case study of the metal working industry
In: Journal of Cleaner Production 377, 134439
Die Stahlindustrie ist für ein Viertel der gesamten industriellen Treibhausgas-Emissionen verantwortlich. Bislang sind die Umwelteinsparungen hauptsächlich auf das Stahlrecycling zurückzuführen. Neben dem Recycling bietet die Kreislaufwirtschaft Strategien zur Steigerung der Materialeffizienz und damit zur Senkung des Primärrohstoffbedarfs. Die Potenziale bleiben jedoch ungenutzt, weil Kreislaufwirtschaftskonzepte mit einem höheren Grad an Zirkularität nicht berücksichtigt werden. Die vorgestellte Fallstudie eines industriellen Bearbeitungsmessers veranschaulicht, wie der Produktionsprozess durch die Umsetzung verschiedener Kreislaufwirtschaftsstrategien verbessert werden kann. Die Umweltleistung wird durch die Berechnung und den Vergleich des Kohlenstoff-Fußabdrucks, des kumulativen Energiebedarfs und des Material-Fußabdrucks sowie des Materialeffizienz-Indikators analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Umsetzung der drei übergreifenden Strategien der Kreislaufwirtschaft – Verengung, Schließung und Verlangsamung – zu einer deutlichen Steigerung der Materialeffizienz beiträgt. Die Umsetzung wirkt sich auch positiv auf die Gesamt-Umweltleistung aus, die zirkulären Produktionsprozesse benötigen weniger Energie und Ressourcen und verursachen weniger Emissionen. Nebenprozesse, wie zusätzliche Transportwege, sind relevant, da sie die Einsparungen reduzieren oder sogar überkompensieren können. Diese Prozesse müssen adäquat berücksichtigt und gestaltet werden.
Clemens Schneider (2022). Steel manufacturing clusters in a hydrogen economy: simulation of changes in location and vertical integration of steel production in Northwestern Europe
In: Journal of Cleaner Production 341, 130913
Mit dem für die nahe Zukunft in Europa vorgesehenen Übergang zu einer Wasserstoff-basierten Primärstahl-Erzeugung verlieren die bestehenden regionalen Industriecluster wichtige Vorteile. Eine solche Umstrukturierung der Industrie kann zu einer neuen geografischen Verteilung der Stahlindustrie und auch zu einer anderen Qualität der vertikalen Integration an den Standorten führen. Beide Auswirkungen könnten sich als Triebkräfte oder Hindernisse für Investitionen in neue Technologien erweisen und sind daher für die vertikale Integration von Standorten und für die Regionalpolitik von Bedeutung. In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur Modellierung von Produktionsbeständen in der Stahlindustrie in Nordwesteuropa beschrieben. Aktuelle räumliche Strukturen werden mit Kapazitäts-, Technik- und Energieeffizienz-Daten auf der Ebene von Einzelanlagen wie Hochöfen abgebildet. Mit dem entwickelten Modell können sowohl Investitionen in spezifische Technologien als auch an spezifischen Produktionsstandorten modelliert werden oder um verschiedene mögliche Zukunftsszenarien zu simulieren. Die Autor*innen verglichen das Szenario mit einer eindeutigen Umstellung auf eine Wasserstoff-basierte Produktion mit einem Referenzszenario ohne technologische Umstellung. Dabei zeigte sich, dass bestehende Trends wie die Verlagerung der Produktion an die Küste durch die neue Technologie beschleunigt werden können, sodass sich aber auch Standorte im Hinterland an eine Wasserstoffwirtschaft anpassen können. Mögliche Auswirkungen von Konjunkturzyklen oder einer Kreislaufwirtschaft auf regionale Wertschöpfungsketten untersuchten sie mithilfe einer Monte-Carlo-Analyse.
Philipp Bendix, Hermann Achenbach, Petra Weißhaupt, Daniela Eckert, Ines Oehme, Holger Berg (2022). Circular economy for durable products and materials: the recycling of plastic building products in Germany – status quo, potentials and recommendations
In: Journal of Material Cycles and Waste management 24, S. 1432-1443
Der Bausektor ist der zweitgrößte Anwendungsbereich für Kunststoffe. Aufgrund der langen Lebensdauer von Bauprodukten steht die Umsetzung der Kreislaufwirtschaft vor eigenen Herausforderungen. Um diese Herausforderung zu untersuchen, umfasst die Studie eine Marktstudie für Deutschland, freiwillige Rücknahme- und Recyclingsysteme für Bauprodukte sowie die Verwendung von Kunststoff-Rezyklaten in Bauprodukten. Darüber hinaus werden auch Kunststoffverpackungen von Bauprodukten behandelt. Chancen und Hemmnisse für den Einsatz von Kunststoff-Rezyklaten in Bauprodukten werden aus der Schnittmenge von verfügbaren Technologien, dem Rezyklat-Angebot und den technischen Anforderungen an Bauprodukte abgeleitet. Der Bericht schließt mit Empfehlungen, wie die Verwendung von Rezyklaten in Bauprodukten und deren Verpackungen gefördert werden kann. Wichtige Punkte sind die Einführung einer Rezyklat-Quote für Folien als Bauprodukt-Verpackung und die Beschreibung von Recycling-Möglichkeiten und Rezyklat-Gehalt in den technischen Unterlagen von Bauprodukten.
Lukas Hermwille, Stefan Lechtenböhmer, Max Åhman, Harro van Asselt, Chris Bataille, Stefan Kronshage, Annika Tönjes, Manfred Fischedick, Sebastian Oberthür, Amit Garg, Catherine Hall, Patrick Jochem, Clemens Schneider, Ryna Cui, Wolfgang Obergassel, Panagiotis Fragkos, Saritha Sudharmma Vishwanathan, Hilton Trollip (2022). A Climate club to decarbonize the global steel industry (comment)
In: Nature Climate Change 12, S. 494-496
Stahl ist ein essenzieller Teil moderner Volkswirtschaften, sowohl als Bestandteil vieler Endverbraucherprodukte, als auch eingebettet in Infrastrukturen, die globale Gesellschaften stützen. Der Stahlsektor erfordert eine tiefgreifende Transformation, da die aktuellen Technologien nur ein begrenztes Minderungspotenzial für den Ausstoß an CO2 bieten. Dies erweist sich unter anderem als schwierig, da die Transformation des Produktionsprozesses hin zu einer Dekarbonisierung weder die Produktionskosten senkt, noch die Produktqualität erhöht und damit keine Anreize für entsprechende Investitionen schafft. Durch die Verflechtung der Stahlindustrie im Rahmen von Außenhandel sowie Klimaverträgen auf der Makro-Ebene wird eine ambitionierte Dekarbonisierungspolitik ebenfalls internationale Auswirkungen haben. Die Dekarbonisierung der globalen Stahlproduktion könnte somit durch einen sektoralen Klimaclub, der sich im Rahmen einer intensiven transnationalen Zusammenarbeit einsetzt, erleichtert werden, indem technische, wirtschaftliche und politische Unsicherheiten angegangen werden. Die Autor*innen untersuchen globale Trends, wie das Bekenntnis großer Stahlproduzenten zum Netto-Null-Emissionsziel, dem politischen Wandel in Industriestaaten sowie Projekte zur Produktion von grünem Stahl. Sie kommen zu dem Schluss, dass ein Klimaclub durch internationale Kooperation glaubwürdige langfristige Ziele setzen könnte, die durch ein starkes Engagement der Regierungen und angemessene politische Maßnahmen unterstützt werden. Die Mitgliedsländer eines solchen Clubs sollten nationale Transformationspfade definieren, die bis 2050 weltweit und in Industrieländern deutlich früher zur CO2-Neutralität führen.
Wolfgang Obergassel, Steffen Bauer, Lukas Hermwille, Stefan C. Aykut, Idil Boran, Sander Chan, Carolin Fraude, Richard J. T. Klein, Kathleen A. Mar (2022). From regime-building to implementation: harnessing the UN climate conferences to drive climate action
In: WIREs Climate Change 13, e797
Die Lücke zwischen den international vereinbarten Klimazielen und den greifbaren Emissionsminderungen ist groß. Die Autor*innen untersuchen, wie sich das oberste Entscheidungsgremium des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (engl. United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC), die Konferenz der Vertragsparteien (Conference of the Parties, COP), weiterentwickeln könnte, um eine wirksamere Klimapolitik zu fördern. Die Autor*innen argumentieren, dass die Förderung der Umsetzung von Klimamaßnahmen von einer stärkeren Konzentration auf einzelne sektorale Systeme profitieren könnte, insbesondere bei der Eindämmung und betrachten hierfür fünf zentrale Governance-Funktionen internationaler Institutionen, um zu erörtern, wie die COP und die von ihr einberufenen Sitzungen die Umsetzung des Pariser Abkommens vorantreiben könnten: Anleitung und Signal, Regeln und Standards, Transparenz und Rechenschaftspflicht, Mittel zur Umsetzung sowie Wissen und Lernen. Darüber hinaus betrachten die Autor*innen die Rolle der COP und ihrer Sitzungen als Mega-Events der globalen Klimapolitik und identifizieren Möglichkeiten zur Förderung sektoraler Klimaschutzmaßnahmen in allen fünf Governance-Funktionen und sowohl für die COP als formelles Gremium als auch für die COP-Sitzungen als förderliche Veranstaltungen. Die Nutzung dieser Möglichkeiten würde eine stärkere Einbindung nationaler Ministerien zusätzlich zu den Außen- und Umweltministerien erfordern, die traditionell den COP-Prozess leiten, sowie eine stärkere Einbindung von Nicht-Parteien-Stakeholdern in die formellen COP-Prozesse.
Modellierung und transdisziplinäre Methoden
Hans Christian Gils, Hedda Gardian, Martin Kittel, Wolf-Peter Schill, Alexander Zerrahn, Alexander Murmann, Jann Launer, Alexander Fehler, Felix Gaumnitz, Jonas van Ouwerkerk, Christian Bußar, Jennifer Mikurda, Laura Torralba-Díaz, Tomke Janßen, Christine Krüger (2022). Modeling flexibility in energy systems: comparison of power sector models based on simplified test cases
In: Renewable and sustainable Energy Reviews 158, 111995
Modellgestützte Szenarioanalysen zukünftiger Energiesysteme kommen oft zu abweichenden Ergebnissen und Schlussfolgerungen, wenn unterschiedliche Modelle verwendet werden. Dies kann durch heterogene Eingangsdaten und durch inhärente Unterschiede in den Modellformulierungen verursacht werden. Die Darstellung von Technologien zur Umwandlung, Speicherung, Nutzung und zum Transport von Energie wird in umfassenden System-Modellen in der Regel stilisiert, um die Größe des mathematischen Problems zu begrenzen und kann sich zwischen den Modellen erheblich unterscheiden. In diesem Papier wird ein systematischer Vergleich von neun Stromsektormodellen mit Sektorenkopplung vorgestellt. Die Autor*innen analysieren die Auswirkungen von Unterschieden in der Darstellung von Technologien, Optimierungsansätzen und weiteren Modell-Merkmalen auf die Ergebnisse. Der Vergleich verwendet vollständig harmonisierte Eingangsdaten und stark vereinfachte Systemkonfigurationen, um modellspezifische Effekte zu isolieren und zu quantifizieren. Die Autor*innen stellten strukturelle Unterschiede in Bezug auf den Optimierungsansatz zwischen den Modellen fest. Darüber hinaus ermittelten sie erhebliche Unterschiede in der Technologiemodellierung fest, vor allem bei batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen, Wasserkraft in Stauseen, Stromübertragung und Nachfragereaktion, welche weitgehend von der spezifischen Ausrichtung der Modelle abhängen. Bei Modellanalysen, bei denen diese Technologien ein relevanter Faktor sind, ist es daher wichtig, sich der möglichen Auswirkungen des gewählten Modellierungsansatzes bewusst zu sein. Für die detaillierte Analyse der Auswirkung individueller Unterschiede in der Technologiemodellierung und in den Modellmerkmalen ist der gewählte Ansatz der stark vereinfachten Testfälle geeignet, da er es erlaubt, die Auswirkungen modellspezifischer Unterschiede auf die Ergebnisse zu isolieren. Allerdings schränkt er die Freiheitsgrade des Modells stark ein, was seine Eignung für die Bewertung grundlegend unterschiedlicher Modellierungsansätze einschränkt.
Jens Teubler, Sebastian Schuster (2022). Causal strands for social bonds: a case study on the credibility of claims from impact reporting
In: Sustainability 14, 12633
Die Studie untersucht, ob kausale Behauptungen glaubwürdig sind, die auf einem Theory-of-Change-Ansatz für die Wirkungsberichterstattung basieren. Die Autoren zeigen anhand ihres jüngsten Wirkungsberichts für eine Sozialanleihe, wie theoriebasierte Logikmodelle verwendet werden können, um die Nachhaltigkeitsansprüche von Emittenten auf quantifizierbare Indikatoren abzubilden. Eine einzelne Projektfamilie (Darlehen für Wohneigentum) verwenden sie als Fallstudie, um dies anhand der Nachhaltigkeitsansprüche der zugrundeliegenden Hypothesen zu testen. Anschließend gewichteten sie die Beweise für und gegen die Behauptungen, um zu berechnen, inwieweit der Glaube an die Behauptungen gerechtfertigt ist. Die Autoren fanden heraus, dass nur eine von drei Behauptungen eine wahrscheinliche Ursache-Wirkungs-Kette für den sozialen Nutzen der Kredite beschreibt. Für die beiden anderen Behauptungen wären entweder mehr Primärdaten erforderlich, um sie zu untermauern, oder sie sollten neu definiert werden, um die Intervention enger und stabiler mit den übergeordneten gesellschaftlichen Zielen zu verknüpfen. Alle bisher berichteten Indikatoren liegen jedoch unter den Schwellenwerten der konservativsten Schätzungen für den Anteil der Begünstigten in der vorliegenden Studie. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die Kombination einer Theory-of-Change mit einer Bayes'schen Analyse eine wirksame Methode ist, um die Plausibilität von Nachhaltigkeitsansprüchen zu prüfen und Verzerrungen abzuschwächen.
Verbraucher*innen-Verhalten
Sebastian Schuster, Melanie Speck, Erica van Herpen, Felix Buchborn, Nina Langen, Mariam Nikravech, Shantanu Mullick, Tilman Eichstädt, Yulia Chikhalova, Emma Budiansky, Tobias Engelmann, Manuel Bickel (2022). Do meal boxes reduce food waste from households?
In: Journal of Cleaner Production 375, 134001
Haushalt wird durch eine komplexe Reihe von routinemäßigen Verhaltensweisen bestimmt. Eine Unterbrechung dieser Routinen könnte dazu beitragen, diese enorme Menge an Lebensmittelabfällen zu verringern. Die vorliegende Studie betrachtet dafür die Essensbox als eine solche Unterbrechung der Haushaltsroutinen. Zum ersten Mal wurde länderübergreifend untersucht, inwieweit Essensboxen dazu beitragen können, die verschiedenen Arten von Lebensmittelabfällen in Haushalten zu verringern. Zunächst verglichen die Autor*innen die Auswirkungen verschiedener Mahlzeitentypen auf die Lebensmittelverschwendung. Anschließend untersuchten sie, welche Auswirkungen eine Abonnement-basierte Lebensmittelversorgung auf die gesamte Lebensmittelverschwendung sowie auf die verschiedenen Arten der Lebensmittelverschwendung: Zubereitung, Kochen und Tellerabfälle. Der Datensatz enthält 8.747 Beobachtungen von Mahlzeiten aus 955 Haushalten in sechs Ländern. Ihre Ergebnisse zeigen, dass Mahlzeitendosen die Gesamtabfälle im Vergleich zu traditionell gekochten Mahlzeiten insgesamt um rund 38 Prozent reduzieren. Mahlzeitendosen verringern vor allem das Auftreten und die Menge der verschwendeten Pfannen- und Topfgerichte wie Kochabfälle sowie die Menge der Mahlzeiten-Zubereitungsabfälle. Im Vergleich zu traditionellen Mahlzeiten führt das aber zu einem höheren Aufkommen von Zubereitungs- und Tellerabfällen. Das zeigt, wie sich die Unterschiede zwischen den Mahlzeiten auf die Lebensmittelabfälle in den Haushalten auswirken. Dieser Aspekt wurde in der bisherigen Forschung kaum beachtet. Während sich die meisten früheren Untersuchungen auf die gesamte Lebensmittelverschwendung in Haushalten konzentrierten, zeigt diese Studie, dass die Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von Lebensmittelabfällen in Haushalten wichtige neue Erkenntnisse liefern kann.
Chun Xia-Bauer, Florin Vondung, Stefan Thomas, Raphael Moser (2022). Business model innovations for renewable energy prosumer development in Germany
In: Sustainability 14, 7545
In Deutschland ist die Zahl der Prosumer im Bereich der erneuerbaren Energien seit dem Jahr 2000 rapide gestiegen. Die Entwicklung von Prosumern stand und steht jedoch vor verschiedenen wirtschaftlichen, sozialen und technologischen Herausforderungen, die das Entstehen einer Reihe innovativer Geschäftsmodelle (Business Models) ausgelöst haben. Dieser Beitrag bereichert die empirische Basis für prosumerorientierte Geschäftsmodelle, indem er zwei Geschäftsmodelle-Innovationen in Deutschland auf der Grundlage von Geschäftsmodell- und sozio-technischen Übergangstheorien untersucht: Power-to-Power-Stromhandel und Aggregation von kleinen Prosumern. Es wurde ein Mix aus qualitativen Datenerhebungsmethoden angewandt – einschließlich Dokumentenanalyse und halbstrukturierten Expert*innen-Interviews. Die Autor*innen kamen zu dem Ergebnis, dass beide Geschäftsmodelle zwar potenziell die Herausforderungen angehen können, die mit der Entwicklung von Prosumern im Bereich der erneuerbaren Energien in Deutschland verbunden sind, die Beteiligung von Prosumern in kleinem Maßstab an beiden Geschäftsmodellen bisher jedoch begrenzt ist. Sie haben darüber hinaus verschiedene interne und externe Faktoren und Hindernisse für die Ausweitung dieser Geschäftsmodelle für die Entwicklung von Prosumenten in Deutschland identifiziert. Trotz dieser Hindernisse könnten sowohl die Aggregation als auch die zentralisierte Power-to-Power (P2P), die auf Prosumenten abzielen, potenziell auch von etablierten Marktteilnehmenden wie Energieversorgern genutzt werden. Dezentrales P2P hingegen sieht sich immer noch erheblichen internen und externen Barrieren gegenüber, um es zu verbreiten. Auf der Grundlage der Analyse gibt das Papier politische Empfehlungen zu den identifizierten Triebkräften und Hindernissen. Aus theoretischer Sicht liefern die Ergebnisse weitere Belege dafür, dass das dichotome Verständnis von Nischenakteur*innen und etablierten Unternehmen in Frage gestellt wird.
Große-Kreul, Felix (2022). What will drive household adoption of smart energy? Insights from a consumer acceptance study in Germany
In: Utilities Policies 75, 101333
Obwohl intelligente Energietechnologien in zunehmend dekarbonisierten und digitalisierten Energiesystemen vielfältige Aufgaben erfüllen können, ist die Marktdiffusion noch begrenzt. Diese Studie untersucht, welche Überzeugungen die Absicht der Verbraucher beeinflussen, zwei Smart-Energy-Angebote anzunehmen, ob das rasche Wachstum des Smart-Home-Marktes nun die Annahme von SETs vorantreiben wird und ob die verbrauchergetriebene Diffusion dazu führen wird, dass Nachhaltigkeitspotenziale realisiert werden. Aufbauend auf der Unified Theory of Acceptance and Use of Technology (UTAUT2), einem Technologieakzeptanzmodell, schlägt der Autor ein neues theoretisches Modell vor und führten eine Umfrage mit 700 Personen zur Verbraucherakzeptanz in Deutschland durch. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein wachsender Smart-Home-Markt die Akzeptanz von intelligenten Energietechnologien nicht erhöhen wird und dass "einstellbare grüne Standardeinstellungen" eingeführt werden sollten.
Weitere Top Ten
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