title: Analyse von Suffizienzpotenzialen im Kontext einer nachhaltigen Transformation des deutschen Energiesystems anhand eines sektorübergreifenden Optimierungsmodells
Creators: name: Bauer, Franz
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024
Subjects: subject: Suffizienz
subject: Energiesystemmodellierung
subject: Klimaziele

description: In der vorliegenden Arbeit wird die Wirkung von Suffizienzmaßnahmen auf die Transformation des deutschen Energiesystems bis zum Jahr 2050 anhand eines Energiesystemmodells untersucht. Suffizienz bezeichnet Änderungen in individuellen Konsummustern, um innerhalb der ökologischen Tragfähigkeit der Erde zu bleiben. Für die Analysen werden verschiedene Verhaltensänderungen und deren Kombination in Form von Szenarien modelliert und die Ergebnisse mit einem Szenario verglichen, in dem lediglich Effizienz- und Konsistenzmaßnahmen betrachtet werden. Als Suffizienzmaßnahmen werden eine Umstellung der Ernährung, eine Verkehrsvermeidung und Verkehrsverlagerung sowie eine Änderung des Konsum- und Wohnverhaltens analysiert. Für die Energiesystemmodellierung erfolgt in diesem Rahmen eine umfangreiche Sammlung von technoökonomischen Daten. Das Hauptaugenmerk der Untersuchung liegt auf der Quantifizierung der Energie-, Treibhausgas- und Kostenreduktionspotenziale der Suffizienzmaßnahmen. Zudem wird der Beitrag von Effizienz- und Konsistenzmaßnahmen für ein zukünftig klimaneutrales Energiesystem identifiziert. Den übergeordneten Rahmen der Modellierung bilden ein Treibhausgasemissionsbudget, mit dem ein gerechter Beitrag zum 1,5-Grad-Ziel geleistet wird, die deutschen Klimaschutzziele sowie weitere Aspekte einer nachhaltigen Entwicklung wie beispielsweise der Verzicht auf die energetische Nutzung von Anbaubiomasse. Die Ergebnisse zeigen, dass Suffizienzmaßnahmen wesentlich zur Senkung des Energiebedarfs, der Treibhausgasemissionen und der volkswirtschaftlichen Kosten beitragen können. Vor allem Änderungen im Konsum- und Verkehrsverhalten weisen ein hohes Energiereduktionspotenzial auf. Weiterhin führt eine Umstellung der Ernährungsgewohnheiten zu einer signifikanten Minderung der Treibhausgasemissionen und dies insbesondere hinsichtlich der zukünftigen Residualemissionen. Eine Treibhausgasneutralität ab dem Jahr 2045 wie sie im deutschen Klimaschutzgesetz gefordert wird kann unter den getroffenen Annahmen nur durch eine deutliche Minderung der landwirtschaftlichen Emissionen erfolgen. Voraussetzung hierfür ist eine hauptsächlich auf Pflanzen basierte Ernährung sowie eine Reduktion von vermeidbaren Nahrungsmittelabfällen. Andernfalls sind für das Erreichen der Klimaschutzziele neben natürlichen Kohlenstoffsenken hohe CO2-Entnahmenmengen aus der Atmosphäre mittels technischer Verfahren notwendig. Das Reduktionspotenzial durch ein suffizientes Verhalten steigt, wenn technische Entwicklungen nicht wie vorgesehen stattfinden. Umgekehrt reduziert sich der Beitrag von Verhaltensänderungen mit steigender Effizienz und dem Einsatz konsistenter Technologien, weshalb die Wirkung von Suffizienzmaßnahmen in Bereichen mit hohen Effizienz- und Konsistenzpotenzialen eher niedrig ausfällt. Aus diesem Grund weist eine Änderung des individuellen Wohnverhaltens die geringsten Einsparungen auf, da der Energiebedarf zur Gebäudebeheizung durch energetische Sanierung und effiziente Heizungsanlagen in Zukunft auf ein sehr niedriges Niveau gesenkt werden kann. Insgesamt zeigen die Untersuchungen dieser Arbeit, dass der größtmögliche Beitrag zu einer nachhaltigen Transformation des Energiesystem durch das Zusammenspiel der drei Strategien Effizienz, Konsistenz und Suffizienz erzielt werden kann.
description: This thesis investigates the effects of sufficiency measures on the transformation of the German energy system up to the year 2050 using an energy system model. Sufficiency refers to changes in individual consumption patterns to stay within the Earth's ecological limits. Scenarios are used to analyse different lifestyle changes and their combination. This includes changes in dietary, transport, consumption and housing. The results are compared to a scenario which only takes into account efficiency and consistency actions. Within the scope of the energy system modelling, a comprehensive collection of technoeconomic data was conducted. The main focus of this study is to quantify energy, greenhouse gas emission, and cost reduction potentials of behavioural changes. Furthermore, the contribution of efficiency and consistency measures to a future climate-neutral energy system is identified. The overarching framework of the modelling is a greenhouse gas emission budget to contribute equitably to the 1.5 degree target, the German climate protection goals and other aspects such as avoiding the energetic use of cultivated biomass. The results show that sufficiency measures can contribute significantly to the reduction of energy demand, greenhouse gas emissions and economic costs. Changes in consumption and transport behaviour in particular have a high energy reduction potential. Moreover, a change of dietary habits leads to a substantial reduction in greenhouse gas emissions, especially with regard to future residual emissions. Based on the assumptions made, a greenhouse gas neutrality as required by the German climate protection targets can only be achieved through a noticeably reduction in agricultural emissions. This requires a diet based mainly on plants and a reduction in avoidable food waste. Otherwise, large amounts of CO2 have to be captured from the atmosphere using technical processes in addition to natural carbon sinks. The potential to reduce energy, emissions and costs by sufficiency measures increases if technical improvements do not take place as intended. Conversely, the contribution of lifestyle changes decreases with higher efficiency and the use of consistent technologies, meaning that the effect of sufficiency tends to be low in sectors with high efficiency and consistency potentials. For this reason, a change in individual living behaviour shows the lowest reduction potential, since the future energy demand for building heating can be cut down to a low level by means of refurbishment and highly efficient heating systems. To sum up, the research conducted in this thesis indicates that the maximum contribution to a sustainable transformation of the energy system can be achieved by combining efficiency, consistency and sufficiency strategies.