EUROPÄISCHE KOMMISSION Brüssel, den 15.11.2022 COM(2022) 643 final BERICHT DER KOMMISSION AN DAS EUROPÄISCHE PARLAMENT UND DEN RAT







Fortschritte bei der Wettbewerbsfähigkeit im Bereich der Technologien für saubere Energie









Inhalt 1. Einleitung 2. Allgemeine Wettbewerbsfähigkeit des Bereichs saubere Energie in der EU 2.1 Hintergrund: jüngste Entwicklungen 2.1.1 Energiepreise und ‑kosten: aktuelle Trends 2.1.1 Globale Ressourcen- und Materiallieferketten: Schwachstellen und Störungen 2.1.2 Auswirkungen der COVID-19-Pandemie und Wiederaufbau 2.1.3 Humankapital und Kompetenzen 2.2 Trends in Forschung und Innovation 2.3 Die globale Wettbewerbslandschaft für saubere Energie 2.4 Die Förderlandschaft für Innovation in der EU 2.5 Auswirkungen des systemischen Wandels 3. Fokus auf Schlüsseltechnologien und Lösungen für saubere Energie 3.1. Fotovoltaik 3.2. Offshore- und Onshore-Windkraft 3.3. Wärmepumpen für Anwendungen in Gebäuden 3.4. Batterien 3.5. Erzeugung von erneuerbarem Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser

3.6. Erneuerbare Kraftstoffe 3.7. Intelligente Technologien für das Energiemanagement 3.8. Wichtigste Erkenntnisse zu sonstigen Technologien für saubere Energie 4. Schlussfolgerungen ANHANG I: Methodischer Rahmen für die Bewertung der Wettbewerbsfähigkeit der EU



1.Einleitung Russlands unprovozierter und ungerechtfertigter militärischer Angriff gegen die Ukraine hat eine erhebliche Störung des globalen Energiesystems ausgelöst. Diese hat die übermäßige Abhängigkeit der EU von fossilen Brennstoffen aus Russland vor Augen geführt und gezeigt, dass die Widerstandsfähigkeit des Energiesystems der EU, die bereits durch die COVID-19-Krise infrage gestellt wurde, gestärkt werden muss. Angesichts der Energiepreise, die einen historischen Höchststand erreicht haben, und des Risikos von Versorgungsengpässen in der gesamten EU ist es noch dringlicher geworden, den doppelten ökologischen und digitalen Wandel im Rahmen des europäischen Grünen Deals zu beschleunigen und für ein sichereres, erschwinglicheres, widerstandsfähigeres und unabhängigeres Energiesystem zu sorgen. Als wesentliches Element der politischen Reaktion der EU auf diese beispiellose Krise wurde 2022 der REPowerEU-Plan vorgestellt. Dabei handelt es sich um einen Fahrplan, mit dem die Abhängigkeit der EU von russischen Energieimporten durch Maßnahmen zur Energieeinsparung, durch Diversifizierung der Energieversorgung und durch einen beschleunigten Ausbau erneuerbarer Energien so bald wie möglich beendet werden soll. Darüber hinaus hat die Kommission mit der Mitteilung „Gaseinsparungen für einen sicheren Winter“ einen Plan zur Verringerung des Gasverbrauchs in der EU um 15 % bis zum nächsten Frühjahr vorgelegt. Der Rat hat zwei Verordnungen über die Gasspeicherung bzw. über koordinierte Maßnahmen zur Senkung der Gasnachfrage angenommen. Im September 2022 einigte sich der Rat auf den Vorschlag der Kommission für eine Verordnung über Notfallmaßnahmen als Reaktion auf die hohen Energiepreise, um die Auswirkungen der Energiepreise auf die Verbraucher in der EU abzumildern und gleichzeitig den beispiellosen Schwankungen und der Unsicherheit auf den Energiemärkten in der EU und weltweit zu begegnen. Diese Maßnahmen umfassen insbesondere eine Senkung des Stromverbrauchs, eine Erlösobergrenze für inframarginale Stromerzeugungstechnologien und einen befristeten, obligatorischen Solidaritätsbeitrag von Unternehmen im Sektor für fossile Brennstoffe. Um die REPowerEU-Ziele zu verwirklichen, werden bis 2027 zusätzliche Investitionen in Höhe von insgesamt 210 Mrd. EUR erforderlich sein, zusätzlich zu den Investitionen, die bereits benötigt werden, um bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Mit diesen Investitionen wird die massive Ausweitung und Beschleunigung des Ausbaus von Technologien für saubere Energie (z. B. Fotovoltaik, Windkraft, Wärmepumpen, Energiespartechnologien, Biomethan und erneuerbarer Wasserstoff) unterstützt, was angesichts der Energie- und Klimakrise von entscheidender Bedeutung ist. Für die Bewältigung der entsprechenden technologischen und nicht technologischen Herausforderungen ist darüber hinaus ein starker und wettbewerbsfähiger Bereich saubere Energie in der EU erforderlich. Im REPowerEU-Plan wurde die Verpflichtung bekräftigt, das langfristige Ziel des europäischen Grünen Deals, die EU bis 2050 klimaneutral zu machen, zu verwirklichen und das im Juli 2021 vorgelegte Paket „Fit für 55“ vollständig umzusetzen. Um die Ziele des europäischen Grünen Deals zu erreichen, muss die EU innovative Lösungen für Energieeffizienz und erneuerbare Energien entwickeln, umsetzen und ausbauen. Für die Hälfte der bis 2050 notwendigen Reduzierungen von Treibhausgasemissionen werden Technologien erforderlich sein, die noch nicht marktreif sind, daher sind Forschung und Innovation (FuI) ein entscheidendes Element für die Stärkung der technologischen Souveränität und globalen Wettbewerbsfähigkeit der EU. In diesem Rahmen und im Einklang mit den vorhergehenden Ausgaben wird in diesem dritten Jahresbericht über die Fortschritte bei der Wettbewerbsfähigkeit der aktuelle und prognostizierte Stand verschiedener Technologien und Lösungen für saubere und CO2-arme Energie präsentiert. Außerdem werden die Aspekte Forschung, Innovation und Wettbewerbsfähigkeit des gesamten Systems für saubere Energie der EU dargestellt. Die Ausgabe von 2021 war insbesondere für die Bewertung des Wiederaufbaus der Wirtschaft nach COVID-19 wichtig, da sie deutlich machte, wie Verbesserungen der Wettbewerbsfähigkeit die wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen der Pandemie kurz- und mittelfristig abmildern können. Der diesjährige Bericht muss der Forderung der EU nach einer stärkeren Verbreitung von Technologien für saubere Energie und den Auswirkungen der Energiekrise auf diesen Sektor Rechnung tragen. Vor diesem Hintergrund liefert der Bericht auf der Grundlage verfügbarer Daten Erkenntnisse darüber, wie die Wettbewerbsfähigkeit der EU in strategischen Energiewertschöpfungsketten gestärkt und gleichzeitig die Durchdringung mit Technologien für saubere Energie in der EU erhöht werden kann. Gleichzeitig können aufgrund der kontinuierlichen und sich sehr rasch ändernden geopolitischen, energiewirtschaftlichen und klimabezogenen Entwicklungen auch die aktuellsten quantitativen Daten diese noch nie da gewesene Situation nicht immer angemessen widerspiegeln. Daher konzentriert sich dieser Bericht auf die bis Ende 2021 erzielten Fortschritte und baut dazu auf den bis dahin verfügbaren konsolidierten Daten auf. Aktuellere Daten wurden angegeben, wenn sie verfügbar und zuverlässig waren. Sie sind jedoch noch kaum vorhanden und können daher die Auswirkungen der aktuellen Energiekrise auf die Wettbewerbsfähigkeit im Bereich der Technologien für saubere Energie noch nicht vollständig abbilden. Soweit dies möglich ist und um den jüngsten Herausforderungen für den Bereich saubere Energie und den Auswirkungen dieser Herausforderungen Rechnung zu tragen, baut die Analyse auf den bereits sichtbaren Folgen und qualitativen Bewertungen für das Jahr 2022 auf. In vollem Umfang können die Auswirkungen jedoch erst im Fortschrittsbericht des nächsten Jahres bewertet werden. Wettbewerbsfähigkeit ist ein komplexes und vielschichtiges Konzept, das nicht durch einen einzigen Indikator definiert werden kann. In diesem Bericht wird daher anhand eines definierten Satzes von Indikatoren (Anhang I) die Wettbewerbsfähigkeit des EU-Systems für saubere Energie insgesamt (Abschnitt 2) und in Bezug auf spezifische Technologien und Lösungen für saubere Energie (Abschnitt 3) bewertet. Ab diesem Jahr wird die Beobachtungsstelle für saubere Energie (Clean Energy Technology Observatory, CETO) der Kommission die diesem Bericht zugrunde liegende eingehende evidenzbasierte Analyse vornehmen. Dieser Bericht wird gemäß Artikel 35 Absatz 1 Buchstabe m der Verordnung über das Governance-System für die Energieunion und für den Klimaschutz veröffentlicht und dem Bericht über die Lage der Energieunion beigefügt. 2.Allgemeine Wettbewerbsfähigkeit des Bereichs saubere Energie in der EU 2.1Hintergrund: jüngste Entwicklungen

2.1.1Energiepreise und ‑kosten: aktuelle Trends Wie in früheren Berichten über die Fortschritte bei der Wettbewerbsfähigkeit festgehalten wurde, lagen die Strom- und Gaspreise für industrielle Verbraucher in der EU im letzten Jahrzehnt über denen der meisten G20-Ländern außerhalb der EU. Durch Russlands unprovozierten und ungerechtfertigten militärischen Angriff gegen die Ukraine haben sich die Preise, die 2021 in der EU und in vielen anderen Regionen der Welt ohnehin bereits ein nie da gewesenes Niveau erreicht hatten, noch weiter erhöht. Die Großhandelspreise für Gas in Europa waren im ersten Quartal 2022 fünfmal höher als ein Jahr zuvor und erreichten im August 2022 einen historischen Höchststand, bevor sie dann wieder fielen. Da Gaskraftwerke auf den europäischen Märkten häufig preisbestimmend sind, hat dies zu einem ähnlichen Trend bei den Stromgroßhandelspreisen geführt. In einigen Bereichen wirkten sie sich auch auf die Produktionskosten aus, insbesondere in energieintensiven Branchen. Auch die Preise für Rohstoffe sind gestiegen. Der fünfte Bericht über Energiepreise und Energiekosten, der Ende 2022 angenommen werden soll, wird aktualisierte quantitative Daten und Analysen enthalten. Die EU und die Mitgliedstaaten haben seit 2021 bereits verschiedene Maßnahmen ergriffen, um die Auswirkungen der hohen Energiepreise abzumildern. Der Vorschlag der Kommission für eine Verordnung über Notfallmaßnahmen als Reaktion auf die hohen Energiepreise, auf den sich der Rat im September 2022 geeinigt hat, umfasst Instrumente zur Verringerung der Stromerzeugung aus Gas um rund 4 % im Winter, wodurch der Preisdruck verringert werden soll, und einen Vorschlag, mehr als 140 Mrd. EUR für die Mitgliedstaaten aufzubringen, um die Auswirkungen der hohen Energiepreise auf die Verbraucher zu entschärfen. Auch wenn die Auswirkungen dieser Entwicklung auf die Wertschöpfungskette der Technologien für saubere Energie noch immer uneinheitlich sind, könnte sie auf eine Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit dieser Technologien hindeuten, insbesondere im Vergleich zu nicht erneuerbaren Alternativen. So ist beispielsweise die Fotovoltaik in einer wachsenden Zahl von Ländern bereits die billigste Stromerzeugungsquelle. Bei der Erzeugung von erneuerbarem Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser sind jedoch die Stromkosten einer der Hauptfaktoren, die die Wirtschaftlichkeit von Elektrolyseuren beeinträchtigen. Abbildung 1 bietet weitere Einblicke in die Kosten von Technologien für saubere Energie. Sie enthält eine Momentaufnahme der Berechnungen der Stromgestehungskosten (Levelized Costs of Producing Energy, LCOE) für das Jahr 2021 für bestimmte repräsentative Bedingungen in der gesamten EU. Die Ergebnisse zeigen, dass Technologieflotten mit niedrigen variablen Kosten (einschließlich variabler Betriebskosten und Kraftstoffkosten) im Jahr 2021 äußerst wettbewerbsfähig waren. Dieser Befund gilt insbesondere für Solar- und Windkraftanlagen mit LCOE im Bereich von 40 bis 60 EUR/MWh. Darüber hinaus lässt sich festhalten, dass die Stromerzeugung in Kombikraftwerken (GuD-Anlagen) 2021 im Durchschnitt offenbar wettbewerbsfähiger war als die Kohleverstromung. Die GuD-Anlagen profitierten in den ersten drei Quartalen des Jahres 2021 von der bevorzugten Einspeisung; der Brennstoffwechsel wurde erst im vierten Quartal 2021 ausschlaggebend. Dies ermöglichte 2021 deutlich höhere Kapazitätsfaktoren für GuD-Anlagen. Der Gaspreisanstieg hat den Wechsel von Gas zu Kohle im ersten Quartal 2022 trotz des Anstiegs der CO2-Preise weiter begünstigt. Mit den hohen Kohlepreisen zu Beginn des zweiten Quartals 2022 wurde diese Lücke jedoch kleiner, und die jüngsten Ankündigungen einiger Mitgliedstaaten, Kohlekraftwerke vorübergehend stärker einzusetzen, haben dazu geführt, dass für die kommenden Monate mit einem weiteren Anstieg der Kohlepreise gerechnet wird. Die sehr hohen Energiepreise haben den Stromerzeugern mit niedrigeren Grenzkosten (z. B. im Bereich der Wind- und Solarenergie) große finanzielle Gewinne beschert. Die Kommission verfasste daher einen Vorschlag für eine Verordnung über Notfallmaßnahmen als Reaktion auf die hohen Energiepreise, über den auf der außerordentlichen Tagung des Rates „Energie“ am 30. September eine politische Einigung erzielt wurde. Diese Verordnung beinhaltet eine zeitweilige Obergrenze und Umverteilung der Erlöse aus inframarginalen Erzeugungstechnologien, um Schwierigkeiten für die Energieverbraucher und die Gesellschaft im Allgemeinen zu verringern. Sie umfasst auch einen befristeten obligatorischen Solidaritätsbeitrag für die Gewinne von Unternehmen aus Tätigkeiten im Erdöl-, Erdgas-, Kohle- und Raffineriebereich, die im Vergleich zu den Vorjahren erheblich gestiegen sind. Die derzeitige Krise im Bereich der Energie und der fossilen Brennstoffe ist die jüngste Mahnung an die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels, um zukünftig Stabilität gewährleisten zu können. Im REPowerEU-Plan wird eine massive Ausweitung und Beschleunigung des Einsatzes erneuerbarer Energien bei der Stromerzeugung, in der Industrie, in Gebäuden und im Verkehrssektor gefordert – nicht nur, um die Energieunabhängigkeit der EU zu beschleunigen und den ökologischen Wandel voranzutreiben, sondern auch, um die Strompreise zu senken und die Einfuhren fossiler Brennstoffe mit der Zeit zu verringern. Zu den entsprechenden Maßnahmen gehört eine verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien, was eine geeignete Strominfrastruktur voraussetzt. Um die Ziele von REPowerEU zu erreichen, muss der Ausbau erneuerbarer Energien mit Maßnahmen zur Energieeinsparung und Energieeffizienz kombiniert werden. 2.1.1Globale Ressourcen- und Materiallieferketten: Schwachstellen und Störungen Neben den Problemen bezüglich der Zuverlässigkeit bestehender Lieferketten und insbesondere der Versorgung mit Erdgas haben sowohl die COVID-19-Pandemie als auch der derzeitige geopolitische Kontext zu Störungen in bestimmten globalen Lieferketten für Materialien und Ressourcen geführt und sich dadurch negativ auf den Bereich saubere Energie ausgewirkt. Die EU ist in hohem Maße auf Lieferungen aus Drittländern angewiesen, und der doppelte ökologische und digitale Wandel wird durch den Zugang zu Rohstoffen angekurbelt. Die jüngsten Entwicklungen in den globalen Lieferketten für Materialien und Ressourcen haben gezeigt, dass die Widerstandsfähigkeit der EU und ihre Energieversorgungssicherheit dringend durch Material- und Ressourcenunabhängigkeit und technologische Souveränität gestärkt werden müssen. Die Verfügbarkeit von Materialien und die Belastbarkeit der Lieferketten sind wichtige Voraussetzungen für die Verwirklichung des REPowerEU-Plans, denn die steigende Nachfrage nach sauberen Technologien geht Hand in Hand mit einer höheren Nachfrage nach Ressourcen wie Metallen und Mineralien. Zu den Technologien, die in hohem Maße von eingeführten Rohmaterialien oder Bauteilen, die diese Materialien enthalten, abhängig sind, gehören Windenergie (Dauermagnete, Seltenerdmetalle), Fotovoltaik (Silber, Germanium, Gallium, Indium, Cadmium, Siliziummetall) und Batterien (Kobalt, Lithium, Grafit, Mangan, Nickel). Die Internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert, dass sich der weltweite Gesamtbedarf an Mineralien aufgrund des angekündigten Ausbaus der erneuerbaren Energien bis 2040 verdoppeln oder sogar vervierfachen wird. Die steigenden Rohstoffpreise wirken sich auch auf die Kosten für Technologien für saubere Energie aus. Die Preise der für diese Technologien benötigten Materialien wie Lithium und Kobalt haben sich 2021 mehr als verdoppelt, während sich die Preise für Kupfer und Aluminium um etwa 25 % auf 40 % erhöht haben. Im selben Jahr kehrte sich der jahrzehntelange Trend des Kostenrückgangs bei Windturbinen und Fotovoltaikmodulen um: Im Vergleich zu 2020 waren hier Preissteigerungen um 9 % bzw. 16 % zu verzeichnen. Batteriesätze werden 2022 mindestens 15 % teurer sein als 2021. Eine neue Herausforderung besteht darin, zu vermeiden, dass die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen abgelöst wird durch eine Abhängigkeit von eingeführten Rohstoffen und technologischem Know-how für deren Verarbeitung und die Fertigung von Bauteilen. So hat China beispielsweise ein Beinahe-Monopol beim Abbau und der Verarbeitung von Seltenerdmetallen, die für Technologien für saubere Energie unverzichtbar sind, und verfügt über eine starke Marktposition in der Produktionskette dieser Elemente. Das Problem der Ressourcenabhängigkeit besteht in dreifacher Hinsicht. Erstens muss sich die EU mit einem verstärkten Wettbewerb um den Zugang zu kritischen Rohstoffen auseinandersetzen, da auch andere Länder ihre diesbezüglichen Kapazitäten ausbauen wollen und ihre Ausfuhren möglicherweise einschränken. Bei der Hälfte der 30 von der EU aufgelisteten kritischen Rohstoffe werden mehr als 80 % des Bedarfs eingeführt, was besonders dann besorgniserregend ist, wenn sich das Angebot auf sehr wenige Länder konzentriert. Zweitens werden trotz der bedeutenden Fortschritte in Bezug auf Kreislaufwirtschaft und Recyclingquoten (bei einigen Metallen werden inzwischen mehr als 50 % recycelt, was mehr als 25 % ihres Verbrauchs entspricht) Sekundärrohstoffe allein nicht ausreichen, um die hohe – und nach wie vor steigende – Nachfrage zu decken. Auch sind Sekundärrohstoffe mit zusätzlichen Herausforderungen verbunden (z. B. höhere Recyclingkosten einiger Materialien, technische Machbarkeit und unzureichende Verfügbarkeit alter Baugruppen (End-of-Life-Baugruppen)). Die Wirtschaftlichkeit des Recyclings wird sich jedoch verbessern, da die Kosten für Primärmaterialien und der Umfang der verfügbaren End-of-Life-Baugruppen steigen. Sekundärrohstoffe werden daher nach 2030 eine wichtige Versorgungsquelle sein – vorausgesetzt, die notwendigen Investitionen werden unverzüglich begonnen. Eine innovativ gestaltete Recyclingfähigkeit ist ebenfalls überaus wichtig. Drittens besteht ein theoretisches Potenzial, zwischen 5 und 55 % des europäischen Bedarfs im Jahr 2030 durch die Gewinnung von Rohstoffen aus europäischen Böden zu decken. Der Ausbau einheimischer Bergbaukapazitäten wird jedoch durch langwierige Genehmigungsverfahren und ökologische Bedenken, unzureichende Raffinationskapazitäten und einen Mangel an Fachkräften und Fachwissen behindert. Der neue Vorschlag für eine Batterieverordnung ist ein Beispiel für eine Leitinitiative, die Europa helfen wird, eine führende Rolle in der Kreislaufwirtschaft für Batterien zu übernehmen – vom nachhaltigen Rohstoffabbau bis zum Recycling. Die Knappheit von Ressourcen wie Land und Wasser – sei es für die Standortwahl für Solar-, Wind- oder Bioenergie oder für die Elektrolyse von Wasser zur Erzeugung von erneuerbarem Wasserstoff – könnte den weiteren Ausbau von Technologien für saubere Energie auf das gewünschte Niveau in der EU behindern. Die Erleichterung der Mehrfachnutzung von Flächen, wie z. B. Agri-Fotovoltaik (Kombination von Landwirtschaft und Fotovoltaik), und die Ausweisung von Standorten in der maritimen Raumplanung für gleichzeitige Tätigkeiten wie Fischerei und erneuerbare Offshore-Energieerzeugung können dazu beitragen, diese Hindernisse zu überwinden. Gleichzeitig müssen die Mitgliedstaaten bei ihrer Energiemixgestaltung unbedingt die Verfügbarkeit von Wasser berücksichtigen. Ein wirksames Konzept zur Überwindung der Abhängigkeit der EU von Rohstoffeinfuhren für die Produktion von Technologien für saubere Energie wird ausschlaggebend dafür sein, die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit des Sektors (in Bezug auf Kosten, technologische Souveränität und Resilienz) sicherzustellen und den doppelten ökologischen und digitalen Wandel zu verwirklichen. Die Kommission veröffentlichte 2020 einen Aktionsplan zur Abschwächung des Versorgungsrisikos. Dieser umfasste Maßnahmen zur Diversifizierung der Beschaffung außerhalb der EU (z. B. durch strategische Partnerschaften mit rohstoffreichen Ländern), zur Förderung der Kreislaufwirtschaft (z. B. durch nachhaltiges Design, Forschung und Innovation oder Kartierung der Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe in „Urban Mines“ oder Tailings) und zur Erschließung des einheimischen Potenzials (z. B. durch Einsatz von Erdbeobachtungstechnologien). Neben der Sicherung der Versorgung muss die EU möglicherweise auch strategische Reserven aufbauen, wenn die Versorgung gefährdet ist. Die Präsidentin der Europäischen Kommission hat daher in ihrer Rede zur Lage der Union am 14. September 2022 ein Europäisches Gesetz über kritische Rohstoffe angekündigt.

2.1.2Auswirkungen der COVID-19-Pandemie und Wiederaufbau Die unterschiedlichen wirtschaftlichen Auswirkungen von COVID-19 stellten für den Bereich saubere Energie in der EU im Zeitraum 2020–2021 eine große Bedrohung dar. Einerseits wuchs die Branche der erneuerbaren Energien der EU mit einem Umsatz von 163 Mrd. EUR im Jahr 2020 und einer Bruttowertschöpfung von 70 Mrd. EUR im Vergleich zu den Zahlen von 2019 um 9 % bzw. 8 %. Insgesamt erwirtschaftete sie etwa viermal mehr Wertschöpfung je Euro Umsatz als die Branche der fossilen Brennstoffe und fast 70 % mehr als die verarbeitende Industrie der EU insgesamt . Dieser Prozentsatz hat sich jedoch im Jahr 2020 leicht verschlechtert, was auf einen zunehmenden Verlust (z. B. in Form von Einfuhren) hindeutet. Im Jahr 2021 nahm die Produktion der meisten Technologien und Lösungen für saubere Energie erheblich zu, sodass sich der im Jahr 2020 beobachtete Trend umkehrte. Die Batterieproduktion in der EU verzeichnete ein Rekordjahr: Der Produktionswert vervierfachte sich im Vergleich zu den Werten von 2020, da mehr Kapazitäten in Betrieb genommen wurden. Die Produktion von Wärmepumpen sowie Windkraft- und Solaranlagen stieg 2021 um 30 % (für den Wärmepumpenbereich war es ein Rekordjahr, bei der Windenergie wurde das Niveau von vor der Pandemie erreicht, und bei der Fotovoltaik kehrte sich der seit 2011 zu beobachtende rückläufige Trend um). Die Produktion von Biokraftstoffen, vor allem von Biodiesel, stieg um 40 % und nahm in allen Mitgliedstaaten stark zu, während die Produktion von Bioenergie (z. B. Pellets, Rückstände aus der Stärkegewinnung und Holzspäne) um 5 % zunahm. Die Wasserstofferzeugung stieg um fast 50 %, da sich die Produktion in den Niederlanden im Jahr 2021 mehr als verdoppelt hat. Der ab 2021 beginnende simultane Anstieg der Preise könnte jedoch ein zu positives Bild des Produktionswachstums vermitteln. Darüber hinaus war bei einigen Technologien ein Anstieg der Einfuhren zu verzeichnen, um die wachsende Nachfrage in der EU decken zu können. Beispielsweise war 2021 das Jahr mit dem größten relativen Anstieg des EU-Handelsdefizits bei Wärmepumpen (390 Mio. EUR 2021 gegenüber 40 Mio. EUR 2020, wobei 2020 das erste Jahr war, in dem sich der EU-Handelsüberschuss in ein Defizit wandelte), gefolgt vom Handelsdefizit bei Biokraftstoffen (2,3 Mrd. EUR 2021 gegenüber 1,4 Mrd. EUR 2020) und bei Fotovoltaikanlagen (9,2 Mrd. EUR 2021 gegenüber 6,1 Mrd. EUR 2020). Eine positive Handelsbilanz behielt die EU indes im Bereich der Windenergietechnik (2,6 Mrd. EUR 2021 gegenüber 2 Mrd. EUR 2020) und der Wasserkrafttechnologie bei, trotz eines seit 2015 zu beobachtenden rückläufigen Trends (211 Mio. EUR 2021 gegenüber 232 Mio. EUR 2020). Die EU-Maßnahmen zur Konjunkturbelebung, wie z. B. die Aufbau- und Resilienzfazilität im Rahmen von NextGenerationEU, sind eine wichtige Triebkraft für die Neuausrichtung und die Steigerung der Investitionen im Bereich saubere Energie. Im Oktober 2022 einigte sich der Rat auf den Vorschlag der Europäischen Kommission, in die Aufbau- und Resilienzpläne der Mitgliedstaaten ein eigenes REPowerEU-Kapitel aufzunehmen, um wichtige Investitionen und Reformen zu finanzieren, die zur Verwirklichung der REPowerEU-Ziele beitragen. Bei den von den Mitgliedstaaten in ihren Aufbau- und Resilienzplänen vorgeschlagenen Reformen und Investitionen wurden bisher die Ausgabenziele sowohl für den Klimaschutz als auch für den digitalen Wandel übertroffen (mindestens 37 % bzw. 20 % der Ausgaben in den Aufbau- und Resilienzplänen). In den 26 von der Kommission bis zum 8. September 2022 genehmigten Aufbau- und Resilienzplänen sind Maßnahmen im Wert von ca. 200 Mrd. EUR für den Klimaschutz und 128 Mrd. EUR für den digitalen Wandel vorgesehen, was 40 % bzw. 26 % der Gesamtzuweisungen dieser Mitgliedstaaten (Zuschüsse und Darlehen) entspricht. Die 25 vom Rat am 8. September 2022 genehmigten Aufbau- und Resilienzpläne enthalten Maßnahmen im Zusammenhang mit FuI mit einem Gesamtbudget von 47 Mrd. EUR (einschließlich thematischer und horizontaler Investitionen). Davon wurden 14,9 Mrd. EUR für Investitionen in Forschung, Entwicklung und Innovation (FEI) für grüne Tätigkeiten bereitgestellt ( Abbildung 2 ). 2.1.3Humankapital und Kompetenzen Die aktuellen Daten zum weltweiten Humankapital zeigen, dass der Bereich saubere Energie während der COVID-19-Pandemie zwar widerstandsfähig war, dass aber Kompetenzdefizite und der Fachkräftemangel im Jahr 2021 zugenommen haben und voraussichtlich auch im Jahr 2022 anhalten werden. Die EU-weite Beschäftigung im Bereich saubere Energie im weiteren Sinne erreichte 2019 1,8 Millionen, was einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 3 % seit 2015 und einem Anteil von 1 % an der Gesamtbeschäftigung in der EU entsprach. Im Vergleich dazu wuchs die Beschäftigung in der Gesamtwirtschaft im Durchschnitt um 1 % pro Jahr , während die Beschäftigung in der Branche der fossilen Energie in den letzten zehn Jahren um durchschnittlich 2 % zurückging . Bei der weltweiten Beschäftigung im Sektor „Erneuerbare Energien“, in dem es insgesamt 12 Millionen Arbeitsplätze gab , stand China 2020 weltweit an erster Stelle (39 %), gefolgt von der EU (11 %) . Die Zusammensetzung der Arbeitsplätze im Bereich saubere Energie im weiteren Sinne in der EU hat sich in mehrfacher Hinsicht verändert. Als größter Arbeitgeber ist die Wärmepumpenindustrie dabei, die Sektoren der festen Biokraftstoffe und der Windenergie zu überholen. Dies ist hauptsächlich auf die zunehmende Installation von Wärmepumpen zurückzuführen. Dieser Trend dürfte sich mit dem REPowerEU-Plan und neuen Produktangeboten für den Renovierungsbereich fortsetzen. Darüber hinaus ist der Sektor der sauberen Energie im Durchschnitt um 20 % produktiver als die Gesamtwirtschaft. Seit 2015 ist die Arbeitsproduktivität im Bereich saubere Energie schneller gestiegen (2,5 % jährlich) als in der Gesamtwirtschaft (1,8 % jährlich). Dieser Anstieg ist auf den Sektor der Elektromobilität (5 % jährlich) und die erneuerbaren Energien (4 % jährlich) zurückzuführen, wobei je nach Technologie unterschiedliche Trends zu beobachten sind. Fast 30 % der Unternehmen in der EU, die in der Herstellung von elektrischen Ausrüstungen tätig sind, verzeichneten 2022 jedoch einen Arbeitskräftemangel, der sogar noch größer war als 2018. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass sich die Wirtschaft allgemein von der Pandemie erholt, der Aufbau der für den ökologischen und digitalen Wandel erforderlichen Kompetenzen im Bereich saubere Energie aber nur langsam vorankommt. Angesichts der Tatsache, dass mehr als 70 % der EU-Unternehmen, die elektrische Ausrüstungen herstellen, 2022 mit Materialengpässen konfrontiert sind, zeigen diese Trends das wachsende Risiko einer Unterbrechung der Lieferkette für saubere Energie ( Abbildung 3 ).

Das ungleiche Geschlechterverhältnis sowohl bei den Arbeitskräften im Energiesektor als auch bei den energiebezogenen Forschungs- und Innovationstätigkeiten besteht weiterhin; allerdings liegen kaum kohärente und kontinuierliche nach Geschlechtern aufgeschlüsselte Daten vor. Die Unterrepräsentiertheit von Frauen in den Entscheidungsgremien von Energieunternehmen und an den Hochschulen in den Fachbereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik (MINT) spiegelt sich wider in einem geringeren Anteil an Patentanmeldungen mit weiblichen Erfinderinnen (2021 nur 20 % über alle Patentklassen hinweg und etwas mehr als 15 % bei Klimaschutztechnologien ), einem geringeren Anteil von Start-ups, die von Frauen gegründet oder mitgegründet werden (weniger als 15 % in der EU im Jahr 2021) , und geringeren Kapitalinvestitionen in Unternehmen unter weiblicher Führung (nur 2 % in reine Frauen-Start-ups und 9 % in gemischte Teams in der EU im Jahr 2021 ). Die EU verstärkt ihre Anstrengungen zur Gewährleistung eines ausgewogenen und auf Gleichstellung beruhenden Ökosystems. Zu den Initiativen gehören die Strategie für die Gleichstellung der Geschlechter 2020–2025 , die 2022 aufgelegte Initiative Women TechEU , das neue Förderfähigkeitskriterium im Rahmen des Programms Horizont Europa und die konkreten Zielmaßnahmen in der neuen europäischen Innovationsagenda 2022. Die Überwindung des Geschlechtergefälles wird nicht nur dazu beitragen, den Fachkräftemangel und die Kompetenzdefizite in der EU zu bewältigen, um den doppelten ökologischen und digitalen Wandel zu verwirklichen, sondern auch dazu, Frauen stärker in diese Arbeitsbereiche einzubinden und auf diese Weise gesellschaftliche Herausforderungen anzugehen. 2.2Trends in Forschung und Innovation Die zunehmende ökologische, geopolitische, wirtschaftliche und soziale Instabilität in der Welt erfordert eine flexible FuI-Politik der EU, mit der wirksam auf eine Krisensituation reagiert und gleichzeitig die Umsetzung des europäischen Grünen Deals sichergestellt werden kann. Die FuI-Politik der EU prägt die Richtung der Innovation und das Portfolio an Technologien für saubere Energie. Das weltweit größte FuI-Programm, Horizont Europa (mit einem Budget von 95,5 Mrd. EUR für Forschung und Innovation im Zeitraum 2021–2027) und andere EU-Finanzierungsprogramme (z. B. der Innovationsfonds und die Finanzierung der Kohäsionspolitik) dienen dazu, das FuI-Ökosystem der EU zu stärken und zur Verwirklichung der politischen Ziele der EU beizutragen. Zusammen mit den gemeinsamen und koordinierten Anstrengungen der Mitgliedstaaten (insbesondere durch den Strategieplan für Energietechnologie (SET-Plan)) erhöhen die FuI-Aktivitäten die Widerstandsfähigkeit des Bereichs saubere Energie der EU. Die meisten EU-Mitgliedstaaten haben ihre öffentlichen FuI-Investitionen im Rahmen der Prioritäten der Energieunion der EU im Jahr 2020 erhöht , ; bislang wurden über 4 Mrd. EUR gemeldet. Es wird erwartet, dass die endgültigen Gesamtzahlen für 2020 absolut betrachtet mit den Werten von vor der Finanzkrise vergleichbar sein werden. Gemessen am Bruttoinlandsprodukt (BIP) bleiben die Investitionen in öffentliche FuI sowohl auf nationaler als auch auf EU-Ebene jedoch unter dem Niveau von 2014 ( Abbildung 4 ). Im Jahr 2020 kamen durch Mittel aus dem Programm Horizont 2020 zur Unterstützung der FuI-Prioritäten der Energieunion 2 Mrd. EUR zu den Beiträgen der Mitgliedstaaten hinzu, die diese in ihre nationalen Programme investierten. Während die nationalen Beiträge der großen Volkswirtschaften nach wie vor niedrig sind, kam die EU im Jahr 2020 durch die Horizont-2020-Mittel bei den öffentlichen FuI-Investitionen im Bereich saubere Energie auf Platz zwei der größten Volkswirtschaften ( Abbildung 5 ), und zwar sowohl bei den absoluten Ausgaben (6,6 Mrd. EUR, wobei die USA mit 8 Mrd. EUR in Führung lagen) als auch als Anteil am BIP (0,046 %; hier führte Japan mit 0,058 %, aber nur knapp vor den USA und Südkorea). Globalen Bewertungen zufolge investiert der Unternehmenssektor im Durchschnitt mindestens dreimal so viel in FuI für saubere Energie wie der öffentliche Sektor. 80 % der Ausgaben für Forschung und Innovation im Rahmen der FuI-Prioritäten der Energieunion entfallen auf den Unternehmenssektor der EU. 2019 beliefen sich die geschätzten privaten FuI-Investitionen in der EU auf 0,17 % des BIP ( Abbildung 5 ) und auf 11 % der gesamten FuE-Ausgaben des Wirtschafts- und Unternehmenssektors. Schätzungen für die EU zeigen, dass die Investitionen in absoluten Zahlen (18–22 Mrd. EUR pro Jahr) seit 2014 mit denen der USA und Japans vergleichbar sind. Betrachtet man die Investitionen als Anteil am BIP, liegt die EU allerdings hinter anderen großen konkurrierenden Volkswirtschaften (Japan, Südkorea und China) zurück, auch wenn sie mehr investiert als die USA. Seit 2014 hat die Hälfte der EU-Mitgliedstaaten ihre Patentierungstätigkeit entsprechend den FuI-Prioritäten der Energieunion gesteigert, wobei Länder, die bei grünen Innovationen führend sind, wie etwa Deutschland und Dänemark, sowohl in absoluten Zahlen als auch bezogen auf den Anteil grüner Patente an ihrem gesamten Innovationsportfolio gut abschneiden. Die EU ist nach wie vor weltweit führend bei Patentanmeldungen in den Bereichen Klima und Umwelt (23 %), Energie (22 %) und Verkehr (28 %). Weltweit gab es im Jahr 2020 etwas weniger wissenschaftliche Veröffentlichungen zu Technologien für CO2-arme Energie als im Zeitraum 2016–2019. In der EU ist diese Zahl zwischen 2016 und 2019 (im Vergleich zum globalen Durchschnitt) weniger stark gestiegen und 2020 stärker zurückgegangen. Obwohl die EU pro Kopf der Bevölkerung weiterhin mehr als doppelt so viele Veröffentlichungen wie der weltweite Durchschnitt produzierte, steuerte sie nur etwas mehr als 16 % der weltweit veröffentlichten wissenschaftlichen Artikel bei. Dieser Trend ist vor allem auf die zunehmende Zahl wissenschaftlicher Veröffentlichungen in anderen Bereichen und auf die Tatsache zurückzuführen, dass Volkswirtschaften mit hohem Einkommen bei Themen im Zusammenhang mit sauberer Energie und Innovation nicht mehr zu dominieren scheinen. Vor zehn Jahren war die EU in der Energieforschung führend, doch durch die massive Steigerung der Quantität und Qualität der Energieforschungsleistung Chinas wurde sie auf den zweiten Rang zurückgedrängt. Bei den Veröffentlichungen zum Thema Energie werden chinesische Forschende mit einem Anteil von 39 % am häufigsten zitiert. Dennoch liegt das Ausmaß der internationalen Zusammenarbeit und der Veröffentlichungstätigkeit bezüglich Fragen der sauberen Energie bei EU-Forschenden weit über dem globalen Durchschnitt; darüber hinaus besteht in der EU eine stärkere Zusammenarbeit zwischen dem öffentlichen und dem privaten Sektor. Das Rahmenprogramm für Forschung und Innovation „Horizont 2020“, der Europäische Fonds für regionale Entwicklung und das Siebte Rahmenprogramm für Forschung und Innovation gehörten im Zeitraum 2016–2020 zu den 20 weltweit anerkanntesten Förderprogrammen zur Unterstützung der Wissenschaft im Bereich saubere Energie. In der letzten Ausgabe des Jahresberichts wurde betont, dass die Überwachung öffentlicher und privater FuI-Investitionen im Bereich saubere Energie und die quantitative Bewertung der Wettbewerbsfähigkeit verbessert werden müssen; dies ist seither noch wichtiger geworden. Die Überprüfung des SET-Plans und die geplante Aktualisierung der nationalen Energie- und Klimapläne (NEKP), die für Juni 2024 geplant ist, schaffen gemeinsam die Impulse für einen verstärkten Dialog über Forschung und Innovation im Bereich saubere Energie und die Wettbewerbsfähigkeit zwischen der EU und ihren Mitgliedstaaten. 2.3Die globale Wettbewerbslandschaft für saubere Energie

Weltweit hat die dringende Verpflichtung, die Energiewende zu beschleunigen, zur Entwicklung vieler sauberer Energielösungen geführt, die von Nischentechnologien bis hin zur globalen Industrie und internationalen Wertschöpfungsketten reichen. Schätzungen zufolge werden erneuerbare Energien bis 2050 ein globales Marktvolumen von 24 Billionen EUR und der Bereich Energieeffizienz ein Volumen von 33 Billionen EUR haben. Die Führungsrolle der EU in der Wissenschaft, ihre starke industrielle Basis und ihre ehrgeizigen Rahmenbedingungen für saubere Energie bieten eine gute technologische Grundlage für die erwartete Marktentwicklung mehrerer Technologien für saubere Energie. Die EU hat ihre gute Position bei international geschützten Patenten seit 2014 beibehalten und damit den im letzten Jahresbericht beschriebenen Trend bestätigt. Bei den hochwertigen Erfindungen steht die EU nach Japan an zweiter Stelle, bei den erneuerbaren Energien ist sie führend und bei der Energieeffizienz teilt sie sich den ersten Platz mit Japan, was vor allem auf die Spezialisierung der EU auf Materialien und Technologien für Gebäude zurückzuführen ist. Die Daten zur Patentierungstätigkeit in der EU weisen auch auf ihre führende Rolle bei erneuerbaren Kraftstoffen, bei Batterien und Elektromobilität sowie bei Technologien zur CO2-Abscheidung, ‑Speicherung und ‑Nutzung hin. In diesem Rahmen soll die internationale Zusammenarbeit im Bereich Forschung und Entwicklung nicht nur den Übergang zu sauberer Energie weiter beschleunigen, sondern auch einer Störung des globalen Energiemarktes entgegenwirken. EU-Programme und ‑Maßnahmen wie Horizont Europa und Erasmus+ haben die FuI-Zusammenarbeit mit vertrauenswürdigen globalen Partnern konsequent unterstützt. Die Mitteilung der Kommission „Der globale Ansatz für Forschung und Innovation“ bietet einen verbesserten Rahmen für die Entwicklung der internationalen Zusammenarbeit. In der Mitteilung der Kommission „Auswärtiges Engagement der EU im Energiebereich in einer Welt im Wandel“ sind eine Intensivierung dieser Zusammenarbeit und der Aufbau von Partnerschaften vorgesehen, um den ökologischen Wandel in wichtigen Bereichen wie bei erneuerbarem und CO2-armem Wasserstoff sowie beim Zugang zu Rohstoffen und Innovation zu unterstützen. Darüber hinaus fordert die Kommission in ihrer Mitteilung „Ein neuer EFR für Forschung und Innovation“ die Aktualisierung und Entwicklung von Leitprinzipien für die Valorisierung von Wissen. Ein Verhaltenskodex für die intelligente Nutzung von geistigem Eigentum wird bis Ende 2022 erwartet. Die Kommission trägt dazu bei, die internationale Zusammenarbeit bei Innovationen und Technologien im Energiebereich voranzubringen, indem sie sich weiterhin an der Initiative „Innovationsmission“ und der Ministertagung zum Thema saubere Energie beteiligt. Darüber hinaus wird in der neuen globalen Konnektivitätsstrategie der EU, Global Gateway, in der Mitteilung der Kommission „Überprüfung der Handelspolitik“ und in der Internationalen Partnerschaft mit Südafrika für eine gerechte Energiewende hervorgehoben, wie wichtig es ist, die internationale Zusammenarbeit und die Handelsbeziehungen zu vertiefen, um im Zusammenwirken mit der Offenheit und Attraktivität des EU-Binnenmarkts die Wettbewerbsfähigkeit von Technologien für saubere Energie zu steigern. Die internationale Forschungszusammenarbeit, der Technologietransfer, die Handelspolitik und die Energiediplomatie müssen zusammenwirken, um einen unverzerrten Handel und unverzerrte Investitionen in die Technologien, Dienstleistungen und Rohstoffe sicherzustellen, die für den Übergang sowohl innerhalb als auch außerhalb der EU erforderlich sind. Darüber hinaus muss die EU ihr Potenzial für eine Ausweitung der Innovationstätigkeit weiter ausschöpfen, um zu vermeiden, dass ihre Abhängigkeit von anderen großen Volkswirtschaften bei Technologien, die eingeführt werden müssen und die für die Energiewende und die neue Architektur des Energiesystems benötigt werden, größer wird. 2.4Die Förderlandschaft für Innovation in der EU Klimatechnologielösungen fördern die Wettbewerbsfähigkeit und die technologische Souveränität der EU. Neben fortschrittlichen Stromerzeugungstechnologien werden sie eine entscheidende Rolle dabei spielen, bis 2050 CO2-Neutralität zu erreichen. Der Bereich Climate Tech der EU ist in den letzten sechs Jahren immer attraktiver für Risikokapitalinvestitionen geworden, denen im Bereich der Innovation eine Schlüsselrolle zukommt. Klimatechnologien können lange Vorlaufzeiten benötigen, bevor sie ausgereift sind, sodass während des gesamten Finanzierungszyklus von Start-ups sehr viel Kapital, hohe Investitionen in FuI sowie staatliche Maßnahmen zur Verringerung der mit der Entwicklung von Klimatechnologien verbundenen Risiken und zur Förderung der Beteiligung des Privatsektors erforderlich sind. Weltweit haben sich Risikokapitalinvestitionen im Klimabereich auch in Zeiten der Pandemie als beeindruckend widerstandsfähig erwiesen; bereits 2020 waren hier höhere Investitionen (20,2 Mrd. EUR) und 2021 neue Rekordhochs (40,5 Mrd. EUR, ein Anstieg um 100 % gegenüber 2020) zu verzeichnen . Diese Zahl umfasst Risikokapitalinvestitionen in Höhe von 6,2 Mrd. EUR, die 2021 für in der EU ansässige Start-up- und Scale-up-Unternehmen im Bereich Climate Tech getätigt wurden, ein mehr als doppelt so hoher Wert wie im Jahr 2020. Dies entspricht 15,4 % der weltweiten Risikokapitalinvestitionen im Climate-Tech-Bereich. 2021 war auch das erste Jahr, in dem Climate-Tech-Investitionen späterer Phasen in der EU höher waren als in China. Allerdings erreichten die Investitionen der Frühphasenfinanzierung 2021 in den USA und China neue Spitzenwerte, während sie in der EU abfielen ( Abbildung 6 ). 22 % der weltweiten Risikokapitalinvestitionen im Climate-Tech-Bereich entfielen 2021 auf den Energiebereich (13,2 % auf Technologien zur Erzeugung sauberer Energie und 8,7 % auf Netztechnologien). Mit einem fast viermal so hohen Wert (x 3,8) wie im 2020 liegt der Bereich Energie zwar hinter dem Bereich Mobilität und Verkehr (46 %), hat aber zum ersten Mal den Bereich Lebensmittel und Landnutzung (19,6 %) überholt. In der EU hat sich das anhaltende Wachstum der letzten vier Jahre (bis zu 60 % für 2020) durch Risikokapitalinvestitionen in Energieunternehmen bestätigt. Trotz dieser guten Leistung hat sich der relative Anteil der Risikokapitalinvestitionen der EU im Energiebereich 2021 halbiert. Mit 10 % der Risikokapitalinvestitionen in Energieunternehmen liegt die EU an dritter Stelle, weit hinter den USA (62 %) und China (13,3 %), die aufgrund von Megadeals im Bereich der Erzeugung sauberer Energie beide im Jahr 2021 ein herausragendes Investitionsniveau aufwiesen. Trotz der positiven Dynamik der Risikokapitalfinanzierung in der EU und der Anziehungskraft von EU-basierten Climate-Tech-Unternehmen für Risikokapitalinvestoren stellen strukturelle Hindernisse und gesellschaftliche Herausforderungen weiterhin ein Hemmnis für EU-basierte Scale-up-Unternehmen im Vergleich zu anderen großen Volkswirtschaften dar. Die EU-Taxonomie für nachhaltige Tätigkeiten bietet nichtsdestotrotz einen Rahmen zur Förderung von Investitionen mit Langzeitwirkung und definiert ökologisch nachhaltige Wirtschaftstätigkeiten. Darüber hinaus hat die Innovationspolitik der EU sich im Laufe der Jahre erweitert, und die institutionelle Landschaft hat sich dadurch ebenfalls verändert. Im Rahmen von Pfeiler III des Programms Horizont Europa („Innovatives Europa“) wurden Instrumente zur Unterstützung von Start-up-, Scale-up- und kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) bereitgestellt. In diesem Zusammenhang ist der Europäische Innovationsrat (EIC) mit einem Budget von 10,1 Mrd. EUR für den Zeitraum von 2021 bis 2027 das wichtigste Innovationsprogramm der EU zur Ermittlung, Entwicklung und Ausweitung bahnbrechender Technologien und wegweisender Innovationen. Ferner werden über das Programm Horizont Europa die Initiative für europäische Innovationsökosysteme sowie das Europäische Innovations- und Technologieinstitut (EIT) unterstützt. EIT InnoEnergy hat das größte Innovationsökosystem für nachhaltige Energie der Welt aufgebaut und ist durch die Führungsrolle von drei industriellen Wertschöpfungsketten (Europäische Batterie-Allianz, European Green Hydrogen Acceleration Centre und Europäische Solarinitiative) auch Vorreiter für den Übergang zu einer EU mit geringen CO2-Emissionen bis 2050. Was die EU-Finanzierungsprogramme betrifft, so ist der Innovationsfonds eines der größten Programme der Welt, mit denen Projekte zur Demonstration von sauberen innovativen Technologien und deren Einsatz in industriellem Maßstab gefördert werden. Das Programm InvestEU ist ein wichtiger Bestandteil des EU-Konjunkturprogramms, das den Zugang zu und die Verfügbarkeit von Finanzmitteln für KMU, Unternehmen mit mittlerer Kapitalisierung und andere Unternehmen fördert. Im Rahmen der Kohäsionspolitik werden umfangreiche und langfristige Investitionen in Innovation und industrielle Wertschöpfungsketten insbesondere für KMU bereitgestellt, um die Entwicklung erneuerbarer und CO2-armer Technologien und Geschäftsmodelle zu fördern. Ferner leisten die Europäische Investitionsbank (EIB) und der Europäische Investitionsfonds (EIF) wirksame Unterstützung für die Entwicklung des Deep-Tech-Sektors, den die EU benötigt, um ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Weitere Finanzierungsprogramme wie der Modernisierungsfonds und der vorgeschlagene Klima-Sozialfonds sollen dabei helfen, Einnahmen aus klimabezogenen Maßnahmen der Unterstützung der Energiewende zuzuführen. Diese Programme und andere EU-Initiativen, wie z. B. die Kapitalmarktunion, zielen darauf ab, private Investoren für die Finanzierung von Climate-Tech- und Deep-Climate-Tech-Start-ups zu mobilisieren. So ist beispielsweise die zukunftsweisende Partnerschaft zwischen der Europäischen Kommission und dem Programm „Catalyst“ von Breakthrough Energy ein weiteres Beispiel dafür, wie Investitionen in kritische Klimatechnologien gefördert werden können, indem man den öffentlichen und den privaten Sektor zusammenbringt.

Die Schaffung von Synergien zwischen den EU-Programmen und ‑Instrumenten sowie die Stärkung des Zusammenhalts zwischen den lokalen Innovationsökosystemen der EU können dazu beitragen, dass die EU im Klimatechnologiebereich weltweit führend wird, sodass die Kluft zwischen der EU und anderen großen Volkswirtschaften geschlossen wird, indem ihre vielfältigen Talente, ihr intellektuelles Kapital und ihre industriellen Fähigkeiten genutzt werden. Im Europäischen Innovationsanzeiger 2022 wird hervorgehoben, wie wichtig die Schaffung eines gesamteuropäischen Innovationsökosystems ist, und die Mitteilung der Kommission „Neue Europäische Innovationsagenda“ aus dem Jahr 2022 stellt bereits einen Fortschritt dar, da sie darauf abzielt, die Stärken des Innovationsökosystems der EU zu nutzen. 2.5Auswirkungen des systemischen Wandels Um den ökologischen und digitalen Wandel zu verwirklichen und die Ziele des europäischen Grünen Deals und des Pakets „Fit für 55“ zu erreichen, muss der Bereich saubere Energie in der EU einen bereits begonnenen Paradigmenwechsel beschleunigen: Die Abschottungen zwischen den Sektoren müssen abgebaut und die Zusammenarbeit in horizontalen Bereichen (z. B. bei der kritischen Rolle von Rohstoffen, der Digitalisierung des Energiesystems und der Interaktion verschiedener Technologien in industriellen Verfahren, einzelnen Gebäuden und Städten) muss gestärkt werden. Zu diesem systemischen Wandel gehören gebäudebezogene Technologien für saubere Energie, die Digitalisierung des Energiesystems sowie Energiegemeinschaften und subnationale Zusammenarbeit. Gebäudebezogene Technologien für saubere Energie: Verpflichtende Fotovoltaikanlagen auf Dächern und eine Verdoppelung des derzeitigen Einsatzes von individuellen Wärmepumpen würden dazu beitragen, die Klima- und Energieziele zu erreichen. Um diese Ziele zu erreichen, muss im Gebäudesektor auch ein breites Spektrum ergänzender Lösungen für Neubauten integriert werden, etwa effiziente Isolierungsmethoden und Steuerungssysteme, aber auch Maßnahmen zur Ressourceneffizienz. Dies sollte Hand in Hand gehen mit einer Erhöhung der Renovierungsquote und der Förderung umfassender Renovierungen. Die Vor-Ort-Speicherung von Energie (Batterien) ist ein weiteres wichtiges Element, um einen höheren Anteil von Wärmepumpen zu ermöglichen und extreme Spitzenwerte bei der Stromerzeugung und ‑übertragung bzw. ‑verteilung zu vermeiden. Neben der Produktverfügbarkeit sind auch Installationskompetenzen und operative Dienstleistungen für die verschiedenen Technologien von entscheidender Bedeutung für die EU-Bereiche saubere Energie und deren Wettbewerbsfähigkeit. Digitalisierung des Energiesystems: Die Digitalisierung nimmt exponentiell zu: Allein in den letzten fünf Jahren hat sich der Internetverkehr verdreifacht, und rund 90 % der weltweiten Daten wurden in den letzten zwei Jahren erstellt. Die Dezentralisierung der Energie – sowohl auf der Ebene der Erzeugung als auch durch Millionen vernetzter intelligenter Geräte, Wärmepumpen und Elektroautos – sorgt für Veränderungen im lokalen Energiesystem. Eine Bewertung für Hamburg ergab, dass ein erhebliches Kosteneinsparungspotenzial vorhanden ist: Investitionen in Höhe von 2 Mio. EUR in intelligente Ladekonzepte zur Senkung der Spitzenlast können verhindern, dass 20 Mio. EUR in die notwendige Netzverstärkung investiert werden müssen, um 9 % der Elektrofahrzeuge in der Stadt zu versorgen. Ohne ein intelligentes Management des lokalen Energiebedarfs können Kapazitätsgrenzen in den Verteilungsnetzen die Energiewende bremsen. Einige digitale Lösungen können jedoch ohne geeignete Energieeffizienzmaßnahmen den Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) erhöhen, wie z. B. die Rückgewinnung von Abwärme aus Rechenzentren. Energiegemeinschaften und subnationale Zusammenarbeit: Mindestens zwei Millionen europäische Bürgerinnen und Bürger haben sich seit dem Jahr 2000 in mehr als 8400 Energiegemeinschaften engagiert und über 13 000 Projekte durchgeführt. Energiegemeinschaften sind ein wichtiges Testfeld und ein wichtiger Anwendungsbereich für Technologien und Lösungen für saubere Energie. Die von Energiegemeinschaften in Europa installierte Leistung für erneuerbare Energien wird derzeit auf mindestens 6,3 GW geschätzt (d. h. rund 1–2 % der auf nationaler Ebene installierten Leistung). Der Löwenanteil der installierten Leistung entfällt auf die Fotovoltaik, gefolgt von Onshore-Windkraftanlagen. Die Entwicklung partizipativer Modelle für mehr Technologien für saubere Energie, insbesondere solche für einkommensschwächere Haushalte, kann zur Entwicklung weiterer Energiegemeinschaften in der gesamten EU führen und gleichzeitig zur Bekämpfung der Energiearmut beitragen. Die Verbesserung der Interaktion über horizontale Bereiche hinweg bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Sektoren sowohl auf der Ebene der Mitgliedstaaten als auch auf EU-Ebene ist von entscheidender Bedeutung, um die Einführung und den Ausbau von Technologien für saubere Energie zu beschleunigen und die Wettbewerbsfähigkeit der EU auf dem globalen Markt für saubere Energie zu stärken. 3.Fokus auf Schlüsseltechnologien und Lösungen für saubere Energie In diesem Abschnitt wird die Bewertung der Wettbewerbsfähigkeit einer Reihe von Technologien und Lösungen für saubere Energie vorgestellt, die für die Erzeugung, Speicherung und Systemintegration von Energie von entscheidender Bedeutung sind. Ferner wird darauf eingegangen, wie sich die Technologie und der Markt entwickeln, um die Ziele des europäischen Grünen Deals und von REPowerEU zu verwirklichen. Der Abschnitt enthält darüber hinaus eine Analyse in Bezug auf Fotovoltaik, Windkraft, Wärmepumpen für Anwendungen in Gebäuden, Batterien, Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, erneuerbare Kraftstoffen und digitale Infrastruktur. Er bietet auch einen Überblick über andere wichtige Technologien. Diese evidenzbasierte Analyse auf der Grundlage der in Anhang I aufgeführten Indikatoren wurde innerhalb der Beobachtungsstelle für saubere Energietechnologie (CETO) der Kommission durchgeführt, die von der Gemeinsamen Forschungsstelle realisiert wird. Die detaillierten technologiespezifischen Berichte sind auf der CETO-Website abrufbar. 3.1. Fotovoltaik Die Fotovoltaik (PV) war in den letzten zehn Jahren die am schnellsten wachsende Stromerzeugungstechnologie der Welt. In allen Szenarien für eine Entwicklung hin zu einem klimaneutralen Energiesystem wird der Fotovoltaik eine zentrale Rolle zugewiesen. In der jüngsten Mitteilung „EU-Strategie für Solarenergie“ werden für den Zeitraum 2021–2030 ca. 450 GWAC an zusätzlicher Leistung aus Fotovoltaikanlagen gefordert. Berücksichtigt man den derzeitigen Trend, eine Gleichstromleistung zu installieren, die 1,25- bis 1,3-mal so hoch ist wie die Wechselstromleistung, um die Nutzung des Netzanschlusses zu optimieren, würde dies zu einer nominalen Gesamtleistung der Fotovoltaik in der EU von ca. 720 GWP führen. Die EU-Strategie für Solarenergie befasst sich mit den wichtigsten Investitionsengpässen und ‑hindernissen, um den Ausbau zu beschleunigen, die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und den sozioökonomischen Nutzen von Solarenergie in der gesamten Wertschöpfungskette zu maximieren. Die Europäische Allianz für die Fotovoltaikindustrie, eine der konkreten Initiativen der EU-Strategie für Solarenergie, wurde im Oktober 2022 von der Kommission förmlich gebilligt und zielt darauf ab, die Fertigungstechnologien für innovative Fotovoltaikprodukte und ‑komponenten auszubauen. Analyse der Technologie: Der durchschnittliche Wirkungsgrad von Solarmodulen auf der Basis von Silizium-Solarzellen ist zwischen 2011 und 2021 von 15,1 % auf 20,9 % gestiegen. Dies ist dem Einsatz von größer gesägten Wafern und von Solarzellen mit höherem Wirkungsgrad zu verdanken, etwa von Tandemzellen. Europa verfügt über umfangreiches Fachwissen und ist führend bei der vielversprechenden Technologie der Perowskit-Solarzellen, für die derzeit mehrere EU-Unternehmen wie Evolar (Schweden), Saule Technologies (Polen) und Solaronix (Frankreich) Produktionslinien bauen. Die EU-Strategie für Solarenergie zielt darauf ab, den rückläufigen Trend bei der öffentlichen und privaten Finanzierung der Fotovoltaikindustrie umzukehren., Dennoch ist die EU nach wie vor ein starker Innovator in diesem Bereich, und im Zeitraum 2017–2019 wurde eine beträchtliche Zahl von Veröffentlichungen und Patentanmeldungen verzeichnet. Allein Deutschland rangiert bei der Patentierung hochwertiger Fotovoltaikerfindungen auf dem fünften Platz weltweit. Analyse der Wertschöpfungskette: Angesichts sowohl der Produktionsdaten als auch der neuen Investitionsvorhaben bestätigt sich die Dominanz Asiens und insbesondere Chinas in der Fotovoltaikindustrie. Die gesamten zu Beginn des Jahres 2021 angekündigten zusätzlichen Produktionskapazitäten für 80 000 t Polysilizium (die zu der Gesamtkapazität von ca. 650 000 t des Jahres 2020 hinzukommen) sowie die bereits im Bau befindlichen Kapazitäten für 118 000 t werden in China gebaut. Auf Silizium-Solarzellen, die hauptsächlich in China hergestellt werden, entfallen 95 % der weltweiten Produktion. Dennoch hält die EU einen erheblichen Anteil an den Segmenten der Herstellung von Produktionsanlagen (50 %) und Wechselrichtern (15 %) innerhalb der Fotovoltaikwertschöpfungskette. Analyse des globalen Marktes: Die weltweiten Investitionen in neue Solaranlagen stiegen 2021 um 19 % auf 205 Mrd. USD (242,5 Mrd. EUR). Im Jahr 2021 verschlechterte sich die Handelsbilanz der EU jedoch weiter, da ihre Einfuhren stiegen, während die Ausfuhren stabil blieben und 13 % der weltweiten Ausfuhren ausmachten. Die 2021 und 2022 in vielen Industriebereichen gestiegenen Materialkosten führten zu einem außergewöhnlichen und beispiellosen Anstieg der Produktionskosten für Solarzellen und ‑module, sodass sich der seit einem Jahrzehnt anhaltende Trend des Kostenrückgangs umgekehrte. Dennoch hat sich die Wettbewerbsfähigkeit der Fotovoltaik im Vergleich zu nicht erneuerbaren Elektroenergiequellen weiter verbessert. Die Zahl der Länder, in denen Fotovoltaik die billigste Energiequelle ist, nimmt daher zu. Preisanstiege im Bereich der fossilen Brennstoffe aufgrund von Naturkatastrophen, Unfällen oder internationalen Konflikten können diesen Trend zusätzlich verstärken. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die jüngsten verfügbaren Daten für 2021 und 2022 den zuvor beobachteten Trend bestätigen. Die EU hat ihre Position als einer der größten Fotovoltaikmärkte und als starker Innovator insbesondere bei den neuen Fotovoltaiktechnologien und ‑anwendungen (z. B. Agri-Fotovoltaik, gebäudeintegrierte Fotovoltaikanlagen und schwimmende Fotovoltaikanlagen) behauptet. Bei mehreren wichtigen Komponenten (Wafer, Ingots, Zellen und Module) ist die EU jedoch in hohem Maße von Einfuhren aus Asien abhängig; eine stärkere Präsenz zeigt sie daher nur noch in den Segmenten der Herstellung von Produktionsanlagen und Wechselrichtern (in denen aufgrund des Chipmangels derzeit Engpässe herrschen ). Zusätzliche Engpässe aufgrund mangelnder Erschwinglichkeit (insbesondere für einkommensschwache Haushalte und KMU) und übermäßig langer Wartezeiten (z. B. wegen eines Mangels an qualifizierten Installateuren) beeinträchtigen bereits den groß angelegten Ausbau der Fotovoltaik. Durch die in der EU-Strategie für Solarenergie angekündigten Maßnahmen und Leitinitiativen werden die wichtigsten Chancen für Investitionen in Fotovoltaikanlagen und für den Ausbau von Fotovoltaikproduktionskapazitäten in der EU sowie die Diversifizierung der Einfuhren ermöglicht. Parallel dazu haben kontinuierliche technologische Fortschritte hin zu effizienteren und nachhaltigeren Zellenformen und Herstellungsverfahren es ermöglicht, die Wettbewerbsfähigkeit der Fotovoltaiktechnologien im Vergleich zu nicht erneuerbaren Energiequellen weiter zu verbessern, auch wenn die Rohstoffkosten gestiegen sind. Diese Elemente stärken die wirtschaftlichen Argumente für die Förderung sowohl der Produktion als auch des Einsatzes in der EU, auch von innovativen Anwendungen. 3.2.Offshore- und Onshore-Windkraft Die Windenergie spielt in der Klima- und Energiepolitik der EU eine zentrale Rolle, da ein beschleunigter Ausbau der Windenergie für die Verwirklichung des europäischen Grünen Deals, des Pakets „Fit für 55“ und der REPowerEU-Ziele von entscheidender Bedeutung ist. Im REPowerEU-Plan wird ein rascherer Ausbau der Windenergiekapazitäten gefordert; bis 2030 sollen 510 GW installiert werden, was einem Anteil von 31 % an den in der EU installierten Stromerzeugungskapazitäten entspräche. Die EU ist seit 2014 weltweit führend bei FuI im Bereich Windenergie, wobei sich die öffentlichen Ausgaben im Zeitraum 2014–2021 auf 883 Mio. EUR beliefen, und sie beherbergt derzeit mit dem größten Pool an Start-ups und innovativen Firmen 38 % aller innovativen Unternehmen. Im Jahr 2021 belief sich die in der EU installierte Leistung bei der Windenergie dennoch nur auf 11 GW (10 GW Onshore-Windkraft und 1 GW Offshore-Windkraft), und die Perspektiven für 2022 liegen immer noch unter dem Tempo, das erforderlich wäre, um die REPowerEU-Ziele zu erreichen. Derzeit ist China bei der Gesamtleistung der Windkraftanlagen mit 338 GW führend, was hauptsächlich auf den gestiegenen Ausbau im Jahr 2021 zurückzuführen ist. Im selben Jahr erreichte die EU eine installierte Gesamtleistung von rund 190 GW.

Um die Ziele des REPowerEU-Plans zu erreichen, wird die Beschleunigung des Ausbaus der Windkraft von entscheidender Bedeutung sein und klare Investitionspipelines und die Umsetzung politischer Ziele in konkrete Durchführungsbestimmungen erfordern, einschließlich der Erfüllung von Verpflichtungen zur Erleichterung der Genehmigung von Windparks. Analyse der Technologie: Die weltweit installierte Onshore-Windkraftleistung belief sich 2021 auf 769 GW und lag damit fast dreimal höher als ein Jahrzehnt zuvor; allein 2021 wurden 72 GW installiert. 2021 war auch ein Rekordjahr für die Offshore-Windkraft, da weltweit 21 GW an zusätzlicher Leistung installiert wurden, mehr als dreimal so viel wie im Jahr 2020. Die weltweit installierte Gesamtleistung lag 2021 bei 55 GW. Bei der Erhöhung der weltweit installierten Leistung nahm China den Spitzenplatz ein; so installierte das Land im Jahr 2021 30,6 GW Onshore-Windkraftleistung und 16,9 GW Offshore-Windkraftleistung. Ende 2021 verfügte die EU über eine installierte Onshore-Windkraftleistung von 173 GW und eine installierte Offshore-Windkraftleistung von rund 16 GW. Die Gesamtleistung der Windenergie entsprach ca. 14 % des gesamten Stromverbrauchs in der EU. 2021 war auch das Jahr mit dem zweithöchsten jährlichen Beitrag der Onshore-Windkraftleistung in der EU seit 2010 (10 GW). Allerdings kam 2021 in der EU nur 1 GW an Offshore-Windkraftleistung hinzu. Die Akteure der Branche weisen darauf hin, dass die Genehmigungsverfahren eines der Haupthindernisse für einen kontinuierlichen und massiven Ausbau der Windenergie sind, da es hier zu Verzögerungen kommt und weniger Vorhaben abgeschlossen werden können. Dies wiederum belastet die Rentabilität der Lieferkette. Die Kommission hat im Rahmen des REPowerEU-Pakets Legislativvorschläge und Leitlinien zur Beschleunigung der Genehmigungsverfahren vorgelegt. Analyse der Wertschöpfungskette: Der Bereich der Windenergie hat sich mit rund 800 Produktionsanlagen zu einer weltweiten Industrie entwickelt. Die meisten Produktionsanlagen befinden sich in China (45 %) und Europa (31 %). Bei hochwertigen Patenten im Bereich der Windenergietechnologien hat die EU ihre Führungsposition behauptet: Ihr Anteil an hochwertigen Erfindungen lag im Zeitraum 2017–2019 bei 59 %. Die Windkraftanlagenhersteller in der EU sind weiterhin führend in Bezug auf Qualität, technologische Entwicklung und Investitionen in Forschung und Entwicklung. Die Windkraftbranche der EU verfügt auch über umfangreiche Produktionskapazitäten für Komponenten mit hoher Wertschöpfung (z. B. Türme, Getriebe und Rotorblätter) und für Geräte, die auch in anderen Branchen verwendet werden können (z. B. Generatoren, Spannungsumformer und Steuerungssysteme). In der Wertschöpfungskette der EU zur Herstellung von Offshore-Windkraftanlagen stammen die Komponenten hauptsächlich von EU-Herstellern. Bei Onshore-Windkraftanlagen beziehen die Erstausrüster (OEM) der EU ihre Komponenten hingegen von vielen verschiedenen ausländischen Anbietern. Viele der Rohstoffe für Generatoren werden hauptsächlich aus China eingeführt. Potenzielle Schwierigkeiten bei der Steigerung der Rohstoffproduktion zur Erreichung der Ziele für 2030 könnten die Windkraftindustrie der EU vor Herausforderungen stellen. Der Anstieg der Rohstoffpreise im Jahr 2021 und Versorgungsunsicherheiten stellen ebenfalls ein Hindernis dar. Die Branche hat auch ökologische Bedenken, was das Recycling von Verbundrotorblättern betrifft. Sowohl nationale als auch EU-Forschungsprogramme im Bereich der Windenergie befassen sich daher zunehmend mit dem Thema Kreislauffähigkeit. Analyse des globalen Marktes: Die EU hat in den letzten zehn Jahren gegenüber der übrigen Welt eine positive Handelsbilanz zwischen 1,8 Mrd. EUR und 2,8 Mrd. EUR aufrechterhalten. Allerdings weist die EU seit 2018 negative Handelsbilanzen gegenüber China und Indien auf. 2020 überholten die chinesischen Erstausrüster beim weltweiten Marktanteil zum ersten Mal die Erstausrüster aus der EU. Dennoch ist auf den führenden Märkten der EU eine beträchtliche Zahl inländischer Hersteller ansässig. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der Windenergiebereich der EU bei FuI und hochwertigen Patenten nach wie vor weltweit führend ist. Dies ist den Produktionskapazitäten, Arbeitskräften und Kompetenzen zu verdanken, die dort vorhanden sind. Um die für 2030 gesteckten Ziele zu erreichen, muss die Branche jedoch die derzeit jährlich installierte Leistung in der EU mehr als verdoppeln. Die Umsetzung der Erneuerbare-Energien-Richtlinie, der jüngste Vorschlag für deren Änderung sowie die entsprechenden Empfehlungen und Leitlinien der Kommission aus dem Jahr 2022 dürften die wichtigsten Ausbauhindernisse im Zusammenhang mit Genehmigungsverfahren beseitigen. Eine klare frühzeitige Angabe der Pläne für Windkraftanlagen seitens der Mitgliedstaaten wird darüber hinaus die rechtzeitige Vorbereitung künftiger Kapazitäten ermöglichen. Parallel dazu werden Forschung und Innovation in Bezug auf die Kreislauffähigkeit die Branche voranbringen, da auf diese Weise Umweltbelangen und Versorgungsunterbrechungen Rechnung getragen und dadurch die Wettbewerbsfähigkeit des Windenergiesektors der EU verbessert wird. 3.3.Wärmepumpen für Anwendungen in Gebäuden Auf EU-Ebene werden Wärmepumpen im Rahmen des europäischen Grünen Deals, des Pakets „Fit für 55“ und des REPowerEU-Plans immer stärker unterstützt. Im REPowerEU-Plan wird eine Verdoppelung des derzeitigen Einsatzes von individuellen Wärmepumpen gefordert, was dazu führen würde, dass in den nächsten fünf Jahren insgesamt zehn Millionen und bis 2030 sogar 30 Millionen Wärmepumpen installiert würden, und was mit einer Steigerung der Produktionskapazitäten der EU einhergehen würde. Außerdem wird ein schnellerer Einbau von Großwärmepumpen in Fernwärme- und Fernkältenetzen gefordert. Eine weiträumige gemeinschaftliche Einführung sowohl von Rooftop-Fotovoltaikanlagen (und ‑ Solarthermieanlagen) als auch von Wärmepumpen mit intelligenten Steuerungen, die auf Netzlast- und Preissignale reagieren, würde zur Dekarbonisierung der Wärmeerzeugung beitragen und die Schwierigkeiten bei der Netzintegration verringern. Analyse der Technologie: Bei Wärmepumpen für Anwendungen in Gebäuden handelt es sich um handelsübliche Produkte. Sie lassen sich anhand verschiedener Kriterien einstufen, etwa nach der Quelle, aus der die Wärmeenergie gewonnen wird (Luft, Wasser oder Boden), dem Wärmeübertragungsmedium (Luft oder Wasser), ihrem Zweck (Raumheizung oder ‑kühlung, Erwärmung von Wasser für den häuslichen Gebrauch) sowie nach Marktsegmenten (Gewerbe- oder Wohngebäude und Wärmenetze). Bei Wärmepumpen, die hauptsächlich für die Raumheizung und die Erwärmung von Wasser für Gebrauchszwecke genutzt werden, belief sich der in diesem Sektor gemessene installierte Bestand Ende 2021 in Europa auf fast 17 Millionen Einheiten, während der Absatz 2021 bei 2,18 Mio. Stück lag, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 17 % in den letzten fünf Jahren und von 20 % in den letzten drei Jahren entsprach. Bestimmend für die Forschung und Innovation im Bereich der individuellen Wärmepumpen ist vor allem die Nachfrage nach effizienteren, kompakteren und geräuschärmeren Anlagen, nach größeren Betriebstemperaturbereichen, nach Digitalisierung zugunsten einer optimalen Integration in die Energienetze sowie nach Möglichkeiten zur lokalen Energieerzeugung und ‑speicherung. FuI-Anreize ergeben sich auch durch sich ändernde EU-Vorschriften zugunsten von mehr Energieeffizienz und geringeren Umweltauswirkungen eines Produkts entlang seines Lebenswegs; hier sind z. B. die Kreislauffähigkeit von Werkstoffen und Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial von Interesse. Forschung und Innovation auf dem Gebiet gewerblicher Wärmepumpen betreffen z. B. die Integration der gleichzeitigen Versorgung mit Wärme und Kälte mit thermischer Speicherung. Die EU besitzt eine starke Position im Bereich FuI, die sich weiter verbessert. Sie ist führend bei Patenten für Wärmepumpen, die hauptsächlich für Heizzwecke eingesetzt werden, für Anwendungen in Gebäuden. Im Zeitraum 2017–2019 wurden 48 % der Patente für „hochwertige Erfindungen“ in der EU eingereicht, gefolgt von Japan (12 %), den Vereinigten Staaten (8 %), Korea (7 %) und China (5 %). Im Zeitraum 2014–2022 wurden im Rahmen von Horizont 2020 insgesamt 277 Mio. EUR für Vorhaben im Zusammenhang mit Wärmepumpen für Anwendungen in Gebäuden bereitgestellt. Analyse der Wertschöpfungskette: Der Umsatz bei Tätigkeiten zur Herstellung, Installation und Wartung von Wärmepumpen in der EU belief sich 2020 auf 41 Mrd. EUR und ist in den letzten drei Jahren jährlich um durchschnittlich 21 % gewachsen. Im Jahr 2020 gab es in diesem Bereich 318 800 direkte und indirekte Arbeitsplätze, was einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 18 % in den letzten drei Jahren entspricht. Diese Daten umfassen alle Arten von Wärmepumpen, einschließlich Luft-Luft-Wärmepumpen, die für Kühl- und/oder Heizzwecke eingesetzt werden. Für die Herstellung von Wärmepumpen werden keine kritischen Rohstoffe benötigt, sie ist jedoch von der derzeitigen weltweiten Halbleiterknappheit betroffen. Analyse des globalen Marktes: In der EU besteht die Wertschöpfungskette von Wärmepumpen, die hauptsächlich für Heizzwecke eingesetzt werden, aus vielen KMU und einigen wenigen großen Akteuren. Der Anteil importierter Wärmepumpen nimmt zu, und das Handelsdefizit erreichte 2021 einen Wert von 390 Mio. EUR, im Gegensatz zu dem Überschuss von 202 Mio. EUR, der fünf Jahre zuvor verzeichnet worden war. Die Einfuhren aus China haben sich 2021 verdoppelt und erreichten 530 Mio. EUR. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der Einsatz von Wärmepumpen zwar bereits rasch voranschreitet, jedoch noch beschleunigt werden müsste, um die Ziele des REPowerEU-Plans zu erreichen. Die in der EU ansässigen Anbieter müssen ihre Produktion steigern, um an der wachsenden Nachfrage nach Wärmepumpen in der EU teilhaben zu können. Einige Branchenverbände argumentieren, dass ein schnellerer Ausstieg aus Kältemitteln mit hohem Treibhauspotenzial das Hochfahren für bestimmte Anwendungen verlangsamen würde, aber die in dem Vorschlag zur Änderung der F-Gas-Verordnung enthaltenen Verbotsfristen sind so gestaltet, dass die Branche ausreichend Zeit zur Anpassung erhält. Ein Mangel an geschulten Installateuren und hohe Vorlaufkosten können den Ausbau in der EU verzögern. Die Branche fordert die Schaffung einer Plattform zur Förderung von Wärmepumpen („Heat Pump Accelerator“), die die Kommission, die Mitgliedstaaten und die Branche selbst zusammenbringen würde. Die Plattform würde durch klare und nachhaltige politische Signale unterstützt, die Vertrauen in die langfristige Planung schaffen, einen günstigen Regelungsrahmen sicherstellen, durch verstärkte Zusammenarbeit und FuI Kosten senken und zu einem Kompetenzpakt mit dem Schwerpunkt Wärmepumpen beitragen würden. Im Rahmen des REPowerEU-Plans wird die Kommission die Bemühungen der Mitgliedstaaten unterstützen, ihre öffentlichen Mittel in potenziell wichtigen Vorhaben von gemeinsamem europäischem Interesse (IPCEI) zu bündeln, die auf bahnbrechende Technologien und Innovationen entlang der Wertschöpfungskette von Wärmepumpen ausgerichtet sind, und im Rahmen des Kompetenzpakts eine groß angelegte Kompetenzpartnerschaft aufzubauen. 3.4.Batterien

Batterien werden eine entscheidende Rolle bei der Verwirklichung der Ziele des europäischen Grünen Deals und der Umsetzung des REPowerEU-Plans spielen, da sie die Abhängigkeit von Kraftstoffeinfuhren im Verkehrssektor verringern, eine maximale Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen sicherstellen und Abregelungen („Curtailments“) verringern können. Es wird davon ausgegangen, dass bis 2030 über 50 Millionen Elektrofahrzeuge (mit Batterien mit mindestens 1,5 TWh Verbrauch) und ortsfeste Batterien mit über 80 GW/160 GWh auf den Straßen der EU betrieben werden. Die EU geht bei Neuwagen allmählich zu einer Emissionsfreiheit bis 2035 über. Dies steht im Einklang mit dem Ziel, dass die gesamte Kraftfahrzeugflotte der EU mit 270 Millionen Fahrzeugen bis 2050 emissionsfrei (überwiegend elektrisch) sein soll. Die Elektromobilität ist der wichtigste Faktor bei der Nachfrage nach Batterien. Lithium-Ionen-Batterien dürften den Markt bis weit über 2030 hinaus dominieren, aber parallel dazu werden auch andere Technologien entwickelt. Analyse der Technologie: Trotz Lieferunterbrechungen bei Chips und Magnesium hat der Einsatz der Batterietechnologie in der EU historische Höchststände erreicht: 2021 wurden 1,7 Millionen neuer Elektrofahrzeuge verkauft, die damit einen Marktanteil von 18 % erreichten (gegenüber 3 % im Jahr 2019 und 10,5 % im Jahr 2020 ); dieser Prozentsatz war höher als in China (16 %). Der nationale Absatz von Elektroautos lag zwischen 1,3 % (Zypern) und 45 % (Schweden). Der EU-Markt für ortsfeste Batterien wächst ebenfalls rasch und dürfte bis Ende 2022 den Wert von 8 GW/13,7 GWh erreichen. Allerdings ist eine weitere Beschleunigung erforderlich, um die Abhängigkeit von Gaskraftwerken entsprechend den Zielen des REPowerEU-Plans zu verringern. Im Jahr 2021 fiel der durchschnittliche Batteriepreis auf dem Weltmarkt um 6 % auf rund 116 EUR/kWh und auf dem EU-Markt auf rund 150 EUR/kWh. Damit setzt sich ein langfristiger Trend fort. Mit dem 2022 begonnenen Anstieg der Preise aufgrund angebotsseitiger Schocks kehrt sich der Trend nun jedoch um (z. B. stieg der Preis für Lithiumcarbonat im Frühjahr 2022 um 974 % im Vergleich zu 2021). Batteriesätze werden 2022 mindestens 15 % teurer sein als 2021. Die Systemkosten für Li-Ion-Anwendungen für Stromnetze lagen 2021 bei rund 350 EUR/kWh, bei Heimspeichersystemen waren sie etwa doppelt so hoch. Analyse der Wertschöpfungskette: 2021 erfolgte noch fast die gesamte EU-Massenproduktion von Lithium-Ionen-Batterien durch asiatische Hersteller mit Sitz in der EU (Ungarn und Polen). Mit dem Bau neuer Gigafabriken wird die EU (insbesondere Deutschland und Schweden) aber allmählich an Bedeutung auf dem Markt gewinnen. Das schwedische Unternehmen Northvolt stellte Ende 2021 seine erste Batteriezelle aus zu 100 % recyceltem Nickel, Mangan und Kobalt her und startete 2022 mit der kommerziellen Auslieferung. Northvolt gibt an, über ein hocheffizientes Recyclingverfahren zu verfügen, mit dem bis zu 95 % der Batteriemetalle zurückgewonnen werden können. Es wird erwartet, dass die EU bis Ende 2022 eine Produktionskapazität von über 75 GWh erreichen wird (gegenüber 44 GWh Mitte 2021). Die derzeit laufenden Projekte zeigen, dass die EU es wahrscheinlich schaffen wird, bis 2025 die Nachfrage nach Batterien zu 69 % und bis 2030 zu 89 % zu decken. Dies ist weitgehend den Initiativen der Europäischen Batterie-Allianz zu verdanken. Das vorgelagerte Segment der Rohstoffe ist nach wie vor das am wenigsten belastbare Segment der Batterie-Wertschöpfungskette. Trotz verschiedener EU-Initiativen vergrößerte sich 2021 die Versorgungslücke bei Batterierohstoffen. Altbatterien werden nach wie vor größtenteils zum Recycling nach Asien verbracht. Die EU macht rasche Fortschritte im Bereich der Lithium-Ionen-Technologie (insbesondere im leistungsstärksten NMC -Bereich), kommt jedoch bei ortsfesten Batterietechnologien, die auf reichlich verfügbaren Rohstoffen basieren (z. B. Flussbatterien und Natrium-Ionen-Batterien, wobei Letztere unter anderem angesichts der Entwicklungen in China auch über ein gutes Potenzial für Elektrofahrzeuge verfügen), zu langsam voran. Die EU ist auch eher langsam bei der Akzeptanz der preiswerteren Lithium-Eisenphosphat-Technologie (LFP), die in Asien zunehmend zum Einsatz kommt und weniger abhängig von kritischen Rohstoffen ist. Analyse des globalen Marktes: Auf China entfallen 80 % der weltweiten Kapazitäten zur Raffination von Rohstoffen für Lithium-Ionen-Batterien, 77 % der Kapazitäten zur Produktion von Batteriezellen und 60 % der Kapazitäten zur Herstellung von Batteriekomponenten. Das Handelsdefizit der EU bei Lithium-Ionen-Batterien stieg 2021 weiter an und erreichte 5,3 Mrd. EUR (25 % mehr als 2020). Auf die EU entfallen rund 19 % der weltweiten Herstellung von Elektrofahrzeugen, ihr Anteil an der vorgelagerten Lieferkette ist jedoch sehr gering (mit Ausnahme der Kobaltverarbeitung). Die Produktion und Einführung von Elektrobussen in der EU (Ende 2021 waren 7356 E-Busse im Einsatz) ist im Vergleich zu China, das mehr als 90 % des weltweiten Bestands von 670 000 E-Bussen besitzt, unwesentlich. Abschließend ist festzuhalten, dass die EU die dringend benötigten technologischen Kapazitäten für eine kostengünstigere Speicherung/Langzeitspeicherung mehr und mehr aufbaut (z. B. Technologien für Natrium-Ionen-Batterien, Batterien auf Zinkbasis und Flussbatterien) und bei Endprodukten gut abschneidet (insbesondere bei der Produktion und dem Einsatz von Elektrofahrzeugen, mit Ausnahme des Segments der Elektrobusse). Bei der Lithium-Ionen-Technologie holt sie auch in der Zellenherstellung rasch auf und hat gute Aussichten, bis 2030 bei der Batterieproduktion nahezu unabhängig zu sein. Der Mangel an einheimischen Rohstoffen und die zu geringe Produktion moderner Werkstoffe ist trotz bestehender Initiativen ein anhaltendes Problem. Die EU will ihre Anstrengungen verstärken, um diese Herausforderungen von der Gewinnung bis zur Raffination, von der Verarbeitung bis zum Recycling zu bewältigen, z. B. mit dem angekündigten europäischen Gesetz über kritische Rohstoffe. 3.5. Erzeugung von erneuerbarem Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser Erneuerbarer Wasserstoff hat ein großes Potenzial, zu den Klima- und Energiezielen der EU beizutragen. Er kann in Bereichen, die schwierig zu elektrifizieren sind (z. B. Langstrecken- und Schwerlastverkehr), als Kraftstoff eingesetzt werden oder als chemisches Ausgangsmaterial (z. B. für Düngemittel und andere Chemikalien) oder in industriellen Verfahren (z. B. in der Stahl- oder Zementherstellung) verwendet werden. Der Anteil von Wasserstoff und seinen Derivaten am weltweiten Energiemix wird im Jahr 2050 voraussichtlich 12 % betragen, dennoch macht erneuerbarer Wasserstoff, der durch Wasserelektrolyse hergestellt wird, derzeit nur 0,1 % der gesamten EU-Produktion aus. Im REPowerEU-Plan wurden die politischen Ziele der Wasserstoffstrategie von 2020 weiter gestärkt und die für 2030 gesteckten Ziele für erneuerbaren und CO2-armen Wasserstoff auf 10 Mio. t heimische Erzeugung und 10 Mio. t Einfuhren (teilweise in Form von Ammoniak) festgelegt. Die Gründung einer Europäischen Wasserstoffbank trägt dazu bei, Erzeugung und Einsatz von erneuerbarem Wasserstoff zu beschleunigen, und unterstützt den koordinierten Aufbau der erforderlichen Infrastrukturen. Die Kommission und führende EU-Hersteller von Elektrolyseuren haben sich verpflichtet, die Produktionskapazität bis 2025 auf 17,5 GW an Wasserstoff-Output zu erhöhen. Darüber hinaus sind in den Aufbau- und Resilienzplänen der Mitgliedstaaten rund 10,6 Mrd. EUR für Wasserstofftechnologien vorgesehen, und von der Kommission wurden 2022 (im Juli und im September) zwei IPCEI für Investitionen in Höhe von 5,4 Mrd. EUR bzw. 5,2 Mrd. EUR genehmigt, an denen 15 bzw. 13 Mitgliedstaaten beteiligt sind. Analyse der Technologie: Von einer weltweiten Leistung von 300 MW im Jahr 2020 belief sich die installierte Leistung in Europa (einschließlich des Vereinigten Königreichs und der EFTA-Länder) im Jahr 2021 auf 135 MW. Auf Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseure (PEM-Elektrolyseure) und alkalische Elektrolyseure entfallen 55 % bzw. 44 % der installierten Leistung in Europa (einschließlich EFTA und Vereinigtes Königreich). Die Stromgestehungskosten sind der Hauptfaktor, wenn es um die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in Elektrolyseure geht, und die steigenden Strompreise stellen nach wie vor eines der größten Probleme für die Wirtschaftlichkeit einer wettbewerbsfähigen Erzeugung von Wasserstoff mit Elektrolyseuren dar. Die Kosten der europäischen Wasserstofferzeugung aus erneuerbaren Energiequellen schwankten 2020 zwischen einem Median von 6,8 EUR/kg H2 (fotovoltaikbasierte Erzeugung) und einem Median von 5,5 EUR/kg H2 (windenergiebasierte Erzeugung). Es wird erwartet, dass die Kosten für Elektrolyseure durch die Hochtemperaturelektrolyse sinken, und zwar von 2130 EUR/kW im Jahr 2020 auf 520 EUR/kW im Jahr 2030. Für 2030 liegen die Kostenziele für PEM- und alkalische Elektrolyseure bei 500 EUR/kW bzw. 300 EUR/kW. Analyse der Wertschöpfungskette: Die europäische Produktionskapazität 2021 für Wasserelektrolyseure ist auf 2,5 GW/Jahr geschätzt worden. Die globale Produktionskapazität wurde auf rund 6–7 GW/Jahr geschätzt (etwa zwei Drittel alkalische und ein Drittel PEM-Elektrolyseure sowohl auf dem europäischen als auch auf dem globalen Markt). Die Produktionsmengen in Europa sind geringer als die in China und den Vereinigten Staaten. Schätzungen zufolge verfügen chinesische Unternehmen über die Hälfte der weltweiten Produktionskapazitäten für alkalische Elektrolyseure, während amerikanische Unternehmen den Großteil der weltweiten PEM-Elektrolyseure produzieren. Europa ist führend bei der Anzahl der Herstellerunternehmen und bei der Festoxidelektrolyse; in Bezug auf die Versorgung mit notwendigen kritischen Rohstoffen ist Europa jedoch von Ländern wie China, Russland und Südafrika abhängig und kann nur 1–3 % davon aus heimischen Quellen decken. Der Wasserverbrauch (derzeit etwa 17 l/kg H2) im Zusammenhang mit dem Ausbau der Erzeugung von erneuerbarem Wasserstoff wird den Druck auf die Süßwasserressourcen erhöhen, daher sollte bei neuen Standorten für Elektrolyseure die Wasserrahmenrichtlinie eingehalten werden, um auch wasserbedingte Produktionsengpässe zu vermeiden.

Analyse des globalen Marktes: Nur 0,2 % des europäischen Jahresgesamtbedarfs an (nicht erneuerbarem) Wasserstoff von 8,4 Mio. t werden über den internationalen Handel gedeckt. Auch wenn der internationale Handel mit Wasserstoff bisher noch keine Realität ist, bestehen umfangreiche Handelsmöglichkeiten im Zusammenhang mit der künftigen Versorgung der EU mit erneuerbarem Wasserstoff, wie im REPowerEU-Plan dargelegt ist. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die EU ohne größere Montagesysteme, einen höheren Automatisierungsgrad und mehr Skaleneffekte bei den alkalischen Technologien nicht mit China konkurrieren kann. Die derzeit hohen Strompreise sowie die Abhängigkeit von Einfuhren kritischer Rohstoffe, die sich auf einige wenige Lieferanten konzentrieren, sind grundlegende Schwächen der Elektrolyseur-Wertschöpfungsketten in der EU. Hier sind langfristige Kooperationsvereinbarungen erforderlich. Außerdem müssen gezielt Alternativen zu den seltenen Metallen und anderen kritischen Rohstoffen erforscht werden, die derzeit für die Wasserelektrolyse benötigt werden. Darüber hinaus hängt der langfristige Erfolg von einer nachhaltigen Wasserversorgung und ausreichenden Recyclingkapazitäten in der EU sowie von einem umfassenden Ansatz zur Ankurbelung von Angebot und Nachfrage ab. Die Unterstützung der rechtlichen und finanziellen Rahmenbedingungen der EU sowie umfangreiche Investitionen durch die Finanzmittel für den Wiederaufbau, IPCEI, die Kohäsionspolitik, Horizont Europa, das Gemeinsame Unternehmen für sauberen Wasserstoff und den Innovationsfonds sind für die Wettbewerbsfähigkeit der EU-Industrie für erneuerbaren Wasserstoff von entscheidender Bedeutung. 3.6.Erneuerbare Kraftstoffe Technologien für erneuerbare Kraftstoffe können kurzfristig erheblich zur Dekarbonisierung des Verkehrs und zur Gewährleistung der Energieversorgungssicherheit und der Diversifizierung der Energieversorgung beitragen. Im REPowerEU-Plan wird insbesondere Biomethan als Schlüssel zur Diversifizierung der Gasversorgung in der EU angeführt, dessen Produktion auf das Doppelte des für 2030 formulierten EU-Ziels gesteigert werden sollte, sodass Biomethan zu den Hauptprioritäten für erneuerbare Energien gehören würde. Die Legislativvorschläge des Pakets „Fit für 55“ würden im Verkehrssektor 2030 zu einer erheblichen Nachfrage nach erneuerbaren Energien führen; diese würde deutlich über den Zielen liegen, die in dem überarbeiteten Vorschlag für die RED II für die Anteile fortschrittlicher Biokraftstoffe und erneuerbarer Kraftstoffe nicht biogenen Ursprungs genannt sind. Dies ist dem Ziel von 13 % THG-Einsparungen im Verkehrssektor (was wahrscheinlich nicht allein durch Elektrifizierung erreicht werden kann) und den höheren THG-Einsparungszielen von 40 % bzw. 61 % in den überarbeiteten Vorschlägen für die Lastenteilungsverordnung bzw. die Richtlinie über ein System für den Handel mit Treibhausgasemissionszertifikaten in der Union geschuldet (sofern diese mit gleichen Beiträgen aus dem Verkehr erreicht werden sollen). Im REPowerEU-Plan wird vorgeschlagen, die erforderlichen Mengen an erneuerbaren Kraftstoffen weiter zu erhöhen. Im Gegensatz zum Straßenverkehr, dessen Dekarbonisierung voraussichtlich zu einem großen Teil von Strom und Wasserstoff abhängen wird, wird bei den Initiativen „RefuelEU Aviation“ und „FuelEU Maritime“ davon ausgegangen, dass erneuerbare Kraftstoffe 5 % bzw. 6,5 % des Gesamtkraftstoffverbrauchs der EU im Luft- und Seeverkehr decken werden., Analyse der Technologie: Es gibt zwar gewerbliche Produktionswege (z. B. anaerobe Vergärung zu Biomethan, Hydrierung von Pflanzenölen und Herstellung von Ethanol aus Lignozellulose), aber die installierte Leistung ist gering (0,43 Mio. t/Jahr) und die geplante Produktion begrenzt (1,85 Mio. t/Jahr). Vielfältige innovative Technologien (z. B. Vergasung von Biomasse zu synthetischen Fischer-Tropsch-Kraftstoffen, durch Pyrolyse gewonnene Brennstoffe und Herstellung von Biomethanol) wurden im industriellen Umfeld demonstriert und sind einsatzbereit. Bei mehreren Technologien der nächsten Generation werden derzeit beträchtliche Fortschritte erzielt. Die EU konzentriert ihre Maßnahmen auf fortschrittliche Biokraftstoffe, die hauptsächlich auf nicht wiederverwertbaren Abfällen und Reststoffen beruhen, und beschränkt ihre Unterstützung für Biokraftstoffe auf der Grundlage von Nahrungsmittelpflanzen und Rohstoffen. Technologien für andere erneuerbare synthetische Kraftstoffe (solare Brennstoffe, mikrobielle Kraftstoffe der zweiten Generation und Brennstoffe aus Mikroalgen) befinden sich größtenteils noch im Labormaßstab. Selbst bei den E-Fuels sind die fortschrittlichsten Technologien aufgrund der noch bestehenden technologischen Schwierigkeiten, der derzeit hohen Elektrolysekosten, der hohen Umwandlungsverluste (50 %) und der hohen Transport- und Vertriebskosten noch nicht bereit für die gewerbliche Produktion. Analyse der Wertschöpfungskette: Die größte Herausforderung für die Verbreitung fortschrittlicher Biokraftstoffe auf dem Markt ist ihre Wettbewerbsfähigkeit gegenüber konventionellen Biokraftstoffen, die aus Nahrungsmittelpflanzen erzeugt werden. Die Kosten für fortschrittliche Biokraftstoffe werden auf das 1,5- bis 3-Fache des Marktpreises herkömmlicher Biokraftstoffe wie Biodiesel und Bioethanol (50–100 EUR/MWh) geschätzt. Zudem sind fortschrittliche Biokraftstoffe mit hohen Investitionsausgaben (von bis zu 500 Mio. EUR je Anlage) verbunden und darauf angewiesen, dass nachhaltige Biomasserohstoffe verfügbar sind. Es besteht allerdings ein erhebliches Potenzial, die Kapitalkosten um 25–50 % und die Rohstoffkosten um 10–20 % zu senken, insbesondere durch Forschung und Innovation, die großmaßstäbliche Einführung und die gemeinsame Verarbeitung in bestehenden Anlagen. Im Bereich Biokraftstoffe belief sich die private Finanzierung von FuI durch Risikokapital im Zeitraum 2010–2021 auf durchschnittlich 250 Mio. EUR pro Jahr. Dabei dominierten die USA und Kanada (wobei dort Biokraftstoffe anders definiert sind), während der Anteil der EU in den letzten fünf Jahren nur bei 6 % lag. Bei den hochwertigen Patenten ist die EU jedoch führend, mit doppelt so vielen hochwertigen Patenten wie die USA. China hält die meisten Patente mit geringem Innovationsgrad, und die Patentanmeldungen der EU nehmen in den USA und China zu. Analyse des globalen Marktes: Die EU besitzt einen Anteil von etwa 7 % am weltweiten Markt für Biokraftstoffe (d. h. rund 105 Mrd. EUR im Jahr 2020), die überwiegend aus Biodiesel der ersten Generation hergestellt werden. Der Umsatz erreichte 2018 mit 14,4 Mrd. EUR einen Höchststand, wobei der größte Teil davon in Frankreich, Deutschland und Spanien erwirtschaftet wurde. Entlang der Wertschöpfungskette wurden in der EU 250 000 direkte und indirekte Arbeitsplätze geschaffen. Darüber hinaus sind in der EU sind 29 % der Innovationsunternehmen der Welt angesiedelt, während sich die meisten in den USA und in Japan befinden. Der Bereich der fortschrittlichen Biokraftstoffe ist gerade erst im Entstehen begriffen. Die Zahl der gewerblichen Anlagen ist noch recht gering und der internationale Handel sehr begrenzt. Die EU ist mit 19 der 24 in Betrieb befindlichen gewerblichen Anlagen für fortschrittliche Biokraftstoffe weltweit führend. Die meisten davon (insgesamt zwölf) liegen in Schweden und Finnland. Alle Biokraftstoffe können international gehandelt werden. Der internationale Handel ist jedoch geringer als bei fossilen Energieträgern und bei fortschrittlichen Biokraftstoffen kaum existent. Die Biokraftstoffeinfuhren der EU haben seit 2014 stetig zugenommen. Das Handelsdefizit der EU bei Biokraftstoffen belief sich 2021 auf mehr als 2 Mrd. EUR, wobei die Einfuhren hauptsächlich aus Argentinien, China und Malaysia stammten. Innerhalb der EU sind die Niederlande und Deutschland die größten Hersteller und globalen Exporteure von Biokraftstoffen. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass bei den erneuerbaren Kraftstoffen die installierte und die geplante Leistung für 2030 zwar sehr gering sind und das Potenzial fortschrittlicher Biokraftstoffe aus nachhaltigen Rohstoffen in der EU begrenzt ist, dass dieser Sektor aber dennoch zu den THG-Einsparungszielen des Pakets „Fit für 55“ beitragen und mögliche Verzögerungen bei der Elektrifizierung des Verkehrssektors ausreichend abfedern kann. Einige technische und wirtschaftliche Risiken müssen jedoch noch überwunden werden, um das Potenzial erneuerbarer Kraftstoffe im Verkehrssektor voll ausschöpfen zu können. Für alle erneuerbaren Kraftstoffe und insbesondere synthetische Kraftstoffe sind die Kosten nach wie vor hoch, da sie von den Preisen für erneuerbare Energien und Wasserstoff abhängen. Fortschrittliche Biokraftstoffe sind aber auch auf lokale nachhaltige Biomasseressourcen und kurze Lieferketten angewiesen, wodurch eine große Zahl qualifizierter Arbeitsplätze geschaffen, die Energiearmut verringert und die industrielle Wettbewerbsfähigkeit gesteigert werden kann. Die EU ist der klare Marktführer bei betriebsbereiten gewerblichen Anlagen für fortschrittliche Biokraftstoffe und bei hochwertigen Innovationen. Derzeit befinden sich EU-Firmen unter den zehn weltweit führenden Unternehmen; sie laufen jedoch Gefahr, ihre technologische Führungsrolle aufgrund der fehlenden privaten Finanzierung zu verlieren. Daher sollte neben der im Inland erzeugten Energie auch das Ausfuhrpotenzial der zugrunde liegenden europäischen Technologien berücksichtigt werden. 3.7.Intelligente Technologien für das Energiemanagement Bei der Politikgestaltung auf EU- und auf nationaler Ebene wurde die Bedeutung intelligenter Stromnetze in den letzten Jahren klar erkannt. In der EU-Strategie zur Integration des Energiesystems von 2020 wurde die entscheidende Rolle intelligenter Netze für die Verwirklichung der energie- und klimapolitischen Ziele der EU bekräftigt. In der 2022 überarbeiteten Verordnung über die transeuropäische Energieinfrastruktur wird die Realisierung intelligenter Stromnetze als vorrangiges thematisches Gebiet bezeichnet. Die Mitgliedstaaten haben in ihren Aufbau- und Resilienzplänen das Potenzial digitaler Lösungen für intelligentere Stromnetze anerkannt. Die Elektrifizierung und intelligentere Gestaltung des Netzes schreitet voran, doch bedarf es weiterer Fortschritte, um die Strominfrastruktur zu stärken, damit der REPowerEU-Plan umgesetzt werden kann. Zu den Herausforderungen gehören Reduzierung, die gemeinsame Nutzung von Daten durch verschiedene Akteure, Flexibilität, Interoperabilität und Technologiereife. Der EU-Aktionsplan zur Digitalisierung des Energiesystems enthält eine Reihe von Maßnahmen zur Überwindung dieser Hindernisse. Angesichts der großen Zahl und des breiten Spektrums intelligenter Energietechnologien konzentriert sich dieser Abschnitt auf eine Bewertung der relevanten Technologie- und Marktentwicklungen von drei Schlüsseltechnologien: i) Infrastruktur für intelligente Verbrauchsmessung (Advanced Metering Infrastructure, AMI), ii) Energiemanagementsysteme für Wohngebäude und iii) intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen. I)Infrastruktur für intelligente Verbrauchsmessung (AMI) AMI-Systeme bieten sowohl für Energiedienstleister als auch für Verbraucher zahlreiche Vorteile, etwa niedrigere Stromrechnungen durch ein besseres Verbrauchsmanagement, eine bessere Netzbeobachtbarkeit und damit ein besseres Ausfallmanagement, geringere Kosten für Netzaktualisierungen durch ein besseres Stromspitzenmanagement sowie eine bessere Kundenkontrolle durch die Nutzung einer fortschrittlichen Kundeninfrastruktur (intelligente Anwendungen und Webportale). Die Einführung intelligenter Messsysteme schreitet in der EU voran, muss jedoch noch stärker beschleunigt werden. Im Jahr 2020 waren nur 43 % der Verbraucher mit einem intelligenten Stromzähler ausgestattet (entspricht ca. 123 Millionen Einheiten in der EU und im Vereinigten Königreich). Der Umfang der AMI-Funktionen ist uneinheitlich: In den meisten Ländern bieten sie über eine Messschnittstelle detaillierte Informationen über Verbrauchsdaten (z. B. Verbrauchsniveau/Datum/Uhrzeit) und/oder Informationen über kumulative Verbrauchsdaten.

Die Ausschöpfung des vollen Potenzials der AMI erfordert eine weitergehende Integration mit Energiemanagementsystemen für Wohngebäude und intelligenten Geräten (einschließlich intelligenter Ladesysteme für Elektrofahrzeuge) sowie mit neuen Energiedienstleistungen. II)Energiemanagementsysteme für Wohngebäude Die zunehmende Verbreitung intelligenter Geräte deutet darauf hin, dass Energiemanagementsysteme für Wohngebäude zum Knotenpunkt für die Aggregierung, Optimierung und Externalisierung von Daten an Dritte (z. B. Energiemakler und Dienstleister) werden dürften. Die Kommission arbeitet derzeit einen Verhaltenskodex für die Hersteller intelligenter Geräte im Energiebereich aus, in dem die Interoperabilitätsanforderungen und die Grundsätze für den Datenaustausch zwischen Geräten, Haus- und Gebäudeautomatisierungssystemen, Ladestationen für Elektrofahrzeuge, Aggregatoren sowie Verteilernetzbetreibern festgelegt werden. Die derzeitigen Energiemanagementlösungen für Wohngebäude reichen von Anwendungen für die Direct-to-Customer-Energieüberwachung bis hin zu White-Label-Softwareplattformen für Versorgungsunternehmen, die später bei den Endverbrauchern eingeführt werden können. Neben „traditionellen“ Unternehmen mit langer Erfahrung in den Bereichen Energie und/oder Elektronik vertreiben heute auch große Software-Unternehmen wie Google, Apple und Cisco Produkte für Energiemanagementsysteme. An dieser Entwicklung zeigt sich die zunehmende Bedeutung des Software-Engineerings bei Geräten des Internets der Dinge (IoT). Die Nachfrage nach Energiemanagementsystemen für Wohngebäude dürfte in den kommenden Jahren erheblich zunehmen. Der deutsche Markt beispielsweise, der größte nationale Markt für Energiemanagementsysteme für Wohngebäude in der EU, wird bis 2027 voraussichtlich auf fast 460 Mio. USD (544 Mio. EUR) anwachsen, während der französische Markt zwischen 2021 und 2027 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (Compound Annual Growth Rate, CAGR) von 20,3 % haben dürfte. Dies spiegelt die globalen Trends wider. Der globale Markt für Energiemanagementsysteme für Wohngebäude wurde 2021 auf 2,1 Mrd. USD (2,5 Mrd. EUR) geschätzt und könnte bis 2027 auf 6 Mrd. USD (7 Mrd. EUR) wachsen (bei einer CAGR von 16,5 % im Zeitraum 2022–2027). Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist jedoch noch unklar, ob Energiemanagementsysteme für Wohngebäude den Verbrauchern nur dabei helfen werden, ihren Verbrauch und ihren Komfort zu optimieren, oder ob sie auch eine Laststeuerung und Flexibilität in größerem Maßstab ermöglichen werden. III)Intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen Das intelligente Laden von Elektrofahrzeugen wird von entscheidender Bedeutung sein, um Synergien zwischen Elektrofahrzeugen, der Erzeugung erneuerbarer Energien und Netzdiensten zu maximieren. Das Tempo der Einführung von Elektrofahrzeugen lässt vermuten, dass Elektrofahrzeuge zwar kurz- bis mittelfristig nicht zu einer Krise bei der Stromnachfrage führen dürften, dass sie jedoch die Lastkurve verändern könnten. Intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen kann sich besonders in Regionen und lokalen Gebieten positiv auswirken, in denen eine hohe Konzentration von Elektrofahrzeugen auf eine nicht sehr robuste Netzinfrastruktur trifft. Intelligente Ladetechniken für Elektrofahrzeuge können potenziell Regelenergieleistungen für das Netz erbringen und Abregelungen von Stromeinspeisungen aus erneuerbaren Energien verringern, sodass auch der Netzausbaubedarf reduziert wird. Beim intelligenten Laden sind verschiedene preisliche und technische Optionen entscheidend. Man unterscheidet drei Formen: unidirektionales Laden zwischen Fahrzeug und Netz (Vehicle-to-Grid) (V1G), bidirektionales Laden zwischen Fahrzeug und Netz (V2G) und zwischen Fahrzeug und Haushalten (Vehicle-to-Home oder Vehicle-to-Building) (V2H, V2B). Zu den wichtigsten Akteuren auf dem Markt für intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen gehören ABB (Schweden/Schweiz), Bosch Automotive Service Solutions Inc. (Deutschland), Schneider Electric (Frankreich), Greenflux und Alfen N.V. (Niederlande), Virta (Finnland), Driivz und Tesla (USA). Mit einem geschätzten Wert von 1,52 Mrd. USD (1,77 Mrd. EUR) für 2020 und einer CAGR von 32,42 % zwischen 2021 und 2031 ist der weltweite Markt für intelligentes Laden von Elektrofahrzeugen eindeutig im Aufwind. Im Gegensatz zu den stärker ausgereiften V1G-Lösungen haben V2G und V2H/V2B jedoch noch nicht die Phase der breiten Markteinführung erreicht, obwohl die Zahl der Pilotanlagen und Demonstrationen wächst. Bei der Einführung einer intelligenten Ladeinfrastruktur in großem Maßstab wird es zwei Herausforderungen geben: Erstens muss die Standardisierung der Kommunikationsschnittstellen zwischen Ladepunkten, Elektrofahrzeugen und dem Verteilernetz konsolidiert, zweitens die steigende Nachfrage nach Rohstoffen gedeckt werden. Bei AMI-Systemen, Energiemanagementsystemen für Wohngebäude und intelligenten Ladesystemen für Elektrofahrzeuge wird von weiteren Fortschritten ausgegangen. Die Einführung von AMI-Systemen erfolgte langsamer als ursprünglich geplant. Um die Vorteile dieser Systeme voll ausschöpfen zu können, ist eine weitergehende Integration mit Energiemanagementsystemen für Wohngebäude und intelligenten Geräten erforderlich. Die zunehmende Verbreitung intelligenter Geräte dürfte zu einem erheblichen Anstieg der Nachfrage nach Energiemanagementsystemen für Wohngebäude führen. Auch der globale Markt für intelligente Ladesysteme für Elektrofahrzeuge sollte an Fahrt gewinnen, doch bestimmte Herausforderungen müssen noch bewältigt werden. 3.8. Wichtigste Erkenntnisse zu sonstigen Technologien für saubere Energie Die vorstehenden Abschnitte beziehen sich hauptsächlich auf die im Jahr 2021 analysierten Technologien und Lösungen für saubere Energie. Die sonstigen wichtigsten Lösungen für saubere Energie, die in diesem Abschnitt vorgestellt werden, werden in den begleitenden CETO-Berichten behandelt. Diese Technologien befinden sich in unterschiedlichen Entwicklungsphasen und entwickeln sich in unterschiedlichen Kontexten. Das bedeutet, dass bezüglich ihrer Wettbewerbsfähigkeit jeweils eigene Herausforderungen und Chancen bestehen. Wasserkraft beispielsweise wurde in der gesamten EU in großem Umfang ausgebaut. Die installierte Leistung belief sich 2021 auf 151 GW, was einem Anstieg um 6 GW gegenüber 2011 und ca. 12 % der Nettostromerzeugung in der EU entspricht. Die 44 GW Pumpspeicherkraft in der EU stellen fast die gesamte Stromspeicherkapazität der EU dar und gewährleisten Flexibilität in Bezug auf das Stromnetz und die Wasserspeicherkapazität. Angesichts einer alternden Flotte gewinnt die nachhaltige Modernisierung bestehender Wasserkraftkapazitäten stetig an Bedeutung und bietet die Möglichkeit, die Wasserkraftanlagen widerstandsfähiger gegen Klima- und Marktveränderungen zu machen. Mit 33 % aller hochwertigen Erfindungen weltweit (2017–2019) ist die EU führend im FuI-Bereich; 28 % aller innovativen Unternehmen sind hier ansässig. In einem weltweit expandierenden Markt stellte sie im Zeitraum 2019–2021 außerdem 50 % aller weltweiten Ausfuhren von Wasserkraft im Wert von 1 Mrd. EUR. Um ihr