Energy without Russia : the consequences of the Ukraine war and the EU sanctions on the energy sector in Europe

In view of the accelerating climate crisis, the Russian invasion of Ukraine highlighted the dependency of fossil fuels on the part of Germany and the European Union (EU). With the priority aim to reduce the import dependency from the Russian Federation while providing energy security and staying on track with climate mitigation efforts, the Federal Government was presented with major challenges. Prior to the war, an approximate 34% of the mineral oil, 53.6% of the natural gas, and 50% of hard coal supplies to Germany originated from Russian sources. As of 2023, however, Germany is independent from Russian energy imports. This paper examines implications of the global energy crisis induced by the invasion on the energy sector in Germany. As a basis for achieving this analysis, a short overview of the energy situation in the country before the war and a demonstration of the provisional conditions is presented. This is followed by an analysis of the main consequences of the war and medium and long-term strategies to reach Germany's climate goals while maintaining energy security. Lastly, foreseeable consequences regarding the European and German climate goals are discussed

Environmental Impact of e-Fuels via the Solid Oxide Electrolyzer Cell (SOEC) and Fischer–Tropsch Synthesis (FTS) Route for Use in Germany

This paper examines the current and prospective greenhouse gas (GHG) emissions of e-fuels produced via electrolysis and Fischer–Tropsch synthesis (FTS) for the years 2021, 2030, and 2050 for use in Germany. The GHG emissions are determined by a scenario approach as a combination of a literature-based top-down and bottom-up approach. Considered process steps are the provision of feedstocks, electrolysis (via solid oxide co-electrolysis; SOEC), synthesis (via Fischer–Tropsch synthesis; FTS), e-crude refining, eventual transport to, and use in Germany. The results indicate that the current GHG emissions for e-fuel production in the exemplary export countries Saudi Arabia and Chile are above those of conventional fuels. Scenarios for the production in Germany lead to current GHG emissions of 2.78–3.47 kgCO2-eq/L e-fuel in 2021 as the reference year and 0.064–0.082 kgCO2-eq/L e-fuel in 2050. With a share of 58–96%, according to the respective scenario, the electrolysis is the main determinant of the GHG emissions in the production process. The use of additional renewable energy during the production process in combination with direct air capture (DAC) are the main leverages to reduce GHG emissions

Environmental impact of e-fuels via the solid oxide electrolyzer cell (SOEC) and Fischer-Tropsch synthesis (FTS) route for use in Germany

This paper examines the current and prospective greenhouse gas (GHG) emissions of e-fuels produced via electrolysis and Fischer-Tropsch synthesis (FTS) for the years 2021, 2030, and 2050 for use in Germany. The GHG emissions are determined by a scenario approach as a combination of a literature-based top-down and bottom-up approach. Considered process steps are the provision of feedstocks, electrolysis (via solid oxide co-electrolysis; SOEC), synthesis (via Fischer-Tropsch synthesis; FTS), e-crude refining, eventual transport to, and use in Germany. The results indicate that the current GHG emissions for e-fuel production in the exemplary export countries Saudi Arabia and Chile are above those of conventional fuels. Scenarios for the production in Germany lead to current GHG emissions of 2.78-3.47 kgCO2-eq/L e-fuel in 2021 as the reference year and 0.064-0.082 kgCO2-eq/L e-fuel in 2050. With a share of 58-96%, according to the respective scenario, the electrolysis is the main determinant of the GHG emissions in the production process. The use of additional renewable energy during the production process in combination with direct air capture (DAC) are the main leverages to reduce GHG emissions

Effiziente Synthese und Rückverstromung von E-Fuels (ESyRE) : techno-ökonomische Analyse Diesel-SOFC-APU ; Teilbericht 1, AP 3.2 im Rahmen des Teilvorhabens Umweltwirkungsanalyse, regulatorische Rahmenbedingungen und Akzeptanz

Der vorliegende Endbericht zu AP 3.2 des Projekts "Effiziente Synthese und Rückverstromung von E-Fuels" (ESyRE) präsentiert die Ergebnisse der techno-ökonomischen Analyse eines mit synthetischem Dieselkraftstoff betriebenen Hilfsstromaggregats (Auxiliary Power Unit, APU) auf Basis einer Festoxid-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC). Die Rückverstromung von synthetischem Dieselkraftstoff in hocheffizienten SOFC-APUs stellt in schwer zu dekarbonisierenden Nischenanwendungen eine interessante und je nach Wirkungsgrad und Marktvolumen auch wirtschaftlich sinnvolle Technologieoption dar. Ein Bedarf an flüssigen Kohlenwasserstoffen wird in speziellen Anwendungsbereichen wie etwa dem Schienenverkehr oder bei Kühlcontainern voraussichtlich auf absehbare Zeit bestehen bleiben. Gleichzeitig ist die Herstellung strombasierter flüssiger Kraftstoffe derzeit mit einem hohen Primärenergieaufwand verbunden (etwa Faktor 5 im Vergleich zur direkten Stromnutzung), sodass ein gezielter und effizienter Einsatz unabdingbar ist. Obwohl sich die Technologie noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet, lassen sich aus den Projektergebnissen klare Grundtendenzen ableiten. So kann perspektivisch durch die Erhöhung der Produktionsmenge von SOFC-APUs eine deutliche Kostenreduktion erreicht werden. Bezogen auf den Anwendungsfall Bahn und im Vergleich zur Beibehaltung des Leerlaufs bei Antriebsmotoren hat die SOFC-APU durchweg positive Effekte. Unter anderem können bei Dieseltriebzügen und Kühlcontainern erhebliche Einsparungen an Kraftstoff und Treibhausgasemissionen erzielt werden

Effiziente Synthese und Rückverstromung von E-Fuels (ESyRE) : Umweltwirkungsanalyse ; Teilbericht 2, AP 3.3 im Rahmen des Teilvorhabens Umweltwirkungsanalyse, regulatorische Rahmenbedingungen und Akzeptanz

Der vorliegende Endbericht zu AP 3.3 des Projekts "Effiziente Synthese und Rückverstromung von E-Fuels" (ESyRE) präsentiert die Ergebnisse der Umweltwirkungsanalyse für die Herstellung von synthetischem Diesel und dessen Einsatz in einer Auxiliary Power Unit (APU) auf Basis einer Festoxid-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC). Flüssige Kohlenwasserstoffe sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte und guten Transport- und Lagerfähigkeit als Kraftstoffe in energieintensiven Anwendungen wie dem Schwerlast- und Flugverkehr bisher unverzichtbar. Synthetische Kraftstoffe bieten, obwohl verlustbehaftet, die Möglichkeit, einen Teil der regenerativen Stromerzeugung zeitversetzt zu nutzen. Sie werden im untersuchten Fall über die Fischer-Tropsch-Synthese aus Synthesegas (CO und H2) hergestellt, das zuvor in der Hochtemperatur-Co-Elektrolyse aus Kohlendioxid und Wasserdampf erzeugt wurde. Diese Kombination ist innovativ und bietet ein großes Effizienzpotenzial. Zudem sind in Nischenanwendungen auch hocheffiziente SOFC-APUs eine vielversprechende Lösung für die Rückverstromung von synthetischem Dieselkraftstoff. Die Herstellung klimaneutraler synthetischer Kraftstoffe erfordert jedoch große Mengen zusätzlichen regenerativen Stroms, was einen massiven Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung notwendig macht. In Deutschland reichen die Erzeugungspotenziale hierfür auf absehbare Zeit nicht aus, insbesondere angesichts der Akzeptanzprobleme neuer Stromerzeugungsanlagen in der Bevölkerung. Zudem müssen Elektrolyse- und Synthesekapazitäten sowie eine CO2-Transportinfrastruktur geschaffen werden. Vor diesem Hintergrund werden in diesem Bericht die Umweltwirkungen der Herstellung von E-Fuels im In- und Ausland sowie der Transport nach und die Nutzung in Deutschland betrachtet. Das Einsparpotenzial synthetischer Kraftstoffe hinsichtlich der Treibhausgasemissionen kann mindestens 60 % gegenüber erdölbasierten Kraftstoffen betragen. Bereits heute existieren demnach mögliche Bereitstellungspfade für Fischer-Tropsch-Kraftstoffe, die geringere Treibhausgasemissionen aufweisen als fossile Otto- und Dieselkraftstoffe. Die verbleibenden Emissionen stammen hauptsächlich aus den Vorketten der Stromerzeugungsanlagen für die Elektrolyse und die CO2-Abtrennung, während Bau und Betrieb der Syntheseanlage selbst nur einen geringen Anteil an der Klimawirkung haben

Exploring a quantification method of the whole school approach with regard to climate action

The Whole School Approach (WSA) is a concept aimed at holistically shaping educational institutions in the context of education for sustainable development (ESD), encompassing all aspects of the school environment. The focus is not only on the curriculum and teaching methods but also on creating a conducive learning environment, involving all school activities and facilities. A central element is the inclusion of the entire school community, including teachers, students, parents, custodians, canteen staff, and external partners. The concept has been established for many years and serves as a guiding principle in a number of schools. However, there is a lack of a method to quantify the success of implementing the WSA. This paper provides a basis for discussion to operationalise the WSA. For this purpose, a new approach was developed that includes the involvement of different actors and the implementation of specific climate protection measures (in teaching, energy saving measures in schools, promotion of renewable energies). The index score we developed is based on the allocation of evaluation points, which are useful for operationalising the WSA. Points are assigned in a clearly structured approach to make the results comparable. This new approach was tested with 12 German schools participating in the Schools4Future project (www.schools4future.de), confirming that the more diverse groups of stakeholders are involved, the more effective climate protection measures are implemented. However, it was also observed that key actors (especially students, teachers) can be largely responsible for a successful implementation of climate action measures