On the Exploration of German Mitigation Scenarios ; Über die Exploration von Klimaschutzszenarien für Deutschland
Die maßgebliche Reduktion von Treibhausgasemissionen zur Vermeidung von gefährlichen anthropogenen Störungen des Klimasystems stellt eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar. Deutschland wird bei seinem Bestreben als hochindustrialisiertes Land sein volkswirtschaftliches Wachstum von CO2 Emissionen zu entkoppeln von der Weltgemeinschaft aufmerksam verfolgt. Auf Grund der komplexen Herausforderung die die Transformation des deutschen Energiesystems darstellt, besteht seitens der politischen Akteure eine Nachfrage nach langfristigen, modellbasierten Klimaschutzszenarien. Allerdings leiden existierende Klimaschutzszenarien unter schwerwiegenden methodologischen Limitationen und sind zudem sehr intransparent bezüglich ihrer impliziten normativen Annahmen. Dies lässt sich nicht mit der guten Prinzipien von wissenschaftlicher Politikberatung vereinen. Daher ist das Leitthema dieser Dissertation zu explorieren wie implizite normative Abwägungen in modellbasieren Klimaschutzszenarien explizit gemacht werden können. Der erste Teil dieser Dissertation führt eine Explorationsforschung durch, die die heutigen Limitationen von Klimaschutzszenarien zu überwinden intendiert indem ein kollaborativer Prozess zur Definition und Evaluation von Klimaschutzszenarien angewandt wird welcher zivilgesellschaftliche Stakeholder einbindet. Mittels eines analytisch-deliberativen Ansatzes zur Partizipation gestalten zivil-gesellschaftliche Stakeholder aus dem Transport- und Elektrizitätssektor die Definition der Rahmenbedingung für das hybride Ökonomie-Energie Modell REMIND-D und evaluieren die daraus resultierenden Szenarien bezüglich ihrer Plausibilität und sozio-politischer Implikationen. Die entwickelten Klimaschutzszenarien erreichen eine Minderung der CO2 Emissionen von 85% im Jahr 2050 gegenüber 1990. Jedoch zeigt sich bei der Evaluation der Szenarien, dass die technologischen Lösungen zur Vermeidung von CO2 Emissionen wie sie das Modell vorschlägt signifikante gesellschaftliche und politische Implikationen zur Folge hat, welche sich als mindestens so große Herausforderung wie die rein ingenieurstechnischen Aspekte von kohlenstoffarmen Technologien darstellen. Diese Einsichten unterstrichen die Wichtigkeit die Vermeidung von energiebedingten CO2 Emissionen als sozio-technische Transition die in einen politischen Kontext eingebettet ist zu begreifen. Der zweite Teil dieser Dissertation exploriert alternative Klimaschutzszenarien um zu identifizieren welche Energiestrategien zur Transformation des deutschen Elektrizitätssektors hin zu hohen Anteilen von erneuerbaren Energien (EE) sie verkörpern und unter welchen Prämissen sie realisierbar sind. Es wird eine komparative Meta-Analyse von zehn modellbasierten Klimaschutzszenarien durchgeführt, welche sechs aktuellen Publikationen entnommen sind, einschließlich der Szenarien aus dem ersten Teil dieser Dissertation. Die Szenarien lassen sich in drei Gruppen einteilen, die die grundsätzlichen Optionen zur Erhöhung des Anteils von EE im Stromsektor (Erhöhung der inländischen EE-Produktion, Reduktion der Nachfrage durch Energieeffizienzmaßnahmen, Import von EE-Strom) in unterschiedlichen Maßen ausschöpfen. Es werden substanzielle Hürden zur Implementierung der Energiestrategien identifiziert die sich auf Verhaltensweisen, Institutionen und ingenieurstechnische Aspekte beziehen. Bei der Erforschung der Gründe warum sich die Projektionen der Szenarien unterscheiden stellt sich heraus, dass diese in vielen Fällen auf Expertenurteilen beruhen anstatt aus numerischer Modellierung zu resultieren. Diese sind mit normativen Werturteilen verbunden und müssen in zukünftiger Forschung expliziter gemacht werden. Zusammenfassend zeigt diese Dissertation in einer Explorationsforschung, dass die Verwirklichung eines kollaborativen Prozesses zur Definition und Evaluation von Klimaschutzszenarien, als Mittel um normative Abwägungen in modellbasierten Klimaschutzszenarien explizit zu adressieren, in geringer Größenordnung und mit limitiertem Umfang möglich ist. Daher ist die primäre Botschaft für zukünftige Forschung, dass solch ein partizipativer Prozess in Form eines umfangreicheren "Assessments" von deutschen Klimaschutzszenarien wiederholt werden sollte, welches verbesserter partizipativer Methoden bedarf um die Transaktionskosten im Rahmen zu halten. Es empfiehlt sich dafür auf die elaborierten Methoden zurückzugreifen die in der Literatur über "Inclusive Risk Governance" entwickelt worden sind, die sich extensiv mit den Fragen beschäftigt wer in einen Diskurs einbezogen werden soll, aus welchen Gründen und mittels welcher Methoden. ; The decisive mitigation of greenhouse gas emissions in order to avoid dangerous anthropogenic interference with the global climate system constitutes one of the greatest challenges of the 21st century. Germany is being observed by the global community on its unprecedented quest for decoupling a highly industrialized country's economy from CO2 emissions and has ambitious long-term mitigation targets. Due to the complex challenge of transforming Germany's energy system, political actors frequently demand scientific expertise in the form of long-term, model-based mitigation scenarios. However, existing mitigation scenarios for Germany suffer from severe methodological shortcomings and are highly intransparent on their implicit normative assumptions. This is not reconcilable with the good principles for the science-policy interface. Thus, the guiding theme of this thesis is to explore how implicit normative considerations in model-based mitigation scenarios can be made explicit. The first part of this thesis conducts an exploratory research that intends to overcome the current limitations in model-based mitigation scenario development by applying a collaborative scenario definition and evaluation process engaging civil society stakeholders. Taking an analytical-deliberative approach to participation, civil society stakeholders from the transport and electricity sector frame the definition of boundary conditions for the hybrid energy-economy model REMIND-D and evaluated the resulting scenarios with regard to plausibility and socio-political implications. The developed mitigation scenarios for Germany achieve 85% CO2 emission reduction in 2050 relative to 1990. However, the scenario evaluation unravels that the technological solutions to the mitigation problem proposed by the model give rise to significant societal and political implications that deem at least as challenging as the mere engineering aspects of low-carbon technologies. These insights underline the importance of comprehending mitigation of energy-related CO2 emissions as a socio-technical transition embedded in a political context. The second part of this thesis explores alternative German mitigation scenarios for identifying what kinds of energy strategies for transforming the German electricity sector towards high shares of renewable electricity generation (RES-E) they embody and under which premises they are viable. It performs a comparative meta-analysis of ten model-based mitigation scenarios from six recent publications, including those developed in the first part of the thesis. The scenarios group into three different energy strategies that exploit the basic options of increasing RES-E shares (domestic RES-E production, energy efficiency improvements and RES-E imports) to a different extent. Substantial behavioral, institutional and engineering barriers to implementation that apply to all suggested energy strategies are identified. Upon investigating the reasons why the different scenario projections diverge, it turns out that they are in many cases based on expert judgments rather than resulting from numerical modeling. These involve normative judgments and need to be made more explicit in future research. In sum, this thesis reveals in exploratory research that the realization of a collaborative mitigation scenario definition and evaluation process, as a means to address normative considerations in model-based mitigation scenarios explicitly, is possible in small scale and scope. Hence, the primary message for future research is that such a participatory process should be repeated in the form of a more comprehensive assessment of German mitigation scenarios, which requires refined participatory methods so as to keep transaction costs within boundaries. It is commendable to adapt the elaborated methods developed in the literature on inclusive risk governance, which extensively deals with the questions of whom to include in a discourse, for what reasons and by means of which methods.
