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    The race between hydrogen and heat pumps for space and water heating: A model-based scenario analysis
    This paper analyses different levels and means of the electrification of space and hot water heating using an explorative modelling approach. The analysis provides guidance to the ongoing discussion on favourable pathways for heating buildings and the role of secondary energy carriers such as hydrogen or synthetic fuels. In total, 12 different scenarios were modelled with decarbonisation pathways until 2050, which cover all 27 member states of the European Union. Two highly detailed optimisation models were combined to cover the building stock and the upstream energy supply sector. The analysis shows that decarbonisation pathways for space and water heating based on large shares of heat pumps have at least 11% lower system costs in 2050 than pathways with large shares of hydrogen or synthetic fuels. This translates into system cost savings of around €70 bn. Heat pumps are cost-efficient in decentralised systems and in centralised district heating systems. Hence, heat pumps should be the favoured option to achieve a cost-optimal solution for heating buildings. Accordingly, the paper makes a novel and significant contribution to understanding suitable and cost-efficient decarbonisation pathways for space and hot water heating via electrification. The results of the paper can provide robust guidance for policymakers.
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    Perception of district heating in Europe: A deep dive into influencing factors and the role of regulation
    To increase the deployment of district heating in line with European targets, there is a need to understand consumer perceptions and the role of regulations. Therefore, this paper focuses on consumer perceptions of district heating and analyses the influencing factors. The analysis uses data from an online survey with 4388 participants from nine European countries. In particular, the paper discusses the impact of socio-demographic factors, attitudes and regulations on the perception of district heating. Statistical analyses show that respondents from Denmark and Sweden have the most positive perception, while respondents from Lithuania and the Netherlands have a less positive perception of district heating. In addition, the results indicate that respondents from countries with no mandatory connection, liberalised price regulation and mainly public ownership seem to have a more positive perception of district heating, higher satisfaction when using district heating and a more positive rating of their heating price than those from countries with mandatory connection, regulated prices and a more mixed ownership structure. Overall, the paper provides a first overview of possible factors influencing the perception of district heating and indicates that the mix of appropriate regulations and, in particular, their combined impact, could play an important role in perception.
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    # 6_Wasserstofftransport - Ein Henne-Ei-Problem?
    Mario ist Professor an der BTU und befasst sich als Leiter der Fraunhofer Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie mit der Rolle von Wasserstoff im Energiesystem. Dabei untersucht er, wie wir Wasserstoff in der Zukunft in hohen Mengen in unterschiedlichen chemischen oder physikalischen Zuständen über kurze und lange Distanzen transportieren und importieren können. Da die Errichtung von Transportinfrastrukturen jedoch eine gewisse Wasserstoffnachfrage und -dargebot voraussetzen, muss er diese Bereiche mitdenken. Sollen wir zuerst die Wasserstoffproduktion, die Wasserstoffabnahmeanlagen oder gar die Infrastrukturen errichten? Und wie soll nun der grüne Wasserstoff nach Deutschland kommen? Hört rein bei einer spannenden Folge, in der wir das Henne-Ei-Problem zu Wasserstoff diskutieren.
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    The landlord-tenant dilemma: Distributional effects of carbon prices, redistribution and building modernisation policies in the German heating transition
    A carbon price on heating fuels aims to reduce the use of fossil energy in the heating sector. However, it has a greater effect on tenants than on landlords. The heating transition requires adequate building insulation for efficientuse of low-temperature technologies. To encourage this particular kind of investment, German landlords are given the option to apply a modernisation levy of up to 8% on top of rents. Similar to carbon pricing, rent increases cause distributional effects. The net effect of these measures on tenants has not been analysed so far. Using a micro-simulation integrating representative empirical data on tenant households in Germany from KOSMA and the detailed building database TABULA, we analyse direct distributional effects of a carbon price (€55/t and €250/t), a per-capita redistribution of carbon price revenues and the modernisation levy (8% and 2% rent increases). The analysis shows that carbon prices and modernisation levies have strong regressive effects. These can be mitigated by the per-capita redistribution. However, the effect on tenants within a given income decile varies largely due to the diversity of buildings. Thus, when designing and evaluating policies, looking at average effects is not sufficientto assess economic impacts for individual households.
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    Policy frameworks for district heating: A comprehensive overview and analysis of regulations and support measures across Europe
    ( 2023) ; ; ;
    Bürger, Veit
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    Köhler, Benjamin
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    Bacquet, Alexandre
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    Popovski, Eftim
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    Fallahnejad, Mostafa
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    Kranzl, Lukas
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    This paper presents an overview of policy frameworks for district heating (DH) in Europe. We develop a classification for policy aspects addressing DH, comprising regulation of ownership, prices, metering, consumer grid connection, third party access as well as support schemes and carbon taxes. This classification builds on existing literature and expert assessments collected in an online survey and interviews. The relevance of the paper lies in giving a comprehensive picture of the existing policy frameworks for DH in 23 European countries. For the overview, the countries are clustered along assigned categories. It is shown that the policy frameworks for DH can be clustered into five distinguishable groups. While some countries apply very strict regulations in special DH laws, others rely on less regulatory intervention, both with varying degrees of support for DH in place. The different policy frameworks are discussed in the context of the diffusion of DH and the integration of renewable and waste heat in DH. This analysis shows that high shares of DH and high shares of renewable and waste heat in DH can be observed in countries with a high degree of regulation as well as in countries with less regulatory intervention in DH markets.
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    Wissenschaftliche Transformationsstudie zur Dekarbonisierung der Wärmebereitstellung in der Region Hoyerswerda, Weißwasser und Spremberg bis 2050
    ( 2023) ; ; ; ; ;
    Kirbach, Ronny
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    Ruscheinski, Florian
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    Steinbach, Jan
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    Popovski, Eftim
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    Haller, Johannes
    Die Umsetzung des Kohleausstiegs bis zum Jahr 2038 erfordert in den vom Strukturwandel betroffe nen Regionen einen deutlich beschleunigten Dekarbonisierungsprozess, insbesondere im Wärmesek tor. Vor diesem Hintergrund haben sich die Fernwärmeversorger der Städte Hoyerswerda, Spremberg und Weißwasser zusammengeschlossen, um gemeinsam Lösungen für eine umsetzbare, ökolo gische, sozialverträgliche, wirtschaftliche und sichere Energieversorgung in der Region zu ent wickeln. Hierbei werden sie maßgeblich von einem Konsortium unter Leitung der Fraunhofer-Einrich tung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG und unter Mitwirkung des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung ISI, der Tilia GmbH und der IREES GmbH im Rahmen einer wis senschaftlichen Transformationsstudie unterstützt. Mit dieser Studie nimmt das Konsortium eine Vorreiterrolle in Ostdeutschland ein und liefert eine Blau pause für den Dekarbonisierungs- und Transformationsprozess der Wärmeversorgung, die bundesweit übertragbar ist. Im Zuge der Studie wurden zunächst die Rahmenbedingungen für die zukünftige Wärmeversorgung in der Lausitz identifiziert und somit der Lösungsraum für die angestrebte Transformation definiert. Maßgebliche Themen, die in der Betrachtung berücksichtigt wurden, sind beispielsweise die Bevölke rungsentwicklung in der Region, die Entwicklung der Energiepreise und die Verfügbarkeit von Flächen für den Aufbau neuer Anlagentechnik. Weiter wurde der Status Quo der Wärmeversorgung in den drei Städten festgestellt und mit Hilfe von Prognosemodellen die Entwicklung des zukünftigen Wär mebedarfs bis 2050 ermittelt. Gleichermaßen wurden das Vorhandensein lokaler und überregionaler Erneuerbarer Energiequellen und deren Potenzial zur Deckung des zukünftigen Wärmebedarfs unter sucht. Aufbauend auf den grundlegenden Analysen ermittelte das Konsortium sowohl die Potenziale für den Ausbau und die Verdichtung der Wärmenetze in den drei Städten als auch für die Integration erneu erbarer Wärmequellen in die Wärmeversorgung. Mit Hilfe von Optimierungsmethoden wurden Ver sorgungsvarianten entwickelt, die zum einen die Kombination unterschiedlicher Technologien wie Wärmepumpen und Speicher berücksichtigen und gleichermaßen auf geeignete Wärmequellen zu rückgreifen, so dass die Stadtwerke mit Vorliegen der Studienergebnisse über eine solide Planungs grundlage verfügen, die nicht nur aus energetischer, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht Lösungen für eine resiliente Wärmeversorgung liefert. Mit der abschließenden Entwicklung eines gesamtheitlichen Umsetzungsprogrammes stellte das Pro jektkonsortium gemeinsam mit den Stadtwerken einen Fahrplan auf, der als Wegweiser für den Auf bau einer sicheren und bezahlbaren Wärmeversorgung in den drei Lausitzer Städten dient und den Pfad in eine klimaneutrale Zukunft aufzeigt. Mit der Studie ist es gelungen, allgemein anwendbare Methoden für das Vorgehen bei der Umsetzung der Wärmewende zu entwickeln, die auf den überwiegenden Teil aller Städte und Kommunen in Deutschland übertragbar sind.
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    Szenarien für ein klimaneutrales Deutschland
    (Acatech, 2023) ;
    Weidlich, Anke
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    Biermann, Dirk
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    Brown, Tom
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    Burghardt, Célia
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    Erlach, Berit
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    Fuss, Sabine
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    Geden, Oliver
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    Gierds, Jörn
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    Jochem, Patrick
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    Fischedick, Manfred
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    Luderer, Gunnar
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    Schäfer, Mirko
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    Wiese, Frauke
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    Neuhoff, Karsten
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    Wagemann, Kurt
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    Zachmann, Bastian
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    Decarbonization of district heating and deep retrofits of buildings as competing or synergetic strategies for the implementation of the efficiency first principle
    ( 2023)
    Popovski, Eftim
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    This paper discusses the compatibility of district heating (DH) networks with deep retrofits of buildings under various European climate conditions and city typologies. The study analyses five cities with different DH market shares, climate zones, population densities, and transferability potentials. First, we have forecasted population, heated floor area, and share of floor area per construction period until 2050, and then calculated three different heat demand scenarios for varying building refurbishment rates of 1%, 2%, and 3% of the total floor area. Second, future suitable DH regions with min 25 GWh/km2 networks were identified. By applying a bottom-up GIS model, based on the type of city area, number of buildings, street length, and heat density, the DH distribution capital and operation costs were calculated. Lastly, to compare the total cost of heat supply for each scenario, the cost of individual heat per building type was calculated. The results show that even in the scenarios with high refurbishment rates of 3%, high percentage of the built-up areas, between 23% and 68% depending on the city typology, are suitable for DH supply in 2050. The share of DH from the total heat supply varies between 49% and 83%. An increase of the DH price between 14% and 35%, depending on the scenario and case study can be expected due to the reduced heat densities compared to the current ones. Nevertheless, maximizing the DH connection rates in the identified regions leads to lower total cost of heat in almost all the analysed case studies.
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    War in Ukraine: Implications for the European and German strategies for importing hydrogen and synthesis products. Position paper
    (Fraunhofer ISI, 2022-03) ; ;
    Fragoso García, Joshua
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    ; ; ; ; ; ; ; ; ;
    Löschel, Andreas
    ;
    Biesewig, Lars
    ;
    Thiel, Zarah
    ;
    Voglstätter, Christopher
    ;
    Nunez, Almudena
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    Quitzow, Rainer
    ;
    Kunze, Robert
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    Stamm, Andreas
    ;
    Strohmaier, Rita
    ;
    Lorych, Ludger
    Russia’s war of aggression against Ukraine has led many to question the formerly held certainty that close trade relations result in a stable energy supply. Hydrogen, which is expected to play an important role in the future, is particularly affected by this. Against this background, among other things, this position paper addresses new approaches to assessing partner countries for hydrogen imports, the development of import costs, and the potential for hydrogen production in the EU. The paper also addresses the future economic development of Ukraine through the production and transportation of hydrogen.