Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy
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Smart circular economy as a service business model : an activity system framework and research agenda
Full text linkThe circular economy is a new sustainability paradigm and a major driver of innovation in industrial firms. Digital servitization, enabled through smart products and their embeddedness in Internet of Things networks, represents a significant lever to generate product life cycle information and achieve collaboration between actors in the value cycle. Empirical studies on how product-service system business models enable smart circularity are bourgeoning, but a gap exists regarding their microfoundations. Against this background, we adopt an activity system perspective to explore boundary-spanning and interdependent business model activities. We conducted a qualitative interview study in business-to-business industries, from which we derived a funnel framework of smart circular systems (SCS) that spans three layers of the activity system. This contributes to theory in three ways: First, we identify 20 distinct microlevel activities. Second, we explain their interdependencies by classifying them based on the product life cycle into smart use, smart circular, and cross-strategy activity sets. We also order these activity sets by their data transaction frequency, environmental and economic value, and a firm's typical learning pathway, as well as link them back into circular product design. Third, we highlight increasing servitization to develop the activity system across multiple circular activity sets. Managers can use the funnel as a template to drive circular business models on multiple levels, from adopting individual activities to redesigning the entire activity system
Klimaschutz-Szenarien versus Realität : wo ist Beschleunigung und wie kann sie gelingen?
Full text link"Die Energiewende mit Forschung beschleunigen" ist das Motto der FVEE-Jahrestagung 2024. Doch was bedeutet "Beschleunigung" im Kontext der Energiesystemtransformation? Was genau muss beschleunigt werden und in welchem Ausmaß?
Um sich dieser Fragestellung zu nähern, lohnt ein Blick in verschiedene Szenariostudien, die auf Basis unterschiedlicher Modelle Wege zur Erreichung von Klimazielen aufzeigen. In Deutschland gibt es mittlerweile eine rege Szenarienlandschaft: Unterschiedliche Forschungseinrichtungen entwickeln regelmäßig im Auftrag von Ministerien, Verbänden, NGOs oder Think-Tanks mithilfe verschiedener Modelle eine Bandbreite an Klimaschutzszenarien.
Die Ergebnisse eines jeden Szenarios sind auch bedingt durch die verwendete Datenbasis, getroffene Annahmen, Zielsetzungen und der Art und Funktionsweise des gewählten Modells. Die Ergebnisse eines einzelnen Szenarios wären daher allein keine angemessene Grundlage, um die notwendige Entwicklung der nächsten Jahre und das daraus abzuleitende Ausmaß der Beschleunigung zu bestimmen.
Zur Beantwortung unserer Fragestellung eignet sich eine Szenario-Metaanalyse, bei der ausgewählte sektorale Kenngrößen aus mehreren Szenarien mit ähnlichem Ambitionsniveau vergleichend analysiert werden. Indem die Bandbreite zielerreichender Entwicklungen über einzelne Szenarien, Studien und Modelle hinweg betrachtet und mit der tatsächlichen Entwicklung der vergangenen Jahre verglichen wird, wird die Dimension der für eine Zielerreichung notwendigen Beschleunigung deutlich
Möglichkeiten und Grenzen der Bewertung von Klimaschutzmaßnahmen auf Bundesländer-Ebene (BeKlimBu) : Forschungsvorhaben, Abschlussbericht
Full text linkMehrere Bundesländer haben sich in den letzten Jahren - zum Teil in Form von Klimaschutzgesetzen - konkrete Klimaschutzziele gesetzt, die eine deutliche Minderung der Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2030 und vielfach auch Klimaneutralität bis 2045 - teils auch früher - als Ziele festschreiben. Eine erfolgreiche Umsetzung dieser Klimaschutzziele kann jedoch nur gelingen, wenn in den jeweiligen Bundesländern eine kontinuierliche Überprüfung der Fortschritte und insbesondere der Wirksamkeit eigener Klimaschutzmaßnahmen erfolgt. Eine solche regelmäßige Überprüfung ermöglicht, bei Bedarf bestehende Maßnahmen anzupassen und rechtzeitig neue Maßnahmen zu erlassen, um die Erreichung der Ziele sicherzustellen.
Allerdings zeigen Erfahrungen aus den letzten Jahren, dass sich die Wirkung von Klimaschutzmaßnahmen insbesondere auf der Ebene der Bundesländer kaum robust quantifizieren lässt. Ein Grund dafür ist die "Sandwich-Position" der Bundesländer, die zu komplexen und teils unklaren Wechselwirkungen zwischen eigenen klimapolitischen Maßnahmen und solchen von Bund und EU einerseits sowie Kommunen andererseits führt. Der Impact der meisten klimapolitischen Maßnahmen lässt sich daher nicht eindeutig den unterschiedlichen Ebenen zuordnen.
Daher stellt sich die Frage, wie die Umsetzung der Klimaschutzziele der Länder dennoch begleitet, die Zielsicherheit erhöht und zugleich der dafür erforderliche Aufwand begrenzt werden können. Die Möglichkeiten und Grenzen, Klimaschutzmaßnahmen auf Ebene der Bundesländer zielführend zu erheben, zentral zu erfassen und durch externen Sachverstand zu bewerten, wurden in dem Forschungsvorhaben BeKlimBu näher untersucht. Dabei wurden ähnliche Prozesse in anderen Bundesländern sowie auf Bundesebene berücksichtigt. Als Hypothese wurde im Rahmen des Projekts angenommen, dass eine Strukturierung der Landes-Klimaschutzpolitik in Handlungsfelder und Pfade ein sinnvolles Mittel ist, um klimapolitische Maßnahmen auf Landesebene strukturiert darzustellen und bewertbar zu machen.
In dem Forschungsvorhaben wurden die beiden folgenden Hauptforschungsfragen analysiert und beantwortet:
Wie kann die Bewertung landespolitischer Klimaschutzmaßnahmen, beispielsweise durch einen unabhängigen Sachverständigenrat, auf Grundlage von Pfaden ermöglicht werden, die von den Landesregierungen für zentrale Handlungsfelder des Klimaschutzes erarbeitet werden?
Wie kann ein System zur Darstellung von Klimaschutzmaßnahmen aussehen, das einem Sachverständigenrat hinreichende, verständliche und übersichtliche Informationen bereitstellt und ermöglicht, eine unabhängige und sachkundige Bewertung vorzunehmen?
Der Forschungsbericht fasst die wesentlichen Erkenntnisse zu den Forschungsfragen zusammen und trifft Schlussfolgerungen für die Ausgestaltung eines Erfassungs- und Bewertungssystems von Klimaschutzpolitik auf Landesebene
Transformative Strukturpolitik in NRW : Ergebnisse des Forschungsprojekts "Konzeptionelle Ansätze einer transformativen Strukturpolitik zur Stärkung der regionalen Umweltwirtschaft in NRW" ; Abschlussbericht
Full text linkNordrhein-Westfalen kann auf langjährige Erfahrungen mit dem Strukturwandel aufbauen. Die heute notwendige Geschwindigkeit und Qualität des Wandels stellen aber noch einmal eine neue Herausforderung dar, um die vielen sozialen, ökologischen und ökonomischen Trends aufgreifen und Krisen bewältigen zu können. Daher braucht es einen neuen, transformativen Ansatz für Strukturpolitik - gerade auf regionaler Ebene. Forschende des Wuppertal Instituts, der Neuen Effizienz und der HafenCity Universität Hamburg legen mit dem vorliegenden Bericht ein praxisnahes Konzept für eine zukunftsgerichtete Strukturpolitik in NRW vor. Das Konzept mit seinen konkreten, regionalspezifischen Maßnahmen kann den Weg für einen sozial-ökologischen Wandel ebnen
Environmental assessment of urban sharing
No full textThis dissertation addresses the environmental assessment of urban sharing within the framework of the circular economy. In response to severe environmental degradation and the growing urgency for sustainable consumption and production patterns, this work proposes an innovative approach for environmental assessments, combining life cycle assessment (LCA) with theories of social practice. Urban sharing is utilized as a case for reducing resource demand while fostering societal well-being.Urban sharing is conceptualized here as a social innovation embedded in urban environments, with the potential to reshape material flows and societal relationships. Unlike the more commercially driven sharing economy, urban sharing prioritizes community engagement, sustainability, and sufficiency by encouraging social practices that reduce the need for new goods and services. The dissertation argues that, when properly approached, ur-ban sharing could contribute to the transition from a linear to a circular economy. The methodological foundation of this work is built on the integration of social practice theory into LCA, allowing for a more nuanced and comprehensive assessment of how consumption patterns drive environmental impacts. Social practices - routine actions like mobility, food consumption, or community activities - are treated as bundles of meanings, competences, and materials that organize everyday life. By assessing these practices, the research introduces a new LCA framework capable of capturing the environmental potential of transformative social phenomena like urban sharing. The dissertation is structured around three key publications that develop and test this new framework. The first provides a theoretical discussion of LCA's limitations in addressing transformative change and proposes the social practice-based LCA as an alternative. The second explores how urban sharing is embedded in daily life, using empirical research to reveal the social and material contexts in which these practices operate. The third quantifies the environmental impacts of urban sharing activities, applying the newly developed framework to assess their potential for environmental sustainability.The findings suggest that urban sharing holds significant environmental potential, particularly in reducing material consumption and fostering sustainable lifestyles. However, the research also highlights the importance of embedding environmental assessments in their social contexts to accurately reflect the complexities of human action and societal change. This approach can better inform decision-makers about the pathways toward more sustainable consumption systems.The dissertation concludes that integrating social practice theory with LCA provides a robust methodological framework for assessing sustainability interventions. By focusing on the practices that drive consumption and environmental impacts, this research offers new insights into how transformative change can be supported and accelerated in the pursuit of a circular economy
Smart City - Opening Black Boxes
No full textWeltweit nennen sich Städte Smart Cities und mit diesen werden häufig Möglichkeiten für die Förderung nachhaltiger Entwicklung verbunden. Zwischen verschiedenen Akteuren aus Wissenschaft, Praxis und Wirtschaft, gibt es dabei zwar große Einigkeit über die Bedeutung von Smart Cities, nicht aber über die inhaltliche Ausgestaltung. Diese bewegt sich im Spannungsfeld zwischen Transformationsherausforderungen hinsichtlich des Klima-, Ressourcen-, und Umweltschutzes und damit dem Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung auf der einen und technologischen Erwartungen auf der anderen Seite. Seitens der Wissenschaft ist Smart City bisher häufig fragmentiert untersucht, normativ und konzeptionell bewertet und wenig praxisnah analysiert. Für den Ausgestaltungsprozess zur Smart City liefert der wissenschaftliche Diskurs bislang kaum prozessorientierte Analysen bestehender Smart Cities. Sie werden primär vor dem Hintergrund ihrer technologischen Möglichkeiten in Einzelprojekten untersucht, anstatt an den thematischen Schnittstellen im Prozess sowie zwischen den unterschiedlichen Interessenslagen von Wissenschaft, Wirtschaft, Politik, Verwaltung sowie der Bürgerschaft. Die im Rahmen der vorliegenden Dissertation vorgenommene Untersuchung setzt dort an, wo bisher Forschungsdefizite bestehen: in der prozessorientierten Betrachtung bestehender Smart Cities. Ziel ist es, ein tiefergehendes Verständnis dafür zu schaffen, wie Smart Cities entstehen, wie die Städte den Prozess zur Smart City gestalten und welche Bedeutung die nachhaltige Entwicklung in diesem Prozess hat. Dazu wird die Methodik der Innovationsbiographien verwendet, erstmalig für die Untersuchung von Smart Cities. Mit dieser qualitativ empirischen Analyse wird anhand von zwei Fallstudien (Smart City Wien und das Smart City Modellvorhaben "5 für Südwestfalen") untersucht, wie ausgewählte Städte ihren Prozess zur Smart City gestalten, welche Motive dahinterstecken, welche Akteure involviert sind und welche Bedeutung die nachhaltige Entwicklung in diesem Prozess hat. Mit dieser Methode können Prozesse zur Smart City nachgezeichnet werden und aufzeigen, wie und warum ausgewählte Städte zur Smart City werden. Die Übertragung und Anwendung dieser innovationsbiographischen Methode bilden den empirischen Kern der kumulativ entstandenen Dissertation. In Untersuchungen anhand von zwei Fallstudien wird die Übertragung erprobt und ein Blick hinter die Kulissen von Smart City-Prozessen geworfen.
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass eine prozessbezogene Analysemethode, wie die der Innovationsbiographien, geeignet ist, um zu analysieren, wie Smart Cities entstehen und warum Städte zu Smart Cities werden. Inhaltlich zeigt sich dabei, dass bei den beteiligten Akteuren der untersuchten Fallstudien ein deutliches Bewusstsein für die nachhaltige Entwicklung besteht und ein hohes Bestreben dazu, die politisch gesetzten Ziele dahingehend zu erreichen. Dieses Bewusstsein mündet in den untersuchten Städten der beiden Fallstudien in der Praxis in Smart City-Narrative, die über technologische urbane Einzelinnovationen hinausgehen und sich ganzheitlich an den Zielen der nachhaltigen Entwicklung orientieren. In themenübergreifenden Smart City-Strategien werden städtische und nachhaltige Entwicklungsziele auf strategischer Ebene vereint und so die nachhaltige Entwicklung adressiert. Die der zweiten Fallstudie verdeutlicht zudem die Relevanz interkommunaler Zusammenarbeit und die Bedeutung von institutionalisiertem Wissensmanagement für die Diffusion von Smart City über die untersuchten Smart Cities hinaus.
Die zentralen Ergebnisse dieser Dissertation sind in vier aufeinander aufbauenden Artikeln in den Jahren 2021-2022 publiziert worden. Sie verweisen auf die Rolle der Prozesse zur Smart City, deren Narrative sowie die Bedeutung der nachhaltigen Entwicklung und der im Prozess beteiligten Akteure sowie mögliche Schnittstellen. Die vorliegende Rahmenschrift ergänzt die Ergebnisse der veröffentlichen Artikel, erfasst sie in einer Gesamtargumentation und gibt aus den empirischen Ergebnissen abgeleitete Implikationen für die Wissenschaft und Praxis
Country risk impacts on export costs of green hydrogen and its synthetic downstream products from the Middle East and North Africa
Full text linkGreen hydrogen, produced from renewable energy sources such as wind and solar, is increasingly recognized as a critical enabler of the global energy transition and the decarbonization of industrial and transport sectors. The successful adoption of green hydrogen and its derivatives is closely linked to production costs, which can vary substantially between countries, depending not only on resource potential but also on country-specific financing conditions. These differences arise from country-specific risk factors that affect the costs of capital, ultimately influencing investment decisions. However, comprehensive assessments that integrate these risks with future cost projections for renewable energy, green hydrogen, and its synthetic downstream products are lacking. Using the Middle East and North Africa (MENA) as an example, this study introduces a novel approach that allows to incorporate mainly qualitative country-specific investment risks into quantitative analyses such as cost-potential and energy modelling. Our methodology calculates weighted average costs of capital (WACC) for 17 MENA countries under different risk scenarios, providing a more nuanced assessment compared to traditional models that use uniform cost of capital assumptions. The results indicate significant variations in WACC, such as between 4.67% in the United Arab Emirates and 24.84% in Yemen or Syria in the business-as-usual scenario. The incorporation of country-specific capital cost scenarios in quantitative analysis is demonstrated by modelling the cost-potential of Fischer-Tropsch (FT) fuels. The results show that country-specific investment risks significantly impact costs. For instance, by 2050, the starting LCOFs in high-risk scenarios can be up to 180% higher than in lower-risk contexts. This underlines that while renewable energy potential and its cost are important, it are the country-specific risk factors—captured through WACC - that have a greater influence in determining the competitiveness of exports and, consequently, the overall development of the renewable energy, green hydrogen and synthetic fuel sectors
Kreislaufwirtschaft mit dem "Digitalen Produktpass" für Verbraucher*innen gestalten : Anforderungen und politische Herausforderungen aus Sicht von Wirtschaft und Verbraucher*innen ; Werkstattbericht an den SVRV
Full text linkDer Digitale Produktpass (DPP) ist ein zentrales Element der Umsetzung der europäischen Kreislaufwirtschaftsstrategie (Circular Economy Action Plan, kurz CEAP) und soll gemäß dem Vorschlag zur EU-Verordnung zum Ökodesign für nachhaltige Produkte europaweit eingeführt werden. Der SVRV hat seine Mitglieder Philipp Andree und Christa Liedtke in Kooperation mit Klimaschutz-Unternehmen, Wuppertal Institut und Universität Kassel beauftragt hinsichtlich der Entwicklungen zum DPP explorative Web-Seminare aus zwei Perspektiven durchzuführen: Unternehmens- und Verbraucher*innensicht. Ziel war es, die Herausforderungen und auftretenden Problemlagen aus der Sicht beider Perspektiven integriert aufzunehmen. Der Austausch sollte Schnittstellen und Problemlagen identifizieren, die politisches Handeln notwendig machen und auch den Auftrag des SVRV betreffen, den Verbraucher*innenschutz und die Verbraucher*innenforschung zu adressieren. Die Ergebnisse sollten in einem Werkstattbericht an den SVRV kondensiert werden, den die Autor*innen hiermit vorlegen