10 Fragen zur Gestaltung städtischer Energiesysteme

Diese Studie untersucht zehn entscheidende Fragen, welche die aktuellen Herausforderungen, Methoden und zukünftigen Prioritäten bei der Planung und Konzeption städtischer Energiesysteme (Urban Energy Systems, UES) prägen.
September 1, 2025
10 Fragen zur Gestaltung städtischer Energiesysteme

Zunächst befasst sich die Studie mit den lateralen und vertikalen Wechselwirkungen über verschiedene räumliche Skalen, Sektoren und Zeithorizonte hinweg sowie mit den sich wandelnden Anforderungen in den Bereichen Wärme, Kälte, Mobilität und Integration erneuerbarer Energien. Daran anknüpfend analysiert sie kritisch die Möglichkeiten und Grenzen der gängigen Praxis in der Energiesystemmodellierung und beleuchtet Herausforderungen bezüglich Datenbedarf, Systemkomplexität, Skalierbarkeit und Unsicherheitsanalysen. Anschliessend erörtert sie den Energiebedarf von Gebäuden sowie die Modellierung von Gebäudeparks, um hochaufgelöste Analysen für Dekarbonisierungspfade zu liefern und ein effektives Nachfragemanagement (Demand-Side-Management) sowie Speicherlösungen zu unterstützen. Da solche Ansätze datenbasiert sind, wird auch die Rolle der Datenverfügbarkeit und Data Governance bei der UES-Planung durch den Einsatz moderner Technologien wie künstlicher Intelligenz beleuchtet. Zudem ist es wesentlich, über rein digitale Werkzeuge hinauszublicken: Die Studie thematisiert den Einbezug weiter gefasster Umweltdimensionen jenseits von Treibhausgasemissionen in die UES-Planung, um wirklich nachhaltige Wege zu sichern. Darüber hinaus unterstreicht sie die Bedeutung von Governance, regulatorischen Rahmenbedingungen, Geschäftsmodellen und gesellschaftlicher Teilhabe für die erfolgreiche Umsetzung von UES. Schliesslich wird untersucht, wie die Ausgestaltung städtischer Energiesysteme neue urbane Visionen ermöglichen und den besonderen Herausforderungen von Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen im Globalen Süden begegnen kann. Durch die Beantwortung der zehn relevantesten Fragen zur UES-Gestaltung zielt diese Arbeit darauf ab, künftige Schwerpunkte aufzuzeigen und praxisnahe Lösungen für widerstandsfähigere, gerechtere und nachhaltigere urbane Energiezukünfte bereitzustellen.

Lesen Sie den vollständigen Artikel online:

Zehn Fragen zur Gestaltung städtischer Energiesysteme.

B. Koirala, A. Bendiek-Laranjo, M. Biéron, Y.C. Chen, G. Humbert, J. Hunhevicz, R. Mutschler, M. Obrist, E. Romano, N. Vulic, M. Yazdanie, G. Mavromatidis

Building and Environment

2025

DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.113348

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Research Paper Energy & Environmental Science
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Haber–Bosch 2.0 for low-carbon ammonia production: a global techno-economic and environmental assessment

Decentralized ammonia production via electric Haber–Bosch (Haber–Bosch 2.0) could support shipping, chemical manufacturing, and local fertilizer supply chains. Unlike conventional Haber–Bosch systems, Haber–Bosch 2.0 technologies operate at lower pressures (∼30–60 bar) and temperatures (∼400 °C), enabling smaller, modular ammonia systems powered by low-carbon electricity. However, its economic viability and environmental performance under diverse conditions remain unclear. Here, we apply techno-economic and environmental life cycle assessment using a novel, open-source framework to optimally design ∼13 000 grid-connected, hybrid, and off-grid electric Haber–Bosch configurations worldwide. Our results demonstrate that decentralized ammonia production costs are between €740–4100 tNH3−1, which is substantially higher compared to centralized ammonia production (∼300 tNH3−1 historically with recent spikes up to ∼€800 tNH3−1). Hybrid configurations exhibit the lowest costs (€740–2090 tNH3−1), particularly in regions with low grid electricity prices, low capital costs, and/or abundant renewables. However, their GHG emissions vary widely depending on the GHG intensity of the local grid. Off-grid systems exhibit the lowest life cycle GHG emissions (on average 0.70 tCO2-eq. tNH3−1), but demonstrate high costs (more than €1100 tNH3−1), driven by oversized renewables and energy storage media to enable continuous Haber–Bosch operation. Cost parity may be achieved by 2050 through technology learning, especially for hybrid systems (€325 tNH3−1). To realize this potential and secure low-carbon fertilizer supply, policymakers should; (1) accelerate the decarbonization of national power grids, (2) provide early-stage deployment support for flexible, electric Haber–Bosch technologies, and (3) establish clear certification standards for low-carbon ammonia.
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