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Strassenbeleuchtung und Werbung mit Photovoltaik

Zielsetzung: In Zusammenarbeit mit den Stadtwerken Duesseldorf AG sollte eine neuartige PV-Strassenlampe entwickelt werden, die im Gegensatz zu den z Zt auf dem Markt befindlichen PV-Strassenlampen allen gesetzlichen Anforderungen an eine Innenstadtbeleuchtung genuegt. Durch ein ansprechendes Design sowie die Integration eines Schaukastens, der die Moeglichkeit zu Einnahmen aus Vermietung von Werbeflaeche bietet, sollte die Lampe die Moeglichkeit bieten, an exponierten Standorten die vielfaeltigen Anwendungsmoeglichkeiten der Photovoltaik zu demonstrieren. Neben den technischen Aspekten ist der Kostenvergleich mit einer konventionellen Lampe sowie eine Kostenanalyse unter verschiedenen Randbedingungen Ziel der Arbeiten. Arbeitsprogramm: Das Arbeitsprogramm umfasst Auslegung, Konstruktion, Bau und mindestens einjaehrige messtechnische Erfassung mit evtl daraus resultierenden Verbesserungen.

Zumutung oder Chance? Suffizienz als Naturschutzstrategie und als Beitrag zur sozial-ökologischen Transformation

Die Verschlechterung des Zustands von Natur und Landschaft sowie der Verlust der biologischen Vielfalt werden maßgeblich durch menschliche Nutzungen und gesellschaftliche Lebensweisen verursacht. Um Landschaft und Natur langfristig zu schützen, ist daher eine sozial-ökologische Transformation notwendig, die tiefgreifende Veränderungen der Lebens- und Wirtschaftsweisen einschließt. Eine zentrale Rolle spielt dabei Suffizienz, eine Strategie zur absoluten Reduzierung des Verbrauchs natürlicher Ressourcen, um innerhalb der planetaren Grenzen zu bleiben und gleichzeitig allen Menschen den Zugang zu den für ihr Leben notwendigen Ressourcen zu ermöglichen. Die Notwendigkeit von Suffizienz wird anhand der Energiewende und der Flächennutzung verdeutlicht: Auch die Energiewende, verstanden als Umstieg auf erneuerbare Energien, kann - ohne ihre zwingende Notwendigkeit bestreiten zu wollen - mit erheblichen negativen Umwelt- und sozialen Folgen verbunden sein, sei es durch den Bau und Betrieb von Anlagen oder die erforderliche Rohstoffgewinnung. Suffizienz, d. h. die Reduzierung des Energieverbrauchs, muss daher neben Energieeffizienz und Umstieg auf erneuerbare Energien zu einem weiteren zentralen Element der Energiewende werden. In Bezug auf Flächennutzung ist Suffizienz erforderlich, da nur so Flächenkonkurrenzen vermindert und zugleich ausreichend Flächen zur Erhaltung biologischer Vielfalt gesichert werden können. Trotz der dargelegten Relevanz wird Suffizienz im Naturschutz bislang wenig beachtet. Als mögliche Ansatzpunkte für die Integration von Suffizienz in den Naturschutz werden die Planungsinstrumente der Raumordnung und Umweltprüfungen sowie die Entwicklung von "Suffizienzkorridoren" diskutiert. Da Suffizienz und eine sozial-ökologische Transformation mit weitreichenden Veränderungen unserer Lebensweise verbunden sind, treffen sie auf erhebliche Widerstände und stellen eine kulturelle Herausforderung dar, die nur im Rahmen einer umfassenden gesellschaftlichen Diskussion bewältigt werden kann.

Indikator: Nationaler Wohlfahrtsindex

<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><ul><li>Das Bruttoinlandsprodukt (BIP) ist ein Maß für die Wirtschaftsleistung einer Volkswirtschaft. Es spiegelt jedoch nicht die gesellschaftliche Wohlfahrt wider.</li><li>Der Nationale Wohlfahrtsindex (NWI) berücksichtigt insgesamt 21 wohlfahrtsstiftende und wohlfahrtsmindernde Aktivitäten.</li><li>Der NWI zeigt einen anderen Verlauf als das BIP. Er schwankt phasenweise. In den letzten Jahren ist ein Zuwachs erkennbar.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><p>Das BIP bildet die wirtschaftliche Leistung einer Volkswirtschaft ab und ist als international vergleichbare statistische Kenngröße anerkannt. Jedoch ist das BIP alleine als Maß für die gesellschaftliche Wohlfahrt nicht geeignet. Wichtige Kritikpunkte sind: Das BIP berücksichtigt nicht die Verteilung des Einkommens sowie ehrenamtliche Tätigkeiten und Hausarbeit. Das BIP erfasst keine Folgekosten durch Umweltschäden. Eine Verringerung des Naturkapitals wird daher nicht abgebildet. Sogenannte Defensivausgaben zur Bekämpfung von Kriminalität, Drogenkonsum oder die Folgekosten von Verkehrsunfällen oder Naturkatastrophen wirken sich tendenziell sogar positiv auf das BIP aus.</p><p>Mit dem NWI wurde ein ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ entwickelt, der diese Kritikpunkte berücksichtigt. Ausgehend von den Konsumausgaben enthält der NWI Zu- und Abschläge, je nachdem ob es sich um wohlfahrtssteigernde oder wohlfahrtsmindernde Kategorien handelt. Zunehmende Ungleichverteilung verringert den Wert des Index. Umweltkosten und Verbrauch nicht erneuerbarer Ressourcen sind Beispiele für negative Kategorien, Ehrenamt und Hausarbeit für positive Kategorien. Der NWI kommt auch in den Bundesländern zunehmend zum Einsatz.</p><p>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><p>Die Entwicklung des NWI seit 1991 zeigt unterschiedliche Phasen. Bis 1999 ist parallel zum BIP eine kontinuierliche Steigerung zu beobachten. Danach zeigt sich eine Schere: Während das BIP weiter steigt, sinkt der NWI. Ursache war vor allem die zunehmende Einkommensungleichheit. Von 2005 bis 2013 zeigten sich kaum Schwankungen beim Wohlfahrtsindex. Ab 2014 entwickelte sich der NWI positiv. Die Konsumausgaben stiegen, die Ungleichheit stagnierte und die Umweltkosten nahmen leicht ab. Im Pandemiejahr sind jedoch sowohl das BIP als auch der NWI abrupt gefallen. Während sich das BIP 2021 erholte, sorgte insbesondere die Flutkatastrophe an Ahr und Erft für ein weiteres Absinken des NWI. 2022 kam es zu einem starken Anstieg, durch die ansteigenden Konsumausgaben (auch wegen der Entlastungspakete), durch Energieeinsparungen und geringere Schäden durch Naturkatastrophen im Vergleich zum Vorjahr.</p><p>In 2023 und 2024 stieg der NWI an. Es gab einen weiteren Rückgang der Umweltbelastungen, insbesondere durch zurückgehende Energieverbräuche und den Ausbau erneuerbarer Energien und die damit verbundenen geringeren Emissionen. Auch beim Konsum gab es leichte Zugewinne. Erste Schätzungen der Entwicklungen im ersten Halbjahr zeigen für 2025 einen weiteren Anstieg des Konsums. Allerdings steigt auch der Energieverbrauch und die damit verbundenen negativen Umweltwirkungen. Insgesamt erscheint eine leichte Erhöhung des NWI wahrscheinlich. Weitere Informationen findet man in einer <a href="https://www.imk-boeckler.de/de/faust-detail.htm?produkt=HBS-009291">detaillierten aktuellen Auswertung des NWI</a>.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><p>Der NWI stellt die Summe von 21 monetär bewerteten Komponenten dar. Der größte Posten ist der mit der Einkommensverteilung (Gini-Index) gewichtete private Konsum. Darüber hinaus fließen weitere wohlfahrtssteigernde Komponenten wie Hausarbeit, ehrenamtliche Tätigkeiten und Ausgaben für Bildung und Gesundheit positiv in den NWI ein. Wohlfahrtsmindernd wirken sich z.B. Kosten für verschiedene Umweltschäden oder auch Kriminalität aus. Eine ausführliche Beschreibung der Berechnungsweise findet sich in <a href="https://www.imk-boeckler.de/fpdf/HBS-008250/p_imk_study_78_2022.pdf">NWI 3.0 Methodenbericht Nationaler Wohlfahrtsindex 3.0</a>. Auf der <a href="https://www.fest-heidelberg.de/forschung/nachhaltige-entwicklung/forschungsfelder/wohlfahrts-und-nachhaltigkeitsmessung/wohlfahrtsindizes-nwi-rwi/">Forschungsstätte der Evangelischen Studiengemeinschaft</a> findet sich eine umfangreiche und aktuell gehaltene Liste von Veröffentlichungen zum NWI und zu Regionalen Wohlfahrtsindizes verschiedener Bundesländer.</p>

HEISS (Hamburger Energiewirtschafts-Informationssystem)

Datensammlung für die Aufgaben der Energiewirtschaft. Gebäudebestand der öffentlichen Einrichtungen in Hamburg, Registrierung der monatlichen Verbrauchsdaten für Heizenergie, Wasser und Strom. Verzeichnis der Heizungstechnik, Nutzflächen, Gebäudetechnik. Zweck: Minimierung des Energie- und Wasserverbrauchs durch Einflußnahme auf das Verbraucherverhalten und Entwicklung von Sanierungsmaßnahmen. Handbuch und >Systembeschreibung HEISS.

Verminderung des Ressourcenverbrauchs im Binder Jetting D-Druck durch > 98 % Wiederverwendbarkeit nicht verbauten Pulvers

Zielsetzung: In der additiven Fertigung ist es üblich, dass die eingesetzten Ausgangsmaterialien nicht vollständig verwendet werden können. Für die am weitesten verbreiteten pulverbettbasierten Verfahren MJF (Multi-Jet-Fusion) und SLS (Selektives Laser-Sintern) mit dem Material PA12 bedeutet das, dass bis zu 50 % des Pulvers am Ende nicht weiterverwendet und entsorgt werden müssen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines innovativen Materials für das Binder-Jetting-Verfahren unter Verwendung der von Additive Elements entwickelten TLC-Technologie (Thermal Liquid Curing). Durch die nahezu vollständige Wiederverwendbarkeit des Pulvers (>98 %) streben wir eine Reduktion des Pulver-verbrauchs um mehr als 50 % im Vergleich zum MJF-Verfahren an - bei gleichzeitig verbesserten mechanischen Eigenschaften (Bruchfestigkeit von mindestens 45 MPa und Bruchdehnung von 10 %). Zusätzlich ermöglicht unser Verfahren eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 81 %, da es mit deutlich niedrigeren Temperaturen arbeitet (40-70 °C anstatt >200 °C bei MJF/SLS)

Energieeinsparung durch den vollständigen Ersatz der Gasphasenfluorierung durch ein lichtbasiertes Verfahren zur Modifikation von Silikonkautschukoberflächen, Teilvorhaben: Transfer

Silikonelastomere zeichnen sich durch ein hervorragendes Eigenschaftsprofil aus, das Elastizität, isolierende Eigenschaften, Medienbeständigkeit und physiologische Unbedenklichkeit umfasst. Diese Eigenschaften machen sie für viele Anwendungen in Industrie und im privaten Haushalt geeignet, wie z.B. Schläuche, Prothesen oder Sportprodukten. Trotz ihrer geschätzten Bulkeigenschaften ist die Oberflächen nicht ideal. Die Klebrigkeit und hohe Reibung werden als störend empfunden, die Anfälligkeit gegenüber Staub als unhygienisch. Derzeit wird zur Verbesserung der Oberflächenqualität die Gasphasenfluorierung eingesetzt, die jedoch mit hohen Energieaufwänden verbunden ist. Der Prozess umfasst die Herstellung von Fluorgas und den Energieverbrauch während der Fluorierung. Hinzu kommen Umweltbelastungen speziell durch den hohen Kraftstoffverbrauch für den Transport des Silikons zu externen Dienstleistern. Es sind aufgrund des hohen Gefährdungspotenzial im Umgang mit Fluor nur wenige in Deutschland verfügbar, so dass lange Fahrtstrecken nötig werden. Eine vielversprechende Alternative ist die Bestrahlung mit Vakuum-Ultraviolettstrahlung (VUV). Am Fraunhofer IFAM wurde gezeigt, dass Silikon durch diese Methode effektiv modifiziert werden kann. Der Prozess ist ressourceneffizient, da die eingesetzten Strahler eine hohe Umwandlungseffizienz aufweisen und ein Großteil der Strahlung für die Modifikation genutzt werden kann. Zudem ermöglicht der reduzierte Sicherheitsaufwand den Einsatz der VUV-Technologie vor Ort, was die Prozessflexibilität erhöht und den Transport zum Lohnfluorierer überflüssig macht. Das Projekt zielt darauf ab, die Gasphasenfluorierung vollständig durch die energieeffiziente VUV-Modifizierung zu ersetzen. Das übergeordnete Ziel ist es, den Wissensstand über den VUV-Prozess zu erweitern und ein Skalierungskonzept für eine Versuchsanlage in Modulbauweise zu entwickeln, um den Zugang zur Marktverwertung und prognostizierte Energieeinsparpotenziale zu realisieren.

Energieeinsparung durch den vollständigen Ersatz der Gasphasenfluorierung durch ein lichtbasiertes Verfahren zur Modifikation von Silikonkautschukoberflächen, Teilvorhaben: Konzept

Silikonelastomere zeichnen sich durch ein hervorragendes Eigenschaftsprofil aus, das Elastizität, isolierende Eigenschaften, Medienbeständigkeit und physiologische Unbedenklichkeit umfasst. Diese Eigenschaften machen sie für viele Anwendungen in Industrie und im privaten Haushalt geeignet, wie z.B. Schläuche, Prothesen oder Sportprodukten. Trotz ihrer geschätzten Bulkeigenschaften ist die Oberflächen nicht ideal. Die Klebrigkeit und hohe Reibung werden als störend empfunden, die Anfälligkeit gegenüber Staub als unhygienisch. Derzeit wird zur Verbesserung der Oberflächenqualität die Gasphasenfluorierung eingesetzt, die jedoch mit hohen Energieaufwänden verbunden ist. Der Prozess umfasst die Herstellung von Fluorgas und den Energieverbrauch während der Fluorierung. Hinzu kommen Umweltbelastungen speziell durch den hohen Kraftstoffverbrauch für den Transport des Silikons zu externen Dienstleistern. Es sind aufgrund des hohen Gefährdungspotenzial im Umgang mit Fluor nur wenige in Deutschland verfügbar, so dass lange Fahrtstrecken nötig werden. Eine vielversprechende Alternative ist die Bestrahlung mit Vakuum-Ultraviolettstrahlung (VUV). Am Fraunhofer IFAM wurde gezeigt, dass Silikon durch diese Methode effektiv modifiziert werden kann. Der Prozess ist ressourceneffizient, da die eingesetzten Strahler eine hohe Umwandlungseffizienz aufweisen und ein Großteil der Strahlung für die Modifikation genutzt werden kann. Zudem ermöglicht der reduzierte Sicherheitsaufwand den Einsatz der VUV-Technologie vor Ort, was die Prozessflexibilität erhöht und den Transport zum Lohnfluorierer überflüssig macht. Das Projekt zielt darauf ab, die Gasphasenfluorierung vollständig durch die energieeffiziente VUV-Modifizierung zu ersetzen. Das übergeordnete Ziel ist es, den Wissensstand über den VUV-Prozess zu erweitern und ein Skalierungskonzept für eine Versuchsanlage in Modulbauweise zu entwickeln, um den Zugang zur Marktverwertung und prognostizierte Energieeinsparpotenziale zu realisieren.

Ertüchtigung der deutschen PV-Industrie zur effektiven Umsetzung der Ökodesign-Verordnung und des Energielabels der EU, Teilvorhaben: Recycling-Solarglas

Mit diesem Teilprojekt soll die Glasmanufaktur Brandenburg sich auf die kommende Einstufung gemäß der Ökodesign-Richtlinie vorbereiten, welche den produktrelevanten CO2-Ausstoß und die Verwendung umweltschädlicher Materialien bewertet. Das Solarglas ist für Herstellung von Solarmodulen ein wichtiger Bestandteil, somit hat das Glas einen erheblichen Anteil bei der Bewertung gemäß der Ökodesign-Richtlinie. Folglich sind die Ziele im Projekt für die Aspekte Energieverbrauch, Recycling und Vermeidung von umweltschädlichen Materialien in der Glasproduktion in den entsprechenden Arbeitspaketen aufgegriffen. Die Energieeinsparung und die Wiederverwertbarkeit sollen mit der Verwendung von Sekundärrohstoffen aus dem Recycling und der Dickenreduzierung erreicht werden. Die Vermeidung umweltschädlicher Materialien betrifft die Gemengekomponente Antimon, welche reduziert oder ersetzt werden soll, ohne die Produkteigenschaften zu verlieren. Diese Arbeiten werden durch die Ertragsverbesserungen bei geringerer Degradation flankiert.

Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie, Teilvorhaben: Erforschung Material und Baustoff

Ziel der Fördermaßnahme ist die Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck. 'Graue Energie' ist als die zur Herstellung eines Produktes aufgewendete Energie definiert. Im Projekt LightCer (Akronym für leichte Keramik) wird durch den hohen Einsatz von mehr als 60 % Baustoff-Rezyklaten in Verbindung mit einer ungefähr 50-%igen Absenkung der Materialrohdichte, die zur Herstellung des neuen Bauproduktes benötigte Energie, um mindestens 30 % zum konventionellen Ziegelprodukt abgesenkt. Die damit einhergehende Einsparung von 30 % Primärenergie aus fossilem Erdgas würde damit zwar symptomatisch einhergehen, allerdings geht der Projektansatz weit darüber hinaus, in dem durch die Elektrifizierung der beiden Hauptverfahrensschritte von Trocknung und Brand mit Hilfe von Mikrowellentechnologie der komplette Verzicht auf den fossilen Energieträger Erdgas verwirklicht und somit der Primärenergiegehalt auf nahezu null gesenkt wird. Neben dem Key Performance Indicator (KPI) der Energieeffizienz sieht Schlagmann einen weiteren in der Reduktion der Treibhausgasemissionen, de facto CO2-Emissionen. Mit der Prämisse der Zurverfügungstellung von regenerativ erzeugtem Strom wird die neue Baukeramik einen einmalig niedrigen CO2-Fußabdruck aufweisen. Vor Projektende stehen Demonstratoren zur Verfügung, die auf ihre bauphysikalischen Gesamteigenschaften wie Statik im Sinne der Eigenlastabtragung, sowie Standsicherheit, aber auch Wärme und Schall geprüft werden. Zur weiteren Verwertung der Forschungsergebnisse wird im Anschluss ein Demonstrationsprojekt mit Bau einer Pilot-Anlage angestrebt, wo die anvisierten Prototypen in signifikanter Zahl für Musterbaustellen bereitgestellt und anschließend auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden.

Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie

Ziel der Fördermaßnahme ist die Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck. 'Graue Energie' ist als die zur Herstellung eines Produktes aufgewendete Energie definiert. Im Projekt LightCer (Akronym für leichte Keramik) wird durch den hohen Einsatz von mehr als 60 % Baustoff-Rezyklaten in Verbindung mit einer ungefähr 50-%igen Absenkung der Materialrohdichte, die zur Herstellung des neuen Bauproduktes benötigte Energie, um mindestens 30 % zum konventionellen Ziegelprodukt abgesenkt. Die damit einhergehende Einsparung von 30 % Primärenergie aus fossilem Erdgas würde damit zwar symptomatisch einhergehen, allerdings geht der Projektansatz weit darüber hinaus, in dem durch die Elektrifizierung der beiden Hauptverfahrensschritte von Trocknung und Brand mit Hilfe von Mikrowellentechnologie der komplette Verzicht auf den fossilen Energieträger Erdgas verwirklicht und somit der Primärenergiegehalt auf nahezu null gesenkt wird. Neben dem Key Performance Indicator (KPI) der Energieeffizienz sieht Schlagmann einen weiteren in der Reduktion der Treibhausgasemissionen, de facto CO2-Emissionen. Mit der Prämisse der Zurverfügungstellung von regenerativ erzeugtem Strom wird die neue Baukeramik einen einmalig niedrigen CO2-Fußabdruck aufweisen. Vor Projektende stehen Demonstratoren zur Verfügung, die auf ihre bauphysikalischen Gesamteigenschaften wie Statik im Sinne der Eigenlastabtragung, sowie Standsicherheit, aber auch Wärme und Schall geprüft werden. Zur weiteren Verwertung der Forschungsergebnisse wird im Anschluss ein Demonstrationsprojekt mit Bau einer Pilot-Anlage angestrebt, wo die anvisierten Prototypen in signifikanter Zahl für Musterbaustellen bereitgestellt und anschließend auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden.

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