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Technologielösungen für hocheffiziente zero-emission H2-Motoren für KWK-Anwendungen, Teilvorhaben: AS3 'keramische Kolbenringe'

Das übergeordnete Ziel des Forschungsprojekts Technologielösungen für hocheffiziente zero-emission H2-Motoren für KWK-Anwendungen (CH2P) ist es, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) hundertprozentig mit Wasserstoff zu betreiben und dabei wirtschaftlich konkurrenzfähig zu Erdgas betriebenen Anlagen zu sein. Die Technologie befindet sich derzeit auf einem TRL von 3-4 und soll durch die Projektarbeiten mit dem Fokus auf unterschiedlichen Teilbereichen der Motoren auf ein TRL von 6-7 angehoben werden. Einer wichtiger Baustein innerhalb des Projektes ist die Entwicklung keramischer Kolbenringe. Kolbenringe sind hochbelastete Bauteile eines Verbrennungsmotors, denen die Aufgabe der Abdichtung des Arbeitsraumes zufällt. Die hohe Flammgeschwindigkeit bei der Verbrennung von H2 führt zu hohen Temperaturen an der Zylinderwand und im Bereich der Kolbenringe (Tmax ca. 250 - 300 °C). Dadurch kommt es zu einer Austrocknung des Ölfilms an der Zylinderwand und zu einem hohen Verschleiß von konventionellen, metallischen Kolbenringen. Durch den Ansatz faserverstärkte Keramiken - speziell C/C-SiC - soll die Abdichtung des Brennraums verbessert und eine deutlich höhere Verschleißbeständigkeit erzielt werden. Ungebundener amorpher Kohlenstoff innerhalb des Werkstoffes wirkt sich zudem positiv als schmierfähiger Feststoff auf das Gleitverhalten aus. Durch die so erzielte verminderte Reibung wird erneut der Verschleiß reduziert. Die so beschriebenen Werkstoffeigenschaften sollen zusätzlich mit einer Faserverstärkung kombiniert werden, welche eine elastische Ringweitung und -kompression erlaubt. Um die Herstellung solcher keramischen Ringe zu erreichen, sind die im Arbeitsplan beschrieben Aktivitäten notwendig.

Nachhaltiges Recycling von PAK-haltigem Straßenaufbruch: NaRePAK

Bedarfsgerechte Speicherung erneuerbarer (Wind-) Energien zur Erzeugung grünen Erdgases unter CO2-Bindung mittels biologischer Methanisierung, Teilvorhaben 4: Standortbezogene Koordination bei der Umsetzung einer Pilotanlage

Digital GreenTech 2 - REDUCE: Resource Efficiency Derived from User Centered Engineering in Industrial Production, Teilprojekt 1

Versorgungsbereiche Gebäudewärme / Überwiegende Heizungsarten 1994

Erklärung zur Barrierefreiheit Kontakt zur Ansprechperson Landesbeauftragte für digitale Barrierefreiheit Fernwärme stellt in Berlin einen bedeutenden Anteil an der Wohnraum- und Arbeitsstättenbeheizung. Es wird der prozentuale Anteil der Versorgung an der insgesamt beheizten Fläche auf Blockebene dargestellt. 08.01.1 Versorgungsbereiche Fernwärme Weitere Informationen Erdgas stellt neben der Fernwärme in Berlin den zweiten bedeutenden leitungsgebundenen Versorger für die Gebäudeheizung. Es wird der prozentuale Anteil der Versorgung an der insgesamt beheizten Fläche auf Blockebene dargestellt. 08.01.2 Versorgungsbereiche Gas Weitere Informationen Die Versorgung durch Heizöl stellt in den Außenbereichen der Stadt entsprechend des hohen Anteils an aufgelockerter Bebauung kontinuierlich einen hohen Anteil. Es wird der prozentuale Anteil der Versorgung an der insgesamt beheizten Fläche auf Blockebene dargestellt. 08.01.3 Versorgungsbereiche Heizöl Weitere Informationen Bei der Heizenergieversorgung durch Kohle (in Berlin zumeist Braunkohlebriketts) ist im Vergleich der einzelnen Jahrgänge der Datenerhebung ein radikaler Rückgang festzustellen, abzulesen an den jeweils dargestellten prozentualen Anteilen der Kohle an der Versorgung der insgesamt beheizten Fläche auf Blockebene. 08.01.4 Versorgungsbereiche Kohle Weitere Informationen Durch die Hervorhebung der blockbezogen dominierenden Energieträger zur Heizungsversorgung lassen sich über die Jahrgänge Entwicklungen, aber auch weitere Entwicklungspotenziale im Hinblick auf eine verbesserte Nachhaltigkeit der Energieversorgung erkennen. 08.02.1 Versorgungsanteile der einzelnen Energieträger Weitere Informationen Die leitungsbezogenen Energieträger Fernwärme und Erdgas werden durch Heizkraft- und Heizwerke versorgt. Die Kenntnis über die dort eingesetzten Brennstoffe liefert diese Karte. 08.02.2 Brennstoffeinsatz bedeutender Heiz- und Heizkraftwerke Weitere Informationen

Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger

<p>Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger</p><p>Die Energiewende ändert die Zusammensetzung des deutschen Kraftwerksparks. Die Anzahl an Kraftwerken zur Nutzung erneuerbarer Energien nimmt deutlich zu. Kraftwerke mit hohen Treibhausgas-Emissionen werden vom Netz genommen. Gleichzeitig muss eine sichere regionale und zeitliche Verfügbarkeit der Stromerzeugung zur Deckung der Stromnachfrage gewährleistet sein.</p><p>Kraftwerkstandorte in Deutschland</p><p>Die Bereitstellung von Strom aus konventionellen Energieträgern verteilt sich unterschiedlich über die gesamte Bundesrepublik. Das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ stellt verschiedene Karten mit Informationen zu Kraftwerken in Deutschland zur Verfügung.</p><p>Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland, Stand Januar 2025.<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland, Stand Januar 2025<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Dezember 2024<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Karte Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland, Stand Dezember 2024<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2024 (Stand: Januar 2025)<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Kraftwerke auf Basis konventioneller Energieträger</p><p>Der deutsche Kraftwerkspark beruhte vor der Energiewende vor allem auf konventionellen Erzeugungsanlagen auf Grundlage eines breiten, regional diversifizierten, überwiegend fossilen Energieträgermixes (Stein- und Braunkohlen, Kernenergie, Erdgas, Mineralölprodukte, Wasserkraft etc.). Die gesamte in Deutschland installierte Brutto-Leistung konventioneller Kraftwerke ist basierend auf Daten des Umweltbundesamtes in der Abbildung „Installierte elektrische Leistung von konventionellen Kraftwerken ab 10 Megawatt nach Energieträgern“ dargestellt. Die aktuelle regionale Verteilung der Kraftwerkskapazitäten ist in der Abbildung „Kraftwerksleistung aus konventionellen Energieträgern ab 10 Megawatt nach Bundesländern“ dargestellt.</p><p></p><p>In den letzten Jahrzehnten hat sich die Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien sehr dynamisch entwickelt. Gleichzeitig wurden mit dem im Jahr 2023 erfolgten gesetzlichen Ausstieg Deutschlands aus der Nutzung der Kernenergie und dem fortschreitenden Ausstieg aus der Braun- und Steinkohle konkrete Zeitpläne zur Reduktion konventioneller Kraftwerkskapazitäten festgelegt (siehe Tab. „Braunkohlen-Kraftwerke in Deutschland gemäß Kohleausstiegsgesetz“ im letzten Abschnitt). Unabhängig davon übt der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CO2#alphabar">CO2</a>⁠-Preis einen wesentlichen Einfluss auf die Rentabilität und insofern den Einsatz fossiler Kraftwerke aus.</p><p>Kraftwerke auf Basis erneuerbarer Energien</p><p>Im Jahr 2024 erreichte der Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland einen neuen Höchststand: In diesem Jahr wurden über 20 Gigawatt (GW) an erneuerbarer Kraftwerkskapazität zugebaut. Dieser Zubau liegt damit nochmals höher als die vorherige Ausbaurekord aus dem Jahr 2023. Insgesamt stieg damit die Erzeugungskapazität erneuerbarer Kraftwerke auf 188,8 GW. (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien“)</p><p>Getragen wurde der Erneuerbaren-Zubau in den vergangenen Jahren vor allem von einem starken Ausbau derPhotovoltaik(PV). Seit Anfang 2020 wurden mehr als 50 GW PV-Leistung zugebaut, damit hat sich die installierte Leistung in den letzten fünf Jahren verdoppelt. Mit einem Zubau von über 16,7 GW wurde im Jahr 2024 darüber hinaus ein neuer Zubaurekord erreicht. Nach den Ausbaustarken Jahren 2011 und 2012 war der Photovoltaikausbau zunächst stark eingebrochen, seit etwa 10 Jahren wächst der Zubau aber kontinuierlich mit einer deutlichen Beschleunigung innerhalb der letzten fünf Jahre. Um das im EEG 2023 formulierte PV-Ausbauziel von 215 GW im Jahr 2030 zu erreichen, wurde ein Ausbaupfad festgelegt. Das Zwischenziel von 89 GW zum Ende des Jahres 2024 wurde deutlich übertroffen. In den Folgejahren bis 2030 bleibt allerdings ein weiterer Zubau von jährlich fast 20 GW zur Zielerreichung notwendig.</p><p>Auch wenn das Ausbautempo beiWindenergiezuletzt wieder zulegt hat, sind die aktuelle zugebauten Anlagenleistungen weit von den hohen Zubauraten früherer Jahre entfernt. Im Jahr 2024 wurden 3,4 GW neue Windenergie-Leistung zugebaut (2023: 3,3 GW; 2021: 2,4 GW). In den Jahren 2014 bis 2017 waren es im Schnitt allerdings 5,5 GW. Insgesamt lag die am Ende des Jahres 2023 installierte Anlagenleistung von Windenergieanlagen an Land und auf See bei 72,8 GW. Um die im EEG 2023 festgelegte Ausbauziele von 115 GW (an Land) und 30 GW (auf See) im Jahr 2030 zu erreichen, ist jeweils eine deutliche Beschleunigung des Ausbautempos notwendig.</p><p>Durch die Abhängigkeit vom natürlichen Energiedargebot unterscheidet sich die Stromerzeugung der erneuerbaren Erzeugungsanlagen teilweise beträchtlich. So kann eine Windenergieanlage die vielfache Menge Strom erzeugen wie eine PV-Anlage gleicher Leistung. Ein einfacher Vergleich der installierten Leistungen lässt deshalb noch keinen Schluss über die jeweils erzeugten Strommengen zu. Neben Photovoltaik- und Windenergieanlagen mit stark witterungsabhängiger Stromerzeugung liefern Wasserkraftwerke langfristig konstant planbaren erneuerbaren Strom, sowie Biomassekraftwerke flexibel steuerbare Strommengen. Beide Energieträger haben in Deutschland aber nur ein begrenztes weiteres Ausbaupotential.</p><p>Weitere Informationen und Daten zu erneuerbaren Energien finden Sie auf der<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen">Themenseite „Erneuerbare Energien in Zahlen“</a>.</p><p>Wirkungsgrade fossiler Kraftwerke</p><p>Im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Brutto-Wirkungsgrad#alphabar">Brutto-Wirkungsgrad</a>⁠ ist im Vergleich zum Netto-Wirkungsgrad der Eigenverbrauch der Kraftwerke enthalten. Insgesamt verbesserte sich der durchschnittliche Brutto-Wirkungsgrad des eingesetzten deutschen Kraftwerksparks seit 1990 um einige Prozentpunkte (siehe Abb. „Durchschnittlicher Brutto-Wirkungsgrad des fossilen Kraftwerksparks“). Diese Entwicklung spiegelt nicht zuletzt die kontinuierliche Modernisierung des Kraftwerksparks und die damit verbundene Außerbetriebnahme alter Kraftwerke wider.</p><p>Der Brennstoffausnutzungsgrad von Kraftwerken kann durch eine gleichzeitige Nutzung von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK) gesteigert werden. Dies kann bei Großkraftwerken zur Wärmebereitstellung in Industrie und Fernwärme, aber auch bei dezentralen kleinen Kraftwerken wie Blockheizkraftwerken lokal erfolgen. Dabei müssen neue Kraftwerke allerdings auch den geänderten Flexibilitätsanforderungen an die Strombereitstellung genügen, dies kann beispielsweise über die Kombination mit einem thermischen Speicher erfolgen.</p><p>Obwohl bei konventionellen Kraftwerken in den letzten Jahren technisch eine Steigerung der Wirkungsgrade erreicht werden konnte, werden die dadurch erzielbaren Brennstoffeinsparungen nicht ausreichen, um die erforderliche Treibhausgasreduktion im Kraftwerkssektor für die Einhaltung der Klimaschutzziele zu erreichen. Dafür ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung notwendig.</p><p>Kohlendioxid-Emissionen</p><p>Folgende Aussagen können zum Kohlendioxid-Ausstoß von Großkraftwerken für die Stromerzeugung getroffen werden:</p><p>Weitere Entwicklung des deutschen Kraftwerksparks</p><p>Um die Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Kraftwerkskapazitäten notwendig.</p><p>Um den Herausforderungen der Energiewende begegnen zu können, wird es außerdem einen zunehmenden Fokus auf Flexibilisierungsmaßnahmen geben. Dabei handelt es sich um einen Ausbau von Speichern (etwa Wasserkraft, elektro-chemische Speicher, thermische Speicher) sowie um den Ausbau der Strominfrastruktur (Netzausbau, Außenhandelskapazitäten) und Anreize zur Flexibilisierung des Stromverbrauchs.</p>

Versorgungsbereiche Gebäudewärme und überwiegende Heizungsarten 2005 (Umweltatlas)

Die Daten verdeutlichen die auch im Kraftwerksbereich in den letzten Jahren vorgenommenen Angleichungen beim Energieträgereinsatz in der Stadt. Das "Rückrat" des Energieträgereinsatzes in den Berliner Kraftwerken stellen Steinkohle und Erdgas.

Seismische Stationen in Niedersachsen

Seismische Stationen in Niedersachsen Seismische Stationen in Niedersachsen werden von verschiedenen Institutionen und zu unterschiedlichen Zwecken betrieben. Dazu gehören Stationen zur dauerhaften und unabhängigen Überwachung durch staatliche Erdbebendienste und Forschungsinstitutionen, Stationen zur Überwachung von Bergbauaktivitäten durch Industrieunternehmen und zeitweilig installierte Stationen zum Beispiel im Rahmen von Forschungsprojekten. Der Niedersächsische Erdbebendienst (NED) im LBEG betreibt seismische Stationen im Rahmen der folgenden Messnetze und Aufgaben. Stationen dieser Messnetze werden auf dem Kartenserver dargestellt: 1) Landesmessnetz Niedersachsen (LBEG): Unabhängige Erdbebenüberwachung in Niedersachsen Das Landesmessnetz Niedersachsen dient der systematischen Registrierung von natürlichen und anthropogen verursachten, induzierten Erdbeben in Niedersachsen. Es befindet sich zurzeit im Aufbau. Vorbereitet sind sechs Stationen, die vor allem in Gebieten Niedersachsens installiert werden, in denen bislang noch keine seismischen Stationen betrieben worden sind. Hochempfindliche Seismometer und Standorte an seismisch ruhigen Standorten sollen die flächendeckende Registrierung von Erdbeben auch deutlich unterhalb der Spürbarkeit des Menschen ermöglichen. 2) Kooperationsnetz Niedersachsen (LBEG, BGR): Unabhängige Erdbebenüberwachung im Gebiet der Erdgasförderregionen In den Erdgasförderregionen im zentralen Niedersachsen betreibt das LBEG ein Messnetz aus hochempfindlichen Seismometern in Kooperation mit der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Es befindet sich zurzeit in der technischen Überarbeitung und Erweiterung. Vorbereitet werden sechs Stationen für das Gebiet zwischen Cloppenburg und Munster bzw. Nienburg (Weser) und Rotenburg (Wümme). Induzierte Erdbeben im Zusammenhang mit Erdgasförderung können durch dieses Messnetz noch besser bewertet werden. Zum Beispiel werden Lokalisierungen mit geringen Unsicherheiten von +/-2 km angestrebt, so dass schwache Erdbeben besser ausgewertet werden können. Weitere seismische Messnetze in Niedersachsen ohne Beteiligung des LBEG werden im Folgenden kurz beschrieben. Für detaillierte Informationen verweisen wir auf die Internetseiten der jeweiligen Betreiber. Stationen dieser Messnetze werden auf dem Kartenserver nicht dargestellt: 3) German Regional Seismic Network (GRSN) (Kooperation seismologischer Institute): Erdbebenüberwachung und Forschungsaufgaben Das Deutsche Seismologische Regionalnetz (German Regional Seismic Network, GRSN) wurde in den Neunzigerjahren aufgebaut mit dem Ziel, deutschlandweit hochwertige und einheitliche seismologische Daten zu erheben. Es wird durch die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) koordiniert und in Zusammenarbeit mit deutschen Hochschul- und Forschungseinrichtungen sowie Landeserdbebendiensten betrieben. Seit seiner Errichtung wird es kontinuierlich ausgebaut. Neben den Stationsnetzen der Landeserdbebendienste liefert es einen wichtigen Beitrag zur Erdbebenüberwachung in Deutschland, in Europa und weltweit. Darüber hinaus liefert es wichtige Daten für Forschungsprojekte. Einige Stationen des GRSN befinden sich in Niedersachsen. Die Standorte der Messstationen sind zum Beispiel einsehbar unter https://www.bgr.bund.de. Eine Liste der wichtigsten Metadaten finden Sie in Textform unter https://eida.bgr.de/fdsnws/station/1/query?format=text&level=station&network=GR. Für weitere Informationen steht Ihnen die BGR als zentrale Ansprechpartnerin zur Verfügung. 4) Stationen der BGR für spezifische Beratungsaufgaben Im Rahmen ihrer spezifischen Beratungs- und Forschungsaufgaben betreibt die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) seismische Stationen, von denen einige in Niedersachsen installiert sind. Die Standorte der Messstationen der BGR sind einsehbar unter https://www.bgr.bund.de. Eine Liste der wichtigsten Metadaten finden Sie in Textform unter https://eida.bgr.de/fdsnws/station/1/query?format=text&level=station&network=GR. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte die BGR. 5) Messnetze SON und DEN des Bergschadenskundlichen Beweissicherungssystems (BBS), (BVEG) Zur Überwachung seismischer Ereignisse im Umfeld der Erdgasfördergebiete wird durch den Bundesverband Erdgas, Erdöl und Geoenergie e. V. (BVEG) ein seismisches Messnetz, das Bergschadenskundliche Beweissicherungssystem (BBS), betrieben. Die Überwachung dient zum einen der Bewertung der Auswirkungen von Erschütterungen auf Gebäude. Hierzu werden Erschütterungsmessstationen zur Bewertung entsprechend DIN 4150 betrieben (Messnetz DEN). Diese Stationen sind zumeist in öffentlichen Gebäuden in Ortszentren installiert. Zum anderen wird die Überwachung für weitergehende seismologische Auswertungen genutzt. Hierzu werden Bohrloch- und Oberflächenstationen an seismisch ruhigen Orten betrieben (Messnetz SON). Die Daten des BVEG werden dem NED für die Erdbebenüberwachung im Gebiet der Erdgasförderregionen zur Verfügung gestellt. Die Standorte der Messstationen des Bundesverbandes Erdöl, Erdgas und Geoenergie e.V. (BVEG). sind einsehbar unter http://www.bveg-maps.de/. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte den BVEG. 6) Temporäre Forschungsprojekte (verschiedene Betreiber) In Forschungsprojekten werden seismologische Detailfragen untersucht. Projekte werden von Universitäten und anderen Forschungsinstituten durchgeführt, öffentlich gefördert, in Zusammenarbeit mit oder im Auftrag von Bergbauunternehmen. Stationen im Rahmen von Forschungsprojekten werden für eine begrenzte Zeit betrieben, je nach Fragestellung typischerweise für einige Wochen bis drei Jahre. Eine Übersicht über Forschungsprojekte seit 2013, in deren Rahmen seismische Stationen betrieben wurden, stellt der NED auf Anfrage zur Verfügung. Für Informationen des Beeinflussungsbereichs von Windenergieanlagen auf seismische Stationen verweisen wir auf die Erläuterungen in den Metadaten des Themas „Seismische Stationen – Beeinflussungsbereich Windenergieanlagen“.

Erdöl-Erdgas- und weitere Tiefbohrungen

Das Thema zeigt die Lage der Erdöl- und Erdgas- und weiterer Tiefbohrungen entsprechend dem derzeitigen Kenntnisstand in den am KW-Verbund beteiligten Bundesländern. Die Bohrungen dienen dem Zweck Erdgas bzw. Erdöl oder andere Rohstoffe zugänglich zu machen.

3D-Seismik

Das Thema zeigt die Lage der 3D-seismischen Messungen nach derzeitigem Kenntnisstand in den am KW-Verbund beteiligten Bundesländern. Diese Messungen dienen der Strukturerkennung mit dem Ziel unterirdische Lagerstätten (im Wesentlichen Erdgas bzw. Erdöl) zu explorieren.

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