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Indikator: Vermiedene THG-Emissionen durch erneuerbare Energien

<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><ul><li>In den Bereichen Strom, Wärme und Verkehr werden fossile Energieträger zunehmend durch erneuerbare Energien ersetzt.</li><li>Etwa vier Fünftel der vermiedenen Emissionen wurden 2024 durch erneuerbaren Strom vermieden.</li><li>Die Bundesregierung will den Anteil erneuerbarer Energien deutlich ausbauen und die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen damit weiter senken.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><p>Jeder Wirtschaftsprozess ist mit dem Einsatz von Energie verbunden. Derzeit sind sowohl in Deutschland als auch weltweit fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl oder Erdgas die wichtigsten Energiequellen. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden Treibhausgase ausgestoßen. Dies ist der wichtigste Treiber des globalen Klimawandels.</p><p>Ein wesentlicher Ansatz für den ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠ ist deshalb, die Volkswirtschaft auf saubere Energieformen umzustellen, insbesondere auf erneuerbare Energien. Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ zeigt den Beitrag der erneuerbaren Energien zur Vermeidung von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen und damit zur Erreichung der Klimaschutzziele an.</p><p>Auch der effizientere Einsatz von Energie (Energieeffizienz) spielt eine wichtige Rolle bei der Erreichung der Klimaziele. Jedoch kann Energieeffizienz nur schwer direkt gemessen werden. Mit dem Indikator <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-endenergieproduktivitaet">"Energieproduktivität"</a> liegt ein allgemeines Maß für die Energieeffizienz einer Volkswirtschaft vor.</p><p>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><p>In den letzten Jahrzehnten wurden die erneuerbaren Energien in Deutschland stark ausgebaut. Im Jahr 2024 konnten durch ihre Nutzung 259 Millionen Tonnen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Kohlendioxid-quivalente#alphabar">Kohlendioxid-Äquivalente</a>⁠ vermieden werden, welche sonst zusätzlich durch die Nutzung fossiler Energieträger entstanden wären. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien trug im Jahr 2024 ungefähr 80 % zu der durch erneuerbare Energien insgesamt vermiedenen Menge an Treibhausgasen bei. Der Wärmebereich war für 15 % verantwortlich und die Nutzung von Biokraftstoffen und Strom im Verkehr für etwa 5 %.</p><p>Die Bundesregierung strebt mit dem „<a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/schwerpunkte/klimaschutz/massnahmenprogramm-klima-1679498">Klimaschutzprogramm 2030</a>“ von 2019 an, den Ausstoß von Treibhausgasen bis 2030 um 55 % unter den Wert von 1990 zu senken. Bis 2045 soll der Ausstoß laut dem <a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/klimaschutz/klimaschutzgesetz-2021-1913672">Klimaschutzgesetz 2021</a> von 2021 auf Null sinken. Zur Erreichung dieser Ziele sollen insbesondere die erneuerbaren Energien einen wichtigen Beitrag leisten. Eine Bewertung des deutschen Erneuerbaren-Anteils und der Erneuerbaren-Ziele finden sich in den Indikatoren „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-erneuerbare-energien">Anteil Erneuerbare am Bruttoendenergieverbrauch</a>“ und „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/indikator-anteil-erneuerbare-am">Anteil Erneuerbare am Bruttostromverbrauch</a>“. Mit dem Ausbau der Erneuerbaren werden auch die durch sie vermiedenen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen weiter deutlich zunehmen.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><p>Für die Berechnung des Indikators wird angenommen, dass Energie, die heute aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird, nicht mehr durch einen fossilen Energiemix bereitgestellt werden muss. Die für diese Energiemenge eingesparten Emissionen werden im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ veranschaulicht. Dabei deckt der Indikator auch die Emissionen erneuerbarer Energieträger ab, welche während Produktion, Installation oder Wartung anfallen (sogenannte Vorkettenemissionen). Die detaillierte Methodik zur Berechnung des Indikators wird in der Publikation „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/emissionsbilanz-erneuerbarer-energietraeger-2023">Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger 2023"</a> beschrieben .</p><p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel: <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/erneuerbare-energien-vermiedene-treibhausgase">"Erneuerbare Energien - Vermiedene Treibhausgase"</a>.</strong></p>

Energieforschungsplan EVUPLAN, Aktualisierung der Substitutionseffekte erneuerbarer Energien im deutschen und europäischen Stromsektor und ihrer Auswirkungen auf die Emissionsbilanzierung erneuerbarer Energieträger

a) Zielstellung, fachliche Begründung: Im Rahmen der Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger ermittelt das UBA jährlich die Emissionen Treibhausgas- und Luftschadstoffemissionen, die durch die Nutzung erneuerbarer Energien vermiedenen werden. Zu diesem Zweck wird eine jährlich aktualisierte Analyse der durch erneuerbare Energien verdrängten fossilen Kraftwerke benötigt. Dabei hat eine Verschiebung zwischen verschieden fossilen Energieträgern eine signifikante Wirkung auf das Ergebnis. Mittels der bereits gewonnenen Erkenntnisse aus dem Vorgängerforschungsvorhaben 'SeEIS' (Substitutionseffekte erneuerbarer Energien im Stromsektor) soll eine Aktualisierung der Ergebnisse bewerkstelligt werden, welche die dynamischen Entwicklungen im europäischen Strommarkt abbildet. Ferner soll geprüft werden, inwieweit sich der methodische Ansatz mit Blick auf die EE-Ausbauziele vereinfachen lässt. b) Output: Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Substitutionseffekte erneuerbarer Energien technologiespezifisch (Wind-onshore, -offshore, PV, Wasserkraft, Biomasse (ggf. differenziert) /Geothermie) jeweils für Deutschland und seine Nachbarländer zu untersuchen bzw. zu aktualisieren.

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.

Sat-BEWL - Satellitengestützte Beobachtung der Entkopplung von Wirtschaftsaktivität und Luftverschmutzung

DDI: eFurnace - Erforschung und Demonstration neuartiger, elektrifizierter Spaltöfen mit deutlich reduziertem CO2-Fußabdruck

Untersuchung der katalytischen Prozesse in Elektrolyse- und Synthesereaktionen (im Verbundprojekt: Entwicklung eines tubularen Dampf-Elektrolyseurs mit integrierter Kohlenwasserstoffsynthese)

Im Rahmen der in Deutschland stattfindenden Energiewende werden zur Substituierung fossiler Energieträger zunehmend erneuerbare Energien eingesetzt. Die regelmäßige Verfügbarkeit dieser Energiequellen ist nur bei einem kleinen und kaum erweiterbaren Teil, hauptsächlich der Wasserkraft und der Biomasseverwertung, gegeben. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger der erneuerbaren Energien (Wasserstoffwirtschaft) erscheint aufgrund hoher Anfangsinvestitionen zur Umrüstung der auf Kohlenwasserstoffen basierenden Energieinfrastruktur sowie der geringen volumetrischen Energiespeicherdichte des Wasserstoffs problematisch. Eine interessante Möglichkeit zur Lösung der Speicherproblematik bei gleichzeitiger Beibehaltung der vorhandenen Infrastruktur besteht in der Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid und Elektrolyse-Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird. Durch eine stoffliche Nutzung von Kohlendioxid lassen sich in Folge CO2 ?Emissionen mindern, und CO2 wird dadurch in einem Kreislauf genutzt, ohne dass die Atmosphäre durch zusätzliche Emissionen belastet wird. Für die Umsetzung dieses Konzepts müssen geringe Systemkosten bei hohen Wirkungsgraden erreicht werden. Beide Kriterien sprechen für die Nutzung der Hochtemperaturelektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff für eine anschließende Kohlenwasserstoffsynthese. Bisher wurden in Hochtemperatur?Elektrolyseuren sauerstoffleitende Elektrolyte verwendet. Das Teilvorhaben der Professur für Technische Thermodynamik innerhalb des Verbundprojektes umfasst die Charakterisierung der eingesetzten Katalysatoren sowie deren Wirkungsweise und die Untersuchung der katalytischen Prozesse mit experimentellen Methoden. Damit soll der Gesamtprozess hinsichtlich der Katalysatoren optimiert werden.

Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie 2022 - CornWall3: Identifizierung und Charakterisierung neuer Maismutanten mit verbesserten Biomasse Eigenschaften als erneuerbare Ressource für Grundstoffe der chemischen Industrie, Teilvorhaben B

GcBÜK400 - Nickel im Oberboden

Nickel gilt für manche Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen als essentielles Spurenelement; für den Menschen ist dies nicht sicher nachgewiesen. Die Ni-Konzentration in der oberen kontinentalen Kruste (Totalgehalte) beträgt 19 mg/kg, kann aber in den unterschiedlichen Gesteinstypen stark schwanken. Die mittleren Ni-Gehalte (Median) der sächsischen Hauptgesteinstypen variieren von 1 bis 1 900 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges/Vogtlandes beträgt 23 mg/kg. Für unbelastete Böden gelten Ni-Gehalte von 5 bis 50 mg/kg als normal. Zusätzliche geogene Ni-Anreicherungen in Böden sind vor allem im Bereich der Ni-Verwitterungslagerstätten (Haupterzmineral Garnierit) über Serpentiniten im Granulitgebirge und dessen Schiefermantel anzutreffen, die jedoch nur geringe Flächen einnehmen. Bei den Ganglagerstätten besitzen die Vererzungen der Quarz-Arsenid-Assoziation ("Bi-Co-Ni-Ag-U-Formation") eine nur geringe umweltgeochemische Relevanz. Auch ein Einfluss der Ni-Mineralisation von Sohland/Spree ist im vorliegenden Maßstab nicht erkennbar. Anthropogene Ni-Einträge erfolgen vor allem durch die Eisenmetallurgie bzw. durch Ni-verarbeitende Industrien (Legierungen, Apparatebau, Lacke, Kunststoffe) und durch die Verbrennung fossiler Energieträger. Weitere nennenswerte Ni-Einträge sind vor allem mit den Abwässern in aquatische Ökosysteme möglich (z. B. Klärschlamm). Die regionale Verbreitung erhöhter Ni-Gehalte in den sächsischen Böden wird vor allem durch die geogene Spezialisierung der Substrate bestimmt. Aufgrund der erhöhten Ni-Gehalte der Serpentinite (1 900 mg/kg), der tertiären Basalte (120 mg/kg), Amphibolite und Gabbros (110 mg/kg) und der devonischen Diabase (80 mg/kg) kommt es entsprechend der Verbreitung dieser Substrate, teils zu flächenhaften, teils zu punktförmigen anomal hohen Ni-Gehalten im Oberboden. Durch Einschaltungen von Metabasiten in die Phyllit- und Glimmerschieferfolgen, sowie wegen der schwach erhöhten Ni-Gehalte in diesen Gesteinen selbst (30 bis 40 mg/kg), treten das Vogtland und das Westerzgebirge als Gebiete erhöhter Ni-Gehalte im Kartenbild deutlich in Erscheinung. Analog zum Cr, kommen über den Substraten der sauren Magmatite und Metamorphite, der Sandsteine der Elbtalkreide sowie der periglaziären Decksedimente die niedrigsten Ni-Gehalte in den Böden vor. Bei den Auenböden lassen sich hinsichtlich der Ni-Gehalte deutliche Beziehungen zum geologischen Bau der Gewässereinzugsgebiete erkennen. Während in den Auenböden der Weißen Elster, des Muldensystems und der Elbe (Einzugsgebiet Erzgebirge, Vogtland) mittlere und z. T. schwach erhöhte Gehalte auftreten, sind die Auenböden u. a. der Schwarzen Elster und Spree (Einzugsgebiet Lausitz) relativ Ni-arm. Dazu tragen sicher auch die geringere Besiedlungsdichte und die niedrigere Dichte von Industriestandorten in der Lau-sitz bei. Problematisch ist die Umrechnung von Ni-Totalgehalten in Ni-Königswassergehalte (KW). Praktische Erfahrungen bei den Bodenuntersuchungen zeigen, dass die KW-Gehalte gegenüber den Totalgehalten in Abhängigkeit von der Bindungsform in den Substraten um ca. 10 bis 30 % niedriger sind. Die in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) festgelegten Prüfwerte für den Wirkungspfad Boden-Mensch (KW-Gehalte) werden in Sachsen nur z. T über den Diabasen und den kleinräumig auftretenden Serpentiniten überschritten. Gefährdungen können aber hier weitgehend ausgeschlossen werden, da das Ni silikatisch gebunden vorliegt und eine Freisetzung nicht zu befürchten ist. Der Ni-Transfer Boden-Pflanze auf Grünlandflächen ist unbedeutend; der Maßnahmenwert von 1 900 mg/kg wird nicht erreicht.

Großtechnische Umsetzung eines Bioökonomie-Prozesses zur Verknüpfung von Agrarindustrie und Kunststoffverarbeitern durch die kontinuierliche Produktion eines neuartigen Biopolymers

Die traceless materials GmbH ist ein Bioökonomie Start-up Unternehmen, das im Jahr 2020 als Ausgründung der TU Hamburg hervorgegangen ist. Das Hauptgeschäftsfeld stellt die Entwicklung und Produktion des traceless Materials (rückstandslos biologisch abbaubares Material) für den Kunststoffverarbeitungsmarkt dar. Erklärtes Ziel ist, einen messbaren Beitrag zur Lösung der weltweiten Verschmutzung durch Kunststoffe zu leisten. Die traceless materials GmbH stellt mittels eines innovativen Verfahrens ein Material her, welches vergleichbare Eigenschaften wie Kunststoff besitzt. Es handelt sich dabei aber um eine neuartige Materialkategorie. Konventioneller Kunststoff wird in einem synthetischen Verfahren und zum Großteil aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Der Rohstoff in diesem Projekt hingegen sind pflanzliche Reststoffe, welche nach der Extraktion der natürlichen Polymere noch als Futtermittel oder zur energetischen Verwertung genutzt werden können. Im Vorhaben soll eine Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von mehreren Tausend Tonnen pro Jahr errichtet und betrieben werden. Im Herstellungsprozess des traceless Materials wird als Rohstoff ein pflanzlicher Reststoff verwendet, der als Nebenprodukt der industriellen Getreideverarbeitung anfällt. Mit einem zum Patent angemeldeten Verfahren werden daraus natürliche Polymere extrahiert und zu einem Granulat verarbeitet. Dieses Granulat kann mit gängigen Technologien der Kunststoffverarbeitung zu verschiedenen Produktanwendungen weiterverarbeitet werden, beispielsweise im Spritzguss oder der Extrusion. Das hergestellte Material könnte z.B. zur Herstellung von Einwegverpackungen und -produkten, welche leicht in die Umwelt gelangen oder sich nicht recyceln lassen, eingesetzt werden und so zur Verbrauchsminderung fossiler Rohstoffe beitragen. Damit soll auch die Umweltverschmutzung zurückgehen, da das Material sich rückstandslos abbaut und nicht schädlich für Flora und Fauna ist, wenn es unsachgemäß in der Umwelt entsorgt werden sollte. Produkte, die aus dem Material hergestellt werden, sind entweder über den Restmüll oder bei Verpackungen über den gelben Sack/die gelbe Tonne/Wertstofftonne zu entsorgen. In beiden Fällen werden sie energetisch verwertet, da der Marktanteil für eine sortenreine Sammlung und mechanisches Recycling derzeit zu gering ist. Eine Entsorgung über die Bioabfallsammlung ist nicht zulässig, auch wenn das Material zertifiziert gartenkompostierbar ist. Bei einer Kompostierung würde auch der energetische Nutzen verloren gehen. Bei einer jährlichen Produktionskapazität von mehreren Tausend Tonnen können nicht nur substantiell CO2-Emissionen und fossile Energieträger, sondern auch Wasser und Landressourcen eingespart werden. Das Verfahren ist für eine Vielzahl von Unternehmen der Chemie- und Kunststoffindustrie übertragbar. Da das Material auf den gängigen Anlagen der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden kann, ist eine Übertragbarkeit ohne (hohen) Aufwand möglich. Weiterhin wird an der Übertragbarkeit dieses Verfahrens der Polymerextraktion auf andere Reststoffe von Getreide geforscht.

Feste Brennstoffe

Brennstoffe werden zur Wärmegewinnung eingesetzt und dienen der Erzeugung von elektrischem Strom im Dampfkraftwerk. Die Landwirtschaft verfügt über ein großes Potenzial an energetisch nutzbarer fester Biomasse. Das sind zum einen Getreidestroh, Grünland- und Landschaftspflegeaufwüchse zum anderen Energiepflanzen (Getreidekorn, Miscanthus, Schnellwachsende Baumarten), die gezielt angebaut werden. Im Zuge des weiteren Preisanstieges für fossile Energieträger und im Interesse der Umweltschonung (Klimawandel) gewinnen diese nachhaltigen Ressourcen zunehmend an Bedeutung.

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