Ressourcenverbrauch im produzierenden Gewerbe wird zukünftig noch stärker in den Fokus unserer Gesellschaft rücken. Um als Unternehmen eine Vorstellung über die eigene Ressourceneffizienz, also dem effizienten Einsatz von Ressourcen wie Rohstoffe und Energie, zu erhalten, ist es notwendig, den Umgang im Unternehmen zu überprüfen und zu reflektieren. Dazu kann der Ressourcencheck als ein Einstieg dienen. Nach der Erstellung eines Werkzeugs (Basismodul) zur Selbsteinstufung hinsichtlich der Ressourceneffizienz im eigenen Unternehmen, wurden bereits zwei Vertiefungsmodule für das metallverarbeitende Gewerbe und Unternehmen der Oberflächentechnik entwickelt. Ziele der Selbsteinstufung sind die Sensibilisierung für das Thema Ressourceneffizienz, das Aufzeigen von Handlungsmöglichkeiten und der Vergleich mit Beispielen aus der Praxis. Der Selbst-Check ist bewusst knapp gehalten, um ein niederschwelliges Angebot insbesondere für Führungskräfte zu schaffen. Inhaltlich basieren die Fragen auf Erfahrungen aus der Praxis.
Mit Verknappung der Ressourcen an Primärenergieträgern und Ausgangsrohstoffen für Hightech-Anwendungen (z.B. Titan, Inconel) und steigenden Anforderungen an den Klimaschutz wächst auch der wirtschaftliche und politische Druck zur Steigerung der Energieeffizienz in der additiven Fertigung (AM - additive manufacturing). Dabei ist zu beachten, dass hierbei neben einer energetischen Optimierung der Anlagentechnik auch die Einsparung Metallpulver einhergeht mit einem drastisch reduzierten Einsatz von Primärenergie zu dessen Herstellung. Im Mittel kann davon ausgegangen werden, dass mit jedem recycelten Kilogramm Titanpulver in etwa 95 kWh gespart werden können. Dieses Vorhaben avisiert ein energieeffizientes Funktionsmuster für optimale Metall-Pulver- und Inertgasaufbereitung für die additive Fertigung mit kontinuierlicher Überwachung und Regelung der Prozesse sowie normgerechte Dokumentation, sodass es allerhöchste Anforderungen aus der Produktion für Klasse-1-AM-Bauteile erfüllt und gleichzeitig den Anforderungen an eine signifikante Reduktion des Endenergieverbrauchs und des CO2-Footprints gerecht wird sowie zur Ressourcenschonung beiträgt. Erstmalig wird durch eine lückenlose Qualitätsüberwachung der Güte des Pulvers und der Anlagenumgebung, unter anderem im Sinne der Sicherheit und Effizienz, kontinuierlich kontrolliert, geregelt und dokumentiert.
Das Ziel des Projektes besteht darin, das Potential einer auf den Anwendungsfall abgestimmten Herstellung von Ersatzbrennstoffen (EBS) aus Abfällen zu ermitteln. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Clausthal und mit der Bauhaus-Universität Weimar bearbeitet. Die Nutzung von Ersatzbrennstoffen (EBS) aus Abfallfraktionen gewinnt u.a. vor dem Hintergrund der Öffnung des Abfallmarktes und der Einsparung von Primärenergieträgern zunehmend an Interesse. Aus wenigen bekannten Beispielen ist jedoch ersichtlich, dass ein wirtschaftlicher Erfolg der Ersatzbrennstoffherstellung in Kombination mit Abfallbehandlungsverfahren nicht zwangsläufig mit einem ökologischen Vorteil verbunden ist und unter Umständen auch negative Auswirkungen im Vergleich zur klassischen Restabfallverbrennung zur Folge haben kann. Im Rahmen dieser Studie wurde das Hauptaugenmerk auf die Optimierung der Herstellung von Sekundärbrennstoffen aus energetischer Sicht gerichtet; Fragen bezüglich angereicherter Schadstoffgehalte in Ersatzbrennstoffen und Fragen bezüglich der Herstellungskosten von Ersatzbrennstoffen wurden nur ansatzweise berücksichtigt. Die Ergebnisse dieser Studie lassen den Schluss zu, dass die mechanisch-biologische Herstellung von Ersatzbrennstoffen unter Beachtung der oben getroffenen Annahmen aus energetischen Gründen in jedem Fall einer Behandlung von originären Abfällen in einer Müllverbrennungsanlage vorzuziehen ist. Diese Feststellung lässt sich zwar in Anbetracht einer alleinigen energetischen Bilanzierung bejahen, ist aber unter Berücksichtigung einer gesamtheitlichen Betrachtung des MBA-Verwertungsweges zu relativieren. Eine verlässliche Gesamtbewertung ist nur unter Einbeziehung weiterer ökologischer, aber auch ökonomischer Gesichtspunkte zu treffen. Besondere Aufmerksamkeit ist dabei den Schadstoffgehalten der EBS zu widmen, da diese emissionsseitig durch die gesetzlichen Einschränkungen den Einsatz in den Mitverbrennungsanlagen limitieren.
QUIRINUS-Control ist ein umfangreiches Forschungsvorhaben zur objektiven Bewertung und somit der zukünftigen Sicherung der Spannungsqualität vor dem Hintergrund der Abkehr von Großkraftwerken sowie der weiteren Integration von umrichterbasierten Anlagen im Rheinischen Revier. QUIRINUS-Control bietet interdisziplinäre Ansätze durch ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Netzbetreibern, Beratern, Messgeräteherstellern, Softwareentwicklern und Anlagenherstellern zur Identifikation von möglichen Spannungsqualitätseinbußen. Insbesondere zielt QUIRINUS-Control mit dem Aufbau eines Wide-Area-Monitoring Systems als Werkzeug im Rahmen des Projektes auf die Erarbeitung von systemischen Lösungsmaßnahmen und Komponentenlösungen sowie der Ableitung von Best Practice Lösungen ab. Als Verteilnetzbetreiber ist Regionetz (i. F. 'RN' oder 'Antragsteller') gemäß EnWG u.a. für die Gewährleistung der Versorgungszuverlässigkeit und damit der Spannungsqualität im eigenen Netzgebiet verantwortlich. Bislang sind noch keine Instrumente und Methoden zur messtechnischen Erfassung und Bewertung der Spannungsqualität im Netzgebiet vorhanden, die den sich verändernden Rahmenbedingungen durch die Abkehr von der konventionellen Stromerzeugung über Großkraftwerke und die Hinwendung zu fluktuierend einspeisenden Stromerzeugungsanlagen auf Basis regenerativer Primärenergieträger sowie flexiblen Stromverbrauchsanlagen adäquat Rechnung trägt. Neben dem bislang fehlenden Messsystem fehlt es bislang auch noch an einem großflächigen Monitoringsystem, das neben der laufenden Beobachtung von Spannungsqualitätsbeeinträchtigungen auch deren Visualisierung, Analyse und Ableitung von Handlungsoptionen ermöglicht. Insofern setzt sich der Antragsteller das übergeordnete Ziel, zur Konzeption eines solchen technischen, 24/7-Mess- und Monitoringsystems mitzuwirken, um hierdurch auch weiterhin die Versorgungszuverlässigkeit im Netzgebiet gewährleisten zu können.
QUIRINUS-Control ist ein umfangreiches Forschungsvorhaben zur objektiven Bewertung und somit der zukünftigen Sicherung der Spannungsqualität vor dem Hintergrund der Abkehr von Großkraftwerken sowie der weiteren Integration von umrichterbasierten Anlagen im Rheinischen Revier. QUIRINUS-Control bietet interdisziplinäre Ansätze durch ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Netzbetreibern, Beratern, Messgeräteherstellern, Softwareentwicklern und Anlagenherstellern zur Identifikation von möglichen Spannungsqualitätseinbußen. Insbesondere zielt QUIRINUS-Control mit dem Aufbau eines Wide-Area-Monitoring Systems als Werkzeug im Rahmen des Projektes auf die Erarbeitung von systemischen Lösungsmaßnahmen und Komponentenlösungen sowie der Ableitung von Best Practice Lösungen ab. Als Verteilnetzbetreiber ist Regionetz (i. F. 'RN' oder 'Antragsteller') gemäß EnWG u.a. für die Gewährleistung der Versorgungszuverlässigkeit und damit der Spannungsqualität im eigenen Netzgebiet verantwortlich. Bislang sind noch keine Instrumente und Methoden zur messtechnischen Erfassung und Bewertung der Spannungsqualität im Netzgebiet vorhanden, die den sich verändernden Rahmenbedingungen durch die Abkehr von der konventionellen Stromerzeugung über Großkraftwerke und die Hinwendung zu fluktuierend einspeisenden Stromerzeugungsanlagen auf Basis regenerativer Primärenergieträger sowie flexiblen Stromverbrauchsanlagen adäquat Rechnung trägt. Neben dem bislang fehlenden Mess-system fehlt es bislang auch noch an einem großflächigen Monitoringsystem, das neben der laufenden Beobachtung von Spannungsqualitätsbeeinträchtigungen auch deren Visualisierung, Analyse und Ableitung von Handlungsoptionen ermöglicht. Insofern setzt sich der Antragsteller das übergeordnete Ziel, zur Konzeption eines solchen technischen, 24/7-Mess- und Monitoringsystems mitzuwirken, um hierdurch auch weiterhin die Versorgungszuverlässigkeit im Netzgebiet gewährleisten zu können.
QUIRINUS-Control ist ein umfangreiches Forschungsvorhaben zur objektiven Bewertung und somit der zukünftigen Sicherung der Spannungsqualität vor dem Hintergrund der Abkehr von Großkraftwerken sowie der weiteren Integration von umrichterbasierten Anlagen im Rheinischen Revier. QUIRINUS-Control bietet interdisziplinäre Ansätze durch ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Netzbetreibern, Beratern, Messgeräteherstellern, Softwareentwicklern und Anlagenherstellern zur Identifikation von möglichen Spannungsqualitätseinbußen. Insbesondere zielt QUIRINUS-Control mit dem Aufbau eines Wide-Area-Monitoring Systems als Werkzeug im Rahmen des Projektes auf die Erarbeitung von systemischen Lösungsmaßnahmen und Komponentenlösungen sowie der Ableitung von Best Practice Lösungen ab. Als Verteilnetzbetreiber ist die Bocholter Energie- und Wasserversorgung GmbH (BEW) gemäß EnWG u.a. für die Gewährleistung der Versorgungszuverlässigkeit und damit der Spannungsqualität im eigenen Netzgebiet verantwortlich. Bislang sind zwar schon einige Instrumente jedoch keine Methoden zur messtechnischen Erfassung und Bewertung der Spannungsqualität im Netzgebiet vorhanden, die den sich verändernden Rahmenbedingungen - weg von der konventionellen Stromerzeugung in Großkraftwerken und hin zu fluktuierend und dezentral einspeisenden Stromerzeugungsanlagen auf Basis regenerativer Primärenergieträger unter Einbindung von flexiblen Stromverbrauchsanlagen - Rechnung trägt. Es fehlt ein großflächiges Monitoringsystem, das neben der laufenden Beobachtung von Spannungsqualitätsbeeinträchtigungen auch deren Visualisierung, Analyse und Ableitung von Handlungsoptionen ermöglicht. Das Ziel des Projektes ist die Konzeption eines 24/7-Mess- und Monitoringsystems für das Verteilnetz, um auch weiterhin die Versorgungszuverlässigkeit im Netzgebiet gewährleisten zu können.
QUIRINUS-Control ist ein umfangreiches Forschungsvorhaben zur objektiven Bewertung und somit der zukünftigen Sicherung der Spannungsqualität vor dem Hintergrund der Abkehr von Großkraftwerken sowie der weiteren Integration von umrichterbasierten Anlagen im Rheinischen Revier. QUIRINUS-Control bietet interdisziplinäre Ansätze durch ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Netzbetreibern, Beratern, Messgeräteherstellern, Softwareentwicklern und Anlagenherstellern zur Identifikation von möglichen Spannungsqualitätseinbußen. Insbesondere zielt QUIRINUS-Control mit dem Aufbau eines Wide-Area-Monitoring Systems (WAMS) als Werkzeug im Rahmen des Projektes auf die Erarbeitung von systemischen Lösungsmaßnahmen und Komponentenlösungen sowie der Ableitung von Best Practice Lösungen ab. Das zentrale Ziel des Teilprojektes der Leitungspartner GmbH besteht in Folgendem: Als Verteilnetzbetreiber ist Leitungspartner gemäß EnWG u.a. für die Gewährleistung der Versorgungszuverlässigkeit und damit der Spannungsqualität im eigenen Netzgebiet verantwortlich. Bislang sind noch keine Instrumente und Methoden zur messtechnischen Erfassung und Bewertung der Spannungsqualität im Netzgebiet vorhanden, die den sich verändernden Rahmenbedingungen durch die Abkehr von der konventionellen Stromerzeugung aus Großkraft-werken und Hinwendung zu fluktuierend einspeisenden dezentralen Stromerzeugungsanlagen auf Basis regenerativer Primärenergieträger unter Einbeziehung flexibler Stromverbrauchsanlagen Rechnung tragen. Neben dem fehlenden Messsystem fehlt ein großflächiges Monitoringsystem, das neben der laufenden Beobachtung von Spannungsqualitätsbeeinträchtigungen auch deren Visualisierung, Analyse und Ableitung von Handlungsoptionen ermöglicht. Insofern setzt sich der Antragsteller das übergeordnete Ziel, zur Konzeption eines solchen technischen, 24/7-Mess- und Monitoringsystems mitzuwirken, um hierdurch zukünftig die Versorgungszuverlässigkeit im Netzgebiet gewährleisten zu können.
Die synthetische Materialchemie steht vor enormen Herausforderungen: Die Energiewende erfordert völlig neue Materialien mit herausragenden Eigenschaften - effektive Fotokatalysatoren für die solargetriebene Wasserstoffentwicklung, effiziente Energiespeichermaterialien, Materialien für Energiekonversion und vieles mehr. Auf der anderen Seite besteht die zwingende Notwendigkeit des ressourcenschonenden Einsatzes von Rohstoffen und Energie durch effizientere Herstellung bekannter und bereits verwendeter Materialien. Hier müssen nachhaltige chemische Prozesse erdacht und entwickelt werden, die bei niedrigerer Temperatur ablaufen, höhere Reinheit und Ausbeute ermöglichen und weniger Abfall produzieren. Eine Erfolg versprechende Option hierfür ist die Nutzung von ionischen Flüssigkeiten (engl. Ionic Liquids, ILs) - organische Salze, die bereits unterhalb 100 Grad Celsius, oftmals sogar bei Raumtemperatur, als hoch polare Flüssigkeiten vorliegen. Die einzigartigen Eigenschaften dieser neuartigen 'Designer-Lösungsmittel' lassen sich durch vielfältige Variation ihrer chemischen Zusammensetzung an das jeweilige Synthesesystem adaptieren. Vielversprechende erste Forschungsergebnisse zeigen, dass unter Nutzung von ILs anorganische Materialien (Metalle, Legierungen, Halbleiter, Hartstoffe, Funktionswerkstoffe etc.) unter Umgebungsbedingungen hergestellt werden können. Dadurch lassen sich Energieeinsatz und technischer Aufwand im Vergleich zu den bisher notwendigen Hochtemperaturprozessen, wie Schmelzreaktionen, Solvothermalsynthesen oder Gasphasenabscheidungen, enorm reduzieren. Zugleich werden chemische Materialsynthesen besser steuerbar, was ebenfalls die Energie- und Rohstoffeffizienz erhöht. Unabhängig davon eröffnen Synthesen in ILs die Möglichkeit, auch völlig neue Niedertemperaturverbindungen mit noch unbekannten chemischen und physikalischen Eigenschaften erstmalig zugänglich zu machen. Tatsächlich lassen sich in diesem frühen Stadium der Forschung noch längst nicht alle wissenschaftlichen, ökonomischen und ökologischen Implikationen abschätzen. Somit sind die Ziele des Schwerpunktprogramms: (1) Etablierung IL-basierter ressourceneffizienter Synthesen für bekannte Funktionsmaterialien, (2) Entdeckung neuartiger, auch unorthodoxer Funktionsmaterialien, die nur durch die Synthesen nahe Raumtemperatur in ILs zugänglich sind, (3) Verständnis der Prinzipien von Auflösung, Reaktion und Abscheidung anorganischer Feststoffe in ILs.
<p>Primärenergieverbrauch</p><p>Der Primärenergieverbrauch ist seit Beginn der 1990er Jahre rückläufig. Bis auf Erdgas ist der Einsatz aller konventionellen Primärenergieträger seither zurückgegangen. Dagegen hat die Nutzung erneuerbarer Energien zugenommen. Ihr Anteil ist kontinuierlich angestiegen, besonders seit dem Jahr 2000.</p><p>Definition und Einflussfaktoren</p><p>Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergieverbrauch#alphabar">Primärenergieverbrauch</a> (PEV) bezeichnet den Energiegehalt aller im Inland eingesetzten Energieträger. Der Begriff umfasst sogenannte Primärenergieträger, wie zum Beispiel Braun- und Steinkohle, Mineralöl oder Erdgas, die entweder direkt genutzt oder in sogenannte Sekundärenergieträger wie zum Beispiel Kohlebriketts, Benzin und Diesel, Strom oder Fernwärme umgewandelt werden. Berechnet wird er als Summe aller im Inland gewonnenen Energieträger zuzüglich des Saldos der importierten und exportierten Mengen sowie der Lagerbestandsveränderungen abzüglich der auf Hochsee gebunkerten Vorräte.</p><p>Statistisch wird der Primärenergieverbrauch über das Wirkungsgradprinzip ermittelt. Dabei werden die Einsatzmengen der in Feuerungsanlagen verbrannten Energieträger mit ihrem Heizwert multipliziert. Für Strom aus Wind, Wasserkraft oder Photovoltaik wird dabei ein Wirkungsgrad von 100 %, für die Geothermie von 10 % und für die Kernenergie von 33 % angenommen. Im Ergebnis wird durch diese internationale Festlegung für die erneuerbaren Energien ein erheblich niedrigerer PEV errechnet als für fossil-nukleare Brennstoffe. Dies hat in Zeiten der Energiewende methodenbedingte Verzerrungen bei der Trendbetrachtung zur Folge: Der Primärenergieverbrauch sinkt bei fortschreitender Substitution von fossil-nuklearen Brennstoffen durch erneuerbare Energien, selbst wenn die gleiche Menge an Strom zur Nutzung bereitgestellt wird. Dieser rein statistische Effekt überzeichnet den tatsächlichen Verbrauchsrückgang, wie die Entwicklung des<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-erneuerbare-energien">Bruttoendenergieverbrauchs</a>zeigt.</p><p>Der Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Primärenergieverbrauch steigt dagegen unterproportional (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch“). Es wird – rechnerisch bedingt – ein langsamerer Anstieg des Erneuerbaren-Anteils am PEV wahrgenommen. Dies kann einen geringeren Ausbaueffekt suggerieren. Diese Effekte werden umso größer, je mehr Stromproduktion aus beispielsweise Kohlekraftwerken durch erneuerbare Energien und/oder Stromimporte (ebenfalls mit Wirkungsgrad von 100 % bewertet) ersetzt werden, weil immer weniger Umwandlungsverluste in die Primärenergiebilanzierung einfließen.</p><p>Der Primärenergieverbrauch wird in erheblichem Maße durch die wirtschaftliche Konjunktur und Struktur, Preise für Rohstoffe und technische Entwicklungen beeinflusst. Auch die Witterungsverhältnisse und damit verbunden der Bedarf an Raumwärme spielen eine wichtige Rolle.</p><p>Entwicklung und Ziele</p><p>Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergieverbrauch#alphabar">Primärenergieverbrauch</a> in Deutschland ist seit Beginn der 1990er Jahre rückläufig (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch“). Das ergibt sich zum einen aus methodischen Gründen beim Umstieg auf erneuerbare Energien (siehe Abschnitt „Primärenergieverbrauch erklärt“). Zum anderen konnten aber auch Effizienzsteigerungen beobachtet werden, zum Beispiel durch bessere Ausnutzung der in Energieträgern gespeicherten Energie (Brennstoffnutzungsgrad) in<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/kraftwerke-konventionelle-erneuerbare">Kraftwerken</a>, Motoren oder Heizkesseln.</p><p>Im Energieeffizienzgesetz 2023 (EnEfG) hat der Gesetzgeber festgelegt, dass der Primärenergieverbrauch bis zum Jahr 2030 um 39,3 % unter dem Wert des Jahres 2008 liegen soll. In den „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimaschutz-energiepolitik-in-deutschland/szenarien-fuer-die-klimaschutz-energiepolitik/integrierte-energie-treibhausgasprojektionen">Treibhausgas-Projektionen 2025</a>“ wurde auf der Basis von Szenarioanalysen untersucht, ob Deutschland seine Klimaziele im Jahr 2030 erreichen kann. Wichtig ist dabei auch die Frage nach der zu erwartenden Entwicklung des Primärenergieverbrauchs. Das Ergebnis der Untersuchung: Wenn alle von der Regierungskoalition geplanten Maßnahmen umgesetzt werden, ist im Jahr 2030 mit einem PEV von etwa 9.800 Petajoule (PJ) zu rechnen (Mit-Maßnahmen-<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Szenario#alphabar">Szenario</a>). Das wäre gegenüber dem Jahr 2008 ein Rückgang von lediglich etwa 32 %. Weitere Maßnahmen zur Senkung des PEV sind also erforderlich, um die Ziele des EnEfG zu erreichen.</p><p>Primärenergieverbrauch nach Energieträgern</p><p>Seit 1990 hat sich der Energieträgermix stark verändert. Der Verbrauch von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergie#alphabar">Primärenergie</a> auf Basis von Braunkohle lag im Jahr 2023 um 72 %, der von Steinkohle um etwa 63 % unter dem des Jahres 1990. Der Energieverbrauch auf Basis von Erdgas stieg an: Noch im Jahr 2021 lag das Plus gegenüber dem Jahr 1990 bei 44 %. In der Folge des Krieges in der Ukraine und den daraus erwachsenden Versorgungsengpässen und der wirtschaftlichen Rezession sank der Gasverbrauch in den Jahren 2022 und 2023 gegenüber dem Jahr 2021 jedoch deutlich. Im Jahr 2023 lag der Energieverbrauch für Erdgas 14 % über dem des Jahres 1990. Der Einsatz erneuerbarer Energieträger hat sich seit 1990 mehr als verzehnfacht (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch nach Energieträgern“).</p>
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