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CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde Strom 2024 gesunken

<p>Berechnungen des Umweltbundesamtes (UBA) zeigen, dass die spezifischen Treibhausgas-Emissionsfaktoren im deutschen Strommix im Jahr 2024 weiter gesunken sind. Hauptursachen sind der gestiegene Anteil erneuerbarer Energien, der gesunkene Stromverbrauch infolge der wirtschaftlichen Stagnation und dass mehr Strom importiert als exportiert wurde.</p><p>Pro Kilowattstunde des in Deutschland verbrauchten Stroms wurden im Jahr 2024 bei der Erzeugung durchschnittlich 363 Gramm CO2 ausgestoßen. 2023 lag dieser Wert bei 386 und 2022 bei 433 Gramm pro Kilowattstunde. Vor 2021 wirkte sich der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien positiv auf die Emissionsentwicklung der Stromerzeugung aus und trug wesentlich zur Senkung der spezifischen Emissionsfaktoren im Strommix bei. Die wirtschaftliche Erholung nach dem Pandemiejahr 2020 und die witterungsbedingte geringere Windenergieerzeugung führten zu einer vermehrten Nutzung emissionsintensiver Kohle zur Verstromung, wodurch sich die spezifischen Emissionsfaktoren im Jahr 2021 erhöhten. Dieser Effekt beschleunigte sich noch einmal im Jahr 2022 durch den verminderten Einsatz emissionsärmerer Brennstoffe für die Stromproduktion und den dadurch bedingten höheren Anteil von Kohle.</p><p>2023 und fortgesetzt 2024 führte der höhere Anteil erneuerbarer Energien, eine Verminderung des Stromverbrauchs infolge der wirtschaftlichen Stagnation sowie ein Stromimportüberschuss zur Senkung der spezifischen Emissionsfaktoren: Der Stromhandelssaldo wechselte 2023 erstmals seit 2002 vom Exportüberschuss zum Importüberschuss. Es wurden 9,2 Terawattstunden (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>⁠) mehr Strom importiert als exportiert. Dieser Trend setzt sich im Jahr 2024 fort. Der Stromimportüberschuss stieg auf 24,4 TWh. Die durch diesen Stromimportüberschuss erzeugten Emissionen werden nicht der deutschen Stromerzeugung zugerechnet, da sie in anderen berichtspflichtigen Ländern entstehen. Die starke Absenkung des spezifischen Emissionsfaktors im deutschen Strommix ab dem Jahr 2023 ist deshalb nur bedingt ein ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ für die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=Nachhaltigkeit#alphabar">Nachhaltigkeit</a>⁠ der Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen des Stromsektors.</p><p>Die Entwicklung des Stromverbrauchs in Deutschland</p><p>Der Stromverbrauch stieg seit dem Jahr 1990 von 479 Terawattstunden (TWh) auf 583 TWh im Jahr 2017. Seit 2018 ist erstmalig eine Verringerung des Stromverbrauchs auf 573 TWh zu verzeichnen. Mit 513 TWh wurde 2020 ein Tiefstand erreicht. Im Jahr 2021 ist ein Anstieg des Stromverbrauchs infolge der wirtschaftlichen Erholung nach dem ersten Pandemiejahr auf 529 TWh zu verzeichnen, um 2022 wiederum auf 516 TWh und 2023 auf 454 TWh zu sinken. Dieser Trend setzt sich 2024 mit einem Stromverbrauch von 439 TWh fort. Der Stromverbrauch bleibt trotz konjunktureller Schwankungen und Einsparungen infolge der Auswirkungen der Pandemie und des russischen Angriffskrieges in der Ukraine auf hohem Niveau.</p><p>Datenquellen</p><p>Die vorliegenden Ergebnisse der Emissionen in Deutschland leiten sich aus der Emissionsberichterstattung des Umweltbundesamtes für Deutschland, Daten der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik, Daten der Arbeitsgemeinschaft für Energiebilanzen e.V. auf der Grundlage amtlicher Statistiken und eigenen Berechnungen für die Jahre 1990 bis 2022 ab. Für das Jahr 2023 liegen vorläufige Daten vor. 2024 wurde geschätzt.</p><p>Hinweis: Die im Diagramm gezeigten Daten sind in der Publikation "Entwicklung der spezifischen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2024" zu finden.</p>

Vorhersage und Kontrolle des Flammenrückschlags von Wasserstoffflammen, Teilvorhaben: Strömungssimulation und Sensitivitätsanalyse

Das Projekt flasHH untersucht den Einsatz von Wasserstoff (H2) als CO2-neutralen Brennstoff in modernen Verbrennungssystemen zur Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. H2 kann aus erneuerbaren Quellen gewonnene Energie langfristig speichern, die Rückverstromung birgt jedoch erhebliche Sicherheitsrisiken wie Flammenrückschlag (engl. 'Flashback'). Dies gilt insbesondere für den Einsatz in emissionsarmen, vorgemischten Verbrennungssystemen, die in stationären Gasturbinen zur Stromerzeugung Stand der Technik sind. Die sichere und zuverlässige Nutzung von H2 erfordert ein tiefgehendes Verständnis der physikalischen Mechanismen, die zur Flammenstabilisierung und Rückschlagsvermeidung beitragen. Das Ziel des Projektes ist es validierte Methoden zur Vorhersage und Vermeidung des Flammenrückschlags zu entwickeln. Der Einfluss des konjugierten Wärmeübergangs im Wandmaterial soll dabei besondere Beachtung finden. Numerische Simulation, Experiment und datengetriebene bzw. ordnungsreduzierte Modellierungsansätze sollen in innovativer Weise integriert werden, um systematische und anwendungsrelevante Erkenntnisse zum Rückschlag von Strahl- und Drallflammen mit 100 % Wasserstoff zu gewinnen und Optimierungsstudien zu ermöglichen. Die Technische Universität Berlin (TUB) und die Technische Universität München (TUM) führen das Vorhaben in enger Zusammenarbeit und mit Ko-Finanzierung durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV) durch. Mitglieder der FVV, darunter Siemens Energy, stehen beratend zur Seite.

Abschätzung der Bedeutung des Einspeisemanagements nach EEG 2009 - Auswirkungen auf die Windenergieerzeugung in den Jahren 2009 und 2010

Die Abschaltung von Windenergieanlagen aufgrund von Netzengpässen ist im Vergleich zum Vorjahr um bis zu 69 Prozent gestiegen. Zu diesem Ergebnis kommt die Ecofys Studie 'Abschätzungen der Bedeutung des Einspeisemanagements nach EEG 2009', die im Auftrag des Bundesverbandes WindEnergie e.V. (BWE) erstellt wurde. Im Jahr 2010 sind bis zu 150 Gigawattstunden Windstrom verloren gegangen, weil die Netzbetreiber Anlagen abgeschaltet haben. Auch zahlenmäßig nahmen diese als Einspeisemanagement (EinsMan) im Erneuerbaren Energien Gesetz geregelten Abschaltungen massiv zu. Gab es 2009 noch 285 sogenannte EinsMan-Maßnahmen, waren es 2010 bereits 1085. Der durch Abschaltungen verlorengegangen Strom entspricht dabei einem Anteil von bis zu 0,4 Prozent an der in Deutschland im Jahr 2010 insgesamt eingespeisten Windenergie. Ursachen für EinsMan waren im Jahr 2010 überwiegend Überlastungen im 110 kVHochspannungsnetz und an Hochspannungs-/ Mittelspannungs-Umspannwerken, selten auch im Mittelspannungsnetz. In den nächsten Jahren ist von einem weiteren Anstieg der Ausfallarbeit bei Windenergieanlagen auszugehen, insbesondere weil sowohl 2009 mit 86Prozent als auch 2010 mit nur 74Prozent vergleichsweise sehr schlechte Windjahre gewesen sind. Mit dem Ziel, die Transparenz der EinsMan-Maßnahmen und deren Auswirkungen auf die Einspeisung aus Windenergieanlagen und anderer Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien zu verbessern, sollte für jeden Einsatz von EinsMan ex-post im Internet in einem einheitlichen Datenformat aufgeschlüsselt nach Energieträgern - der Zeitpunkt und die Dauer, - die betroffene Netzregion inklusive der installierten und zum Zeitpunkt tatsächlich eingespeisten Leistung, die maximale Reduzierung je -Std. Zeitraum sowie - die Netzregion übergreifenden Korrekturfaktor, Ausfallarbeit und Entschädigungszahlungen und - der Grund für die Maßnahme veröffentlicht werden.

Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm

Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Kombination von Solarthermie und landwirtschaftlicher Flächennutzung durch bifaziale Flachkollektoren, Teilvorhaben: Systementwicklung und -auslegung

MILLS - Entwicklung und Implementierung eines Konzeptes zur Nutzung von Wassermühlen zur Kleinstelektrifizierung sowie für den Betrieb von Ölpressen und Getreidemühlen in ländlichen Siedlungsräumen in Entwicklungsländern, z.B. in Äthiopien

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es auf der Grundlage bewährter Technologien, die als angepasste Technologien in Entwicklungsländern in Betracht kommen, unter Berücksichtigung sozio-demographischer und ökonomischer Gegebenheiten, auf der Basis bereits identifizierter potentieller Standorte für Wasserkraftanlagen, unter Einbeziehung von lokalem Know-How und durch Implementierung und Monitoring von Pilot-Anlagen Grundlagen für einen Standard zu schaffen, auf dessen Basis in Zukunft nach einem 'Baukastenprinzip' kleine Wasserkraftanlagen (auch kostengünstig) implementiert werden können. Es wird eine Kleinwasserkraftanlage entwickelt, deren technische Spezifikation sowie Nutzung und Wartung auf die besonderen Verhältnisse in Entwicklungsländern (z.B. Äthiopien) abgestimmt ist. Die üblichen Wasserkraftanlagen erfordern einen hohen technischen Standard für die Produktion; Bau und Wartung dieser Komponenten ist in den ländlichen Gebieten der Entwicklungsländer nahezu unmöglich. Bis zum 19. Jahrhundert gehörten in Europa Wasserkrafträder zum 'technischen Standard' der Handwerksbetriebe. Neben der Nutzung als Getreidemühle wurden Wasserräder für den Antrieb von Ölpressen und Sägen genutzt. Ziel des Vorhabens ist diese ursprüngliche Nutzung der Wasserräder für die besonderen Belange in Entwicklungsländern technisch zu optimieren. Wasserkraftanlagen werden heute nur dann betrieben, wenn sie ausschließlich der Stromerzeugung dienen. In Entwicklungsländern gibt es allerdings neben dem Strombedarf einen großen Bedarf an mechanischer Arbeitsleistung für den Antrieb von Getreide- bzw. Ölmühlen und Wasserpumpen, d.h. dass das Wasserrad direkt über eine mechanische Kupplung Verbraucher antreibt. Wird die mechanische Arbeitsleistung nicht benötigt (z.B. nachts) liefert der integrierte Generator Energie in Form von elektrischem Strom, der in vielfacher Hinsicht genutzt werden kann (z.B.: Beleuchtung, Beheizung eines zentralen Backofens, usw.). Diese Wasserräder sollen entsprechend dem Bedarf in ländlichen Siedlungsräumen in Entwicklungsländern mit Leistungen im Bereich von 2 bis 6 kW ausgelegt werden.

Notwendige Nachrüstung von dezentralen Erzeugungsanlagen - Entwicklung einer Nachrüststrategie für dezentrale Erzeugungsanlagen zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz

Ecofys und Partner entwickelten für das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie eine Nachrüststrategie für Stromerzeugungsanlagen zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz. Konkret wurde untersucht, welche Anlagentypen (Wind-, Biomasse-, KWK- und Wasserkraftanlagen) nach welchen Verordnungen an das Stromnetz angeschlossen sind, und wie groß das Gefährdungspotential ist. Darauf aufbauend wurde abgeschätzt, wie hoch der Aufwand zur Anpassung der Anlagen an aktuelle Erfordernisse ist, um die Stabilität des Stromnetzes auch bei Störfällen zu gewährleisten. Als Ergebnis erarbeitete das Konsortium konkrete Handlungsempfehlungen für das Ministerium. Dabei wurden auch juristische Vorschläge für eine neue Verordnung entwickelt.

Erhebung über Stromerzeugungsanlagen der Betriebe im Bergbau und Verarbeitenden Gewerbe

Für die fachlichen Betriebsteile Stromerzeugungsanlagen von Betrieben des Verarbeitenden Gewerbes: Leistung und Belastung der Anlagen zur Erzeugung, zum Bezug und zur Abgabe von Elektrizität, Nettostrom- und -wärmeerzeugung, Verbrauch von und Bestand an Brennstoffen für die Erzeugung von Elektrizität, Investitionen, jeweils nach Wirtschaftszweigen.

Erhebung über Klärgas

Gewinnung, Verwendung und Abgabe von Klärgas, Stromerzeugung aus Klärgas

Flammenbeheizte thermionische Energiewandler im Temperaturbereich 1100 Grad C bis 1300 Grad C

Direktumwandlung von Flammenwaerme in elektrische Energie, wobei die Eingangswaerme eine Temperatur von ca. 1100 Grad C bis 1300 Grad C besitzt und das Verfahren keine rotierenden oder beweglichen Teile benoetigt.

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