Um die (neuen) europäischen Klimaziele zu erreichen, ist eine auf erneuerbaren Energieträgern basierende Stromversorgung erforderlich. Diese Studie identifiziert kostengünstige Transformationspfade für die deutsche und europäische Stromversorgung, die hohen ökologischen Nachhaltigkeitsanforderungen gerecht werden. Szenarien bilden die Entwicklung des deutschen und europäischen Versorgungssystems bei ambitionierten CO 2 -Zielen unter verschiedenen Rahmenbedingungen ab und identifizieren effiziente Transformationspfade bis 2050. So wird deutlich welche der sehr vielfältigen technischen Optionen wann und in welchem Umfang genutzt werden können. Die Substitutionsmöglichkeiten zwischen den Optionen und die komplexen Wechselwirkungen zwischen allen Systemelementen werden dabei in der Modellierung beachtet. Veröffentlicht in Climate Change | 08/2021.
Die Studie untersucht Möglichkeiten zur Steigerung der Klimafreundlichkeit der Kältebereitstellung in den Anwendungsgebieten Gebäudeklimatisierung und Industriekälte. Ausgangspunkt ist eine detaillierte Analyse des Kältebedarfs in den einzelnen Anwendungsbranchen sowie eine Charakterisierung der eingesetzten Kühltechniken. Hierauf aufbauend werden für eine Auswahl an Systemen für die Gebäudeklimatisierung sowie die Industriekälte mittels ganzjähriger Betriebssimulationen Energiebedarf, Treibhausgas -Emissionen und Kosten berechnet und bewertet. Weiter werden die Potenziale zur Substitution von Kompressionskältesystemen durch wärmegetriebene Kältesysteme anhand verschiedener Randbedingungen ermittelt. Zum Abschluss wird das Marktpotenzial klimafreundlicher Kühltechniken untersucht und Empfehlungen zur Steigerung des Marktpotenzials gegeben. Veröffentlicht in Climate Change | 25/2014.
Die Studie Potenziale von Bauen mit Holz hat zum Ziel, die Datengrundlage zum Thema Verfügbarkeit von Holz als Baustoff zum Einsatz im Holzbau zu erweitern sowie ein Review zu vergleichenden Ökobilanzen von Häusern in Massiv- und Holzbauweise durchzuführen. Es werden zunächst die Holzqualitäten der unterschiedlichen Holzbauweisen definiert und deren Bedeutung und Verwendbarkeit im Bauwesen zugeordnet. Des Weiteren wird die Fragestellung behandelt, wie groß das Potenzial des national verfügbaren Holzes ist, wie sich die regionale Verteilung innerhalb Deutschlands darstellt und in welchem Umfang Holz bei gesteigerter Holzbauquote zusätzlich aus anderen Ländern importiert werden und welchen Qualitätsanforderungen dieses entsprechen müsste. Es wird außerdem beschrieben, welche Konkurrenz zu anderer stofflicher Holznutzung sowie zu energetischer Nutzung entsteht und ob Kaskadennutzung diese Konkurrenz potentiell mindern kann. Darüber hinaus wird die Auswirkung einer Steigerung der Holzbauquote unter der Annahme untersucht, dass diese Steigerung nicht mit einem Import von Hölzern gedeckt wird, sondern ob sie mit einer Vergrößerung der forstwirtschaftlichen Flächen im Inland bewältigt werden kann. Wald und Holznutzung tragen auf unterschiedliche Weise zum Klimaschutz bei, denn Bäume binden Kohlendioxid und können Treibhausgasemissionen durch die Substitution von mineralischen und fossilen Rohstoffen durch Holz reduzieren. In einem Review vergleichender Ökobilanzen von Massiv- und Holzhäusern aus wissenschaftlichen Journalen und Berichten werden Primärenergie und das Treibhauspotenzial für Gebäude mit einer näherungsweise einheitlichen funktionellen Äquivalenz ausgewertet. Zudem wird eine Sensitivitätsanalyse zur Identifikation der entscheidenden Einflussgrößen, die das Ergebnis bei einem direkten Vergleich der beiden Bauweisen beeinflussen bzw. über die Höhe des Substitutionspotenzials von Holz hinsichtlich der Umweltindikatoren entscheiden, durchgeführt. Quelle: Forschungsbericht
Um die Klimaziele des Übereinkommens von Paris einzuhalten, ist eine Transformation zur Dekarbonisierung der Energieversorgung notwendig. Für Europa bedeutet dies u. a. aufgrund landwirtschaftlicher Sockelemissionen eine weitestgehend CO2-freie Stromerzeugung bis spätestens 2050. Damit dieses Ziel im Rahmen einer nachhaltigen Entwicklung erreicht werden kann, ist eine weitestgehend auf erneuerbaren Energieträgern (EE) basierende Stromver-sorgung erforderlich. Die entsprechende Transformation birgt Herausforderungen für das Stromsystem, die durch eine Vielzahl technologischer Optionen gelöst werden können. Daher stellt sich die Frage, welche dieser sehr vielfältigen Optionen wann und in welchem Umfang genutzt werden sollten. Dabei sind die Substitutionsmöglichkeiten zwischen den Optionen und die komplexen Wechselwirkungen zwischen allen Systemelementen zu beachten. Das Umweltbundesamt (UBA) hat die Connect Energy Economics GmbH (Connect) daher damit beauftragt, effiziente Transformationspfade der Stromerzeugung bis 2050 modellgestützt zu identifizieren. Die analysierten Szenarien bilden dabei die Entwicklung des deutschen und europäischen Versorgungssystems bei ambitionierten CO2-Zielen unter verschiedenen Rahmenbedingungen ab. Die Ergebnisse der Szenarien zeigen, dass sich die analysierten Transformations-pfade des Stromsystems durch große technologische Vielfalt, hohe Flexibilität und eine umfassende Nutzung der Vorteile des europäischen Binnenmarktes für Strom auszeichnen. Auch für sehr ambitionierte Klimaziele bestehen Lösungen für eine weitestgehend CO2-freie und zugleich kostengünstige und sichere Versorgung. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt ReStra untersucht Recycling- und Substitutionspotenziale ausgewählter Metalle. Dabei wurden auf der Grundlage von Kritikalitätsanalysen Zielmetalle ausgewählt (Seltene Erden, Palladium, Gallium, Germanium, Indium, Gold, Rhodium, Platin) und ihre Verwendung in Produk-ten untersucht und quantifiziert (Industriekatalysatoren, Autokatalysatoren, Metallurgie/ Legierungen (Mischmetall), Batterien, Laseranwendungen, Windenergie, Automobile, Medizintechnische Geräte, Brennstoffzellen, Optische-Faseranwendungen , Photovoltaik, LEDs, Haushaltsanwendungen, Pedelec, e-bike, Raumklimaanlagen, Anzeigetafeln, Nabendynamo, Keramiken, Absorbermaterial und Kontrollstäbe in Kernreaktoren, Hochtemperatursupraleiter , Rechenzen-tren). Über die Analyse von existierenden Entsorgungsketten für die ausgewählten Altprodukte sowie von Hemmnissen bei der Verbesserung der Kreislaufführung sowie ggf. bestehenden Pfadabhängigkeiten wurden Optimierungspotenziale identifiziert und quantifiziert. Auf der Grundlage der Analysen wurden Empfehlungen zur Optimierung der Kreislaufführung der untersuchten Anwendungen auf der technischen, politischen und rechtlichen Ebene entwickelt. Neben den altproduktbezogenen werden dabei auch übergeordnete Ansätze dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Das Umweltbundesamt (UBA) untersucht schon seit vielen Jahren, wie eine nachhaltige Entwicklung sowie eine treibhausgasneutrale und ressourcenschonende Lebensweise erreicht werden kann. Hierfür wurde ein interdisziplinäres Projekt gestartet: "RESCUE" (Wege in eine ressourcenschonende Treibhausgasneutralität). Dieses Projekt ist mit einem hohen Anteil an "Eigenforschung" des UBA und einer intensiven Einbindung externer Wissenschaftler über das hier berichtete Forschungsvorhaben (FKZ 3715411150) gelungen. Dabei wurden sechs Szenarien zur Transformation entwickelt. Die Green-Szenarien beschreiben unterschiedlich ambitionierte Transformationspfade zu einem ressourcenschonenden und treibhausgasneutralen Deutschland bis 2050. Das Szenario GreenMe (Germany - resource efficient and GHG neutral - Material efficiency) ist sehr ambitioniert bei der Erschließung von Ressourceneffizienzpotenzialen und unterstellt einen hohen technologischen Wandel in Deutschland und im Ausland. Materialeffizienz-, Recycling- und Substitutionspotenziale werden in allen Bereichen der Wirtschaft erschlossen, mengenmäßig relevante Beispiele sind in der Energieerzeugung und -infrastruktur sowie im Bausektor zu finden. Der Endenergiebedarf kann von 2.500 TWh in 2015 auf nur 1.200 TWh reduziert werden (ohne rohstoffliche Bedarfe), der Anteil der erneuerbaren Energien steigt auf 74 % in 2030 und 100 % in 2050. Im Ergebnis wird in diesem Szenario im Jahr 2050 der Primärrohstoffkonsum gegenüber 2010 um 68 % reduziert. Der Anteil der Sekundärmaterialien am gesamten (primär- und sekundär-) Rohstoffbedarf steigt auf 38 %. Pro Person werden nur noch 6,1 Tonnen Rohstoffe konsumiert, davon 2,2 Tonnen Biomasse. Der Rohmaterialkonsum entspricht etwa der Hälfte des gegenwärtigen, durchschnittlichen weltweiten Rohmaterialkonsums. Die materialeffizienten Technologien reduzieren insbesondere die Nachfrage nach Metallen signifikant. Die nationalen Treibhausgase (nach NIR-Systematik) können bis 2050 um 96,4 % gegenüber 1990 reduziert werden. Allerdings können nur im Energie- und Verkehrssektor die Treibhausgase vollständig vermieden werden. In den anderen Quellgruppen Industrie, Landwirtschaft, Abfall und LULUCF (ohne Wald) verbleiben Treibhausgas-Emissionen, die nach dem heutigen Wissensstand noch nicht vollständig vermeidbar sind. In 2050 ist unter Einbeziehung natürlicher Senken Treibhausgasneutralität sicher erreichbar. Quelle: Forschungsbericht
Die Kältetechnik in Deutschland weist insgesamt einen Anteil am Elektroenergiebedarf von ca. 14 % auf und ist für etwa 5 % der nationalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Angesichts der nationalen Klimaschutzziele verdeutlichen diese Zahlen den Handlungsbedarf zur Erhöhung der Klimafreundlichkeit in der Klima- und Kältetechnik. Die Studie untersucht Möglichkeiten zur Steigerung der Klimafreundlichkeit der Kältebereitstellung in den Anwendungsgebieten Gebäudeklimatisierung und Industriekälte. Ausgangspunkt ist eine detaillierte Analyse des Kältebedarfs in den einzelnen Anwendungsbranchen sowie eine Charakterisierung der eingesetzten Kühltechniken. Hierauf aufbauend werden für eine Auswahl an Systemen für die Gebäudeklimatisierung sowie die Industriekälte mittels ganzjähriger Betriebssimulationen Energiebedarf, Treibhausgas-Emissionen und Kosten berechnet und bewertet. Weiter werden die Potenziale zur Substitution von Kompressionskältesystemen durch wärmegetriebene Kältesysteme anhand verschiedener Randbedingungen ermittelt. Zum Abschluss wird das Marktpotenzial klimafreundlicher Kühltechniken untersucht und Empfehlungen zur Steigerung des Marktpotenzials gegeben. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt ReStra untersucht Recycling- und Substitutionspotenziale ausgewählter Metalle. Dabei wurden auf der Grundlage von Kritikalitätsanalysen Zielmetalle ausgewählt (Seltene Erden, Palladium, Gallium, Germanium, Indium, Gold, Rhodium, Platin) und ihre Verwendung in Produk-ten untersucht und quantifiziert (Industriekatalysatoren, Autokatalysatoren, Metallurgie/ Legierungen (Mischmetall), Batterien, Laseranwendungen, Windenergie, Automobile, Medizintechnische Geräte, Brennstoffzellen, Optische-Faseranwendungen , Photovoltaik, LEDs, Haushaltsanwendungen, Pedelec, e-bike, Raumklimaanlagen, Anzeigetafeln, Nabendynamo, Keramiken, Absorbermaterial und Kontrollstäbe in Kernreaktoren, Hochtemperatursupraleiter , Rechenzen-tren). Über die Analyse von existierenden Entsorgungsketten für die ausgewählten Altprodukte sowie von Hemmnissen bei der Verbesserung der Kreislaufführung sowie ggf. bestehenden Pfadabhängigkeiten wurden Optimierungspotenziale identifiziert und quantifiziert. Auf der Grundlage der Analysen wurden Empfehlungen zur Optimierung der Kreislaufführung der untersuchten Anwendungen auf der technischen, politischen und rechtlichen Ebene entwickelt. Neben den altproduktbezogenen werden dabei auch übergeordnete Ansätze dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt ReStra untersucht Recycling- und Substitutionspotenziale ausgewählter Metalle. Dabei wurden auf der Grundlage von Kritikalitätsanalysen Zielmetalle ausgewählt (Seltene Erden, Palladium, Gallium, Germanium, Indium, Gold, Rhodium, Platin) und ihre Verwendung in Produk-ten untersucht und quantifiziert (Industriekatalysatoren, Autokatalysatoren, Metallurgie/ Legierungen (Mischmetall), Batterien, Laseranwendungen, Windenergie, Automobile, Medizintechnische Geräte, Brennstoffzellen, Optische-Faseranwendungen , Photovoltaik, LEDs, Haushaltsanwendungen, Pedelec, e-bike, Raumklimaanlagen, Anzeigetafeln, Nabendynamo, Keramiken, Absorbermaterial und Kontrollstäbe in Kernreaktoren, Hochtemperatursupraleiter , Rechenzen-tren). Über die Analyse von existierenden Entsorgungsketten für die ausgewählten Altprodukte sowie von Hemmnissen bei der Verbesserung der Kreislaufführung sowie ggf. bestehenden Pfadabhängigkeiten wurden Optimierungspotenziale identifiziert und quantifiziert. Auf der Grundlage der Analysen wurden Empfehlungen zur Optimierung der Kreislaufführung der untersuchten Anwendungen auf der technischen, politischen und rechtlichen Ebene entwickelt. Neben den altproduktbezogenen werden dabei auch übergeordnete Ansätze dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Die Kältetechnik in Deutschland weist insgesamt einen Anteil am Elektroenergiebedarf von ca. 14 % auf und ist für etwa 5 % der direkten und indirekten Treibhausgasemissionen verantwort-lich. Angesichts der nationalen Klimaschutzziele verdeutlichen diese Zahlen den Handlungsbe-darf zur Erhöhung der Klimafreundlichkeit in der Klima- und Kältetechnik. Die Studie untersucht Möglichkeiten zur Steigerung der Klimafreundlichkeit der Kältebereitstellung in den Anwendungsgebieten Gebäudeklimatisierung und Industriekälte. Ausgangspunkt ist eine detaillierte Analyse des Kältebedarfs in den einzelnen Anwendungsbranchen sowie eine Charakterisierung der eingesetzten Kühltechniken. Hierauf aufbauend werden für eine Auswahl an Systemen für die Gebäudeklimatisierung sowie die Industriekälte mittels ganzjähriger Betriebssimulationen Energiebedarf, Treibhausgas-Emissionen und Kosten berechnet und bewertet. Weiter werden die Potenziale zur Substitution von Kompressionskältesystemen durch wärmegetriebene Kältesysteme anhand verschiedener Randbedingungen ermittelt. Zum Abschluss wird das Marktpotenzial klimafreundlicher Kühltechniken untersucht und Empfehlungen zur Steigerung des Marktpotenzials gegeben. Quelle: Forschungsbericht