Optimiertes Metallrecycling durch Sensorsortiertechnologien Durch neuartige Sortiertechnologien bei der Schrottaufbereitung könnten beispielsweise beim Aluminiumrecycling bis zu 290.000 Tonnen Primärmaterial und bis zu 90 Prozent CO₂ eingespart werden. Das zeigt eine neue Studie des Umweltbundesamts, die das Potenzial zur Optimierung des Recyclings und somit zur Substitution von Primärrohstoffen untersucht hat. Beim Recycling von Metallen kommt es durch die Vermischung von Schrottsorten unterschiedlicher Legierungen in der Schmelze zu Qualitätsverlusten. Dies äußert sich in der Kontamination von Legierungen mit Störstoffen oder in Verlusten von hochwertigen Legierungselementen durch eine zu starke „Verdünnung“ der Schmelze. Dieses Phänomen wird als "Downcycling" bezeichnet . Hochwertige Legierungen werden derzeit meist durch die Zugabe großer Mengen an ressourcen- und treibhausgasintensiverem Primärmaterial erzeugt. Allerdings besteht ein signifikantes Potenzial zur Optimierung des Recyclings und somit zur Substitution von Primärrohstoffen durch den Einsatz neuartiger Sensorsortiertechnologien bei der Schrottaufbereitung. Das vom Umweltbundesamt beauftragte Projekt „OptiMet – Ressourceneffizienzsteigerung in der Metallindustrie - Substitution von Primärrohstoffen durch optimiertes legierungsspezifisches Recycling“ zeigt: Beim Aluminiumrecycling könnte beispielsweise durch den Einsatz einer Kombination aus XRF mit LIBS im Vergleich zum Status Quo nur für Deutschland je nach Szenario im Jahr 2030, basierend auf den im Projekt gewählten Annahmen und Modellierungen, zwischen ca. 200.000 Tonnen und 290.000 Tonnen an Primärmaterial und somit zwischen 5,0 bis 7,2 Mio. Tonnen CO 2 eingespart werden. Dies entspricht einer Minderung von ca. 90 Prozent. Beim Stahlrecycling ergäben sich Minderungen von ca. 60 Prozent. Auf den Ergebnissen aufbauend wurden politische Handlungsempfehlungen zur besseren Erschließung bisher nicht genutzter, hochwertiger Metallpotenziale vorgeschlagen. Beispielsweise wurde empfohlen, zunächst die Datenbasis der sich im Umlauf befindlichen Schrottsorten bzw. Legierungen zu verbessern. Darüber hinaus wäre eine Standardisierung von Recyclingtechnologien sowie die gezielte Förderung neuartiger Analyse- und Sortiertechniken empfehlenswert. Im Rahmen des Vorhabens wurden zunächst die definitorischen Grundlagen zum Thema Downcycling von Legierungen geschaffen. Anschließend wurden Daten zum Status Quo des Aufkommens und der Verwertungswege von Legierungsgruppen auf deutscher, europäischer und globaler Ebene zum gegenwärtigen Stand und für das Jahr 2030 erhoben. Darauf aufbauend wurden die zu erwartenden dissipativen Verluste und mögliche ökologische und ökonomische Effekte, die durch das Vermeiden solcher Verluste entstehen, bestimmt. Zur Beurteilung der Eignung unterschiedlicher Sortierverfahren für handelsübliche Schrotte wurden die aktuell verfügbaren Methoden XRF, XRT, LIBS, NAA und LIF untersucht und hinsichtlich der Erkennung der Elementverteilung sowie -Konzentration der Störstoffe in verschiedensten Schrottfraktionen miteinander verglichen und entsprechend ihrer Trennschärfe bewertet. Aufbauend auf dem Vergleich der Sortiertechniken wurde eine ideale Prozesskette, die damit verbundenen Ressourcenschonungs- und Primärrohstoffeinsparpotentiale sowie die Treibhausgasemissionen ermittelt.
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.
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
Wie wird der EU-Strommarkt rasch und kostengünstig klimaneutral? Wie kann eine zügige, kostengünstige und nachhaltige Transformation der europäischen Stromversorgung hin zu einem klimaneutralen System mit erneuerbaren Energien erreicht werden? Und welcher klima- und energiepolitische Rahmen ist dafür geeignet? Diese Fragen haben drei UBA-Studien untersucht. Die Dekarbonisierung der europäischen Stromversorgung durch eine Transformation von fossilen zu erneuerbaren Energieträgern schreitet seit Jahren voran und soll im Rahmen des Europäischen Green Deals beschleunigt werden. Minderungsziele für die Treibhausgasemissionen, die bisher frühestens ab 2050 angestrebt wurden, müssen nun bereits deutlich früher erreicht werden. Neben der grundsätzlichen technischen Machbarkeit einer Vollversorgung mit erneuerbaren Energien in der deutschen und europäischen Stromversorgung, die bereits in verschiedenen Studien belegt wurde, geht es nun zunehmend darum, kostengünstige Transformationspfade zu identifizieren, die hohen Nachhaltigkeitsanforderungen gerecht werden und die zunehmende Stromnachfrage, zum Beispiel für Mobilität, Raumwärme und Wasserstoffproduktion, berücksichtigen. Zu diesem Thema sind nun die Abschlussberichte zu drei im Auftrag des UBA durchgeführten Studien veröffentlicht worden: Die Studie zur Modellierung von Transformationsszenarien untersucht kostenoptimierte Transformationspfade. Darauf aufbauend untersucht die Studie zum Strommarkt und zur Förderung erneuerbarer Energien ein passendes Markt- und Förderdesign für die anstehende Transformation. Vervollständigt werden diese Analysen durch eine Studie zum Leistungskredit der erneuerbaren Energien . Diese Studie identifiziert effiziente Transformationspfade der Stromerzeugung bis zum Jahr 2050. Modellgestützte Szenarien bilden dabei die Entwicklung des deutschen und europäischen Versorgungssystems bei ambitionierten CO 2 -Zielen unter verschiedenen Rahmenbedingungen ab. Die Studie geht der Frage nach, welche der sehr vielfältigen technischen 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. Die Ergebnisse der Szenarien zeigen, dass sich die analysierten Transformationspfade des Stromsystems durch große technologische Vielfalt, hohe Flexibilität und eine umfassende Nutzung der Vorteile des europäischen Binnenmarktes für Strom auszeichnen. Auch für ambitionierte Klimaziele finden sich Lösungen für eine weitestgehend CO 2 -freie, günstige und sichere Versorgung. Zielvorgaben für erneuerbare Energien (EE- Szenario 1 bis 4) führen zu teils deutlich anderen Ergebnissen als die Szenarien ohne Zielvorgaben und entsprechenden Fördersystemen. Im Vergleich zu einem rein Kosten- und CO 2 -Preis-getriebenem Ausbau, der in Europa mit einer regionalen und technologischen Konzentration einhergeht, steigen je nach Fördersystem zur Erreichung der Zielvorgaben die nationalen Anteile erneuerbarer Energien deutlich, vor allem in Deutschland. Die Strompreise in Deutschland sinken mit einem stärkeren Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland. Dadurch sind auch die absoluten Marktwerte der erneuerbaren Energien an der Strombörse in den Szenarien mit einem nationalem Fördersystemen in der Tendenz niedriger als in einem vergleichbaren Szenario ohne Fördersystem (Netzrestriktionsszenario). In dem Szenario mit einem ambitionierteren europäischen CO 2 -Minderungspfad (wie er durch den Europäischen Green Deal angestrebt wird) beginnt die Transformation früher und in größeren Schritten. Besonders signifikant ist der insgesamt vorgezogene Ausbau erneuerbarer Energien und ein schnellerer Ausstieg aus der kohlebasierten Strom- und Wärmeerzeugung. Gleichzeitig beginnt die Elektrifizierung der zentralen Wärmeversorgung frühzeitiger. Die durchschnittlichen Vermeidungskosten der zusätzlich eingesparten kumulierten Emissionen betragen im Szenario „Ambitionierter EU-Klimaschutz“ rund 80 Euro pro Tonne CO 2 (Differenz der Gesamtkosten bezogen auf die zusätzliche Minderung im Vergleich zum Netzrestriktionszenario). Sie liegen damit deutlich niedriger als bei anderen vielfach diskutierten Minderungsoptionen in anderen Sektoren, wie zum Beispiel dem Umstieg auf synthetische, auf erneuerbaren Energien basierende Kraftstoffe im Verkehr. Um den Transformationsprozess sicher und kostengünstig zu gestalten, müssen Rahmenbedingungen im Markt- und Regulierungsdesign geschaffen werden, die den Ausbau erneuerbarer Energien unterstützen und das Zusammenspiel der Systemelemente effizient organisieren. Um den Anforderungen der erneuerbaren Energien und der Transformation gerecht zu werden, leitet die Studie einen konsistenten Synthesevorschlag ab für das Markt- und Regulierungsdesign für die Zeit bis 2050. Für den Strommarkt bietet ein sog. Energy-Only-Marktdesign im Sinne des Strommarkt 2.0 die bestmöglichen Voraussetzungen für eine wettbewerblich organisierte Flexibilisierung des Stromsystems und eine effiziente Gewährleistung der Versorgungssicherheit. Flexibilitätsoptionen auf der Nachfrage- oder Erzeugungsseite (zum Beispiel steuerbare Wärmepumpen oder Lademanagement bei Elektrofahrzeugen) und die Integration des europäischen Binnenmarktes können einen wesentlichen Beitrag zur Integration erneuerbarer Energien in das Stromerzeugungssystem und zur Stabilisierung ihrer Marktwerte leisten. Letzteres unterstützt die Wirtschaftlichkeit der erneuerbaren Energien. Im Fördersystem für erneuerbare Energien sollten die Marktwerte als zentrale Größe bei der Bestimmung der Förderhöhe und im Anreizsystem berücksichtigt werden, sodass effiziente Anreize für den Zubau und die Marktintegration gesetzt werden. Weiterentwickelte Ausschreibungssysteme auf Basis variabler bzw. gleitender Marktprämien erfüllen diese Anforderungen. So lange kein ambitionierter, rahmengebender EU-Emissionshandel mit zielkonsistenten und verlässlichen CO2 -Preisen besteht, können Fördersysteme einen robusten Ausbaupfad erneuerbarer Energien und die Erfüllung der Ziele gewährleisten. Auch wenn die genannten Voraussetzungen erfüllt sind, können politischen Gründe – unter anderem nationale Klimaziele und Ziele für erneuerbare Energien, Arbeitsmarkt- und Industriepolitik – zu einer Beibehaltung von flankierenden Fördersystemen zur räumlichen oder technologischen Steuerung des Ausbaus erneuerbarer Energien sprechen. Eine Förderung erneuerbarer Energien sollte stets so ausgestaltet sein, dass die Akteure ihre Investitions- und Vermarktungs-Entscheidungen an Marktsignalen der Strombörse ausrichten. Eine weitere Studie untersucht die Frage, wie viel konventionelle Kraftwerkskapazität durch dargebotsabhängige Windenergie und Photovoltaik bei gleichbleibender Lastdeckungswahrscheinlichkeit eingespart werden können. Umfangreiche Modellierungsergebnisse verdeutlichen, dass fluktuierende erneuerbare Energien im europäischen Stromverbund einen substantiellen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten können. Dieser Beitrag ist um so größer, je besser das europäische Stromnetz ausgebaut ist. Deshalb sollte die energiepolitische Diskussion um geeignete Transformationspfade der Dekarbonisierung das Thema Versorgungssicherheit nicht auf konventionelle back-up-Kapazitäten und Speicher verkürzen. Erneuerbare Energien und das europäische Stromnetz sollten als gleichrangige Säulen der Versorgungssicherheit miteinbezogen werden.
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
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
Weniger kritische Rohstoffe für Umwelttechnologien Elektromotoren, Photovoltaik, Generatoren, Batteriespeicher: Für viele nachhaltige Technologien werden seltene und teils kritische Rohstoffe benötigt. Der Ausbau solcher Umwelttechnologien droht durch Rohstoffknappheiten gedämpft zu werden. Daher gilt es, rechtzeitig auf Alternativen zu setzen, die weniger kritische Rohstoffe benötigen oder gänzlich darauf verzichten. GreenTech ist weltweit auf dem Vormarsch Technologien zur Steigerung der Ressourceneffizienz treiben weltweit die nachhaltige Entwicklung an. Der Technologie- und Industriestandort Deutschland hat diese Wachstumschancen erkannt. Der Anteil der GreenTech-Branche am Bruttoinlandsprodukt lag 2016 bei 15 Prozent und wird bis 2025 auf 19 Prozent steigen, so die Prognose im Umwelttechnologie-Atlas für Deutschland. Neue High-Tech Konzepte ermöglichen Umwelttechnologien, die konventionelle Produkte oder Verfahren mit geringer Ressourceneffizienz ersetzen. Rohstoff-Kritikalität als Hemmnis Schlüsseltechnologien für eine nachhaltige Entwicklung wie Elektromotoren, Generatoren, Photovoltaik, LED-Beleuchtung und Batteriespeicher basieren auf funktionalen Elementen wie Seltenen Erden, Zinn, Silber, Platin und Lithium. Wenn diese Technologien nicht nur in Deutschland sondern auch weltweit ausgebaut werden, wird sich die Nachfrage nach diesen Elementen vervielfachen. Für einige Rohstoffe zeichnen sich schon heute geologische, strukturelle, geopolitische, sozioökonomische und ökologische Versorgungsrisiken ab, weshalb sie als „kritische Rohstoffe“ gelten. So ist die Gewinnung und Weiterverarbeitung einiger Technologiemetalle mit starken Umwelt- und Gesundheitsbelastungen verbunden. Außerdem sind Reserven, Gewinnung und Raffination bei den meisten dieser Rohstoffe auf wenige Länder konzentriert. Daraus resultiert eine hohe Abhängigkeit der Hersteller von Umwelttechnologien vom globalen Rohstoffhandel, zumal der Markt für die meisten Technologiemetalle eher klein und wenig transparent ist. Substitutionsstrategie als Ausweg Es ist derzeit absehbar, dass Effizienz- und Recyclingstrategien allein nicht ausreichen werden, um die vielschichtigen Versorgungsrisiken entscheidend zu mindern und einen tiefgreifenden Ausbau der Umwelttechnologien weltweit zu gewährleisten. Es bedarf zusätzlich einer vorausschauenden Orientierung auf Substitutionsstrate¬gien, um die entsprechenden Rohstoffe zu ersetzen: Sei es durch Materialsubstitution, bei der partiell Werkstoffe oder Elemente ersetzt werden, technologische Substitution, bei der neue Technologien und Verfahren eingesetzt werden um den gleichen Umweltnutzen zu erzielen oder auch durch funktionale Substitution, bei der ein gänzlich neues Produkt- oder Dienstleistungskonzept eingeführt wird. Eine funktionale Substitution eines Fahrzeug-Abgas-Katalysators besteht beispielsweise in einem vollelektrischen Pkw, der keinen Katalysator mehr benötigt. Die UBA -Studie „SubSKrit“ liefert eine Roadmap Um die Substitutionspotenziale zu bestimmen und systematisch zu erschließen, hat das UBA nun in einer umfassenden Studie („ SubSKrit “) eine Roadmap erarbeiten lassen. Mit dieser Roadmap werden je nach Reifegrad und Zeithorizont der Substitutionsalternativen Anreize für Maßnahmen zur Technologieentwicklung, Markteinführung, Marktdurchdringung durch Qualifizierung und Austausch sowie Anpassung der rechtlich-regulatorische Rahmenbedingungen gegeben. Hierfür wurden 115 Umwelttechnologien und über 60 Rohstoffe einem Screening sowie einer vielschichtigen Analyse unterzogen. Zunächst wurden die Technologien in Panels von Fachleuten auf ihr relatives Umweltentlastungspotenzial, ihre Marktdynamik sowie ihre Bedeutung für die deutsche Wirtschaft untersucht. Für die 40 relevantesten Technologien wurden dann die Rohstoffbedarfe in Trend- und Green Economy-Szenarien bis 2025 sowie 2050 extrapoliert und einer Kritikalitätsanalyse unterzogen. Hierbei wurden die benötigten Rohstoffe auf ihr Versorgungsrisiko, ihr ökologisches Schadenspotenzial sowie ihre strategische Bedeutung für die Wirtschaft analysiert. 20 Umwelttechnologien mit vergleichsweise hoher Kritikalität wurden auf dieser Basis in den sieben Technologiegruppen: Elektronik, Katalysatoren, Permanentmagnete, Solartechnologie, Speichertechnologien, Generatoren und Permanentmagnete sowie Sonstige priorisiert. Diese 20 Technologien sind nicht nur von besonderem umwelt- und industriepolitischem Interesse sondern auch in hohem Maße abhängig von kritischen Rohstoffen, für die zukünftige Verfügbarkeitsengpässe sehr wahrscheinlich sind. Daher wurden diese Technologien eingehend auf Substitutionsalternativen untersucht. Dabei wurden vier Cluster deutlich: Umwelttechnologien, für die bereits heute Substitutionsalternativen auf den Markt vorhanden sind und kritische Metalle substituiert werden. Hierunter fallen bleifreie Lote, Fahrzeug-Abgas-Katalysatoren, Elektroantriebsmotoren in vollelektrischen Pkw, Hochleistungs-Permanentmagnete in der Industrie, Dünnschicht-Solarzellen, Tandemzellen, Concentrated Solar Power (CSP)-Technologie und RFID. Umwelttechnologien, die marktreife Alternativen besitzen mit deutlicher Reduzierung des Einsatzes der als kritisch identifizierten Metalle. Dazu zählen die Umwelttechnologien der Pedelec-Batterien, Hybridmotoren, Elektroantriebsmotoren der Plug-in-Hybrid-Pkw (PHEV), Lithium-Ionen-Stromspeicher und Lithium-Ionen-Batterien für Fahrzeuge. Umwelttechnologien, die Substitutionsoptionen besitzen, welche noch nicht im Markt etabliert sind, aber großes Potential für eine absehbare Marktreife besitzen. Diese Technologien sind ökonomisch noch nicht wettbewerbsfähig oder die Entwicklung ist noch nicht vollständig ausgereift. Darunter fallen weiße OLED anstelle von weißen LED sowie Permanentmagnet-Generatoren für Windkraftanlagen. Umwelttechnologien, für die keine Substitutionsmöglichkeiten im Rahmen des Projektes identifiziert werden konnten. Dazu zählen grüne Rechenzentren, Industriekatalysatoren, Pedelec-Motoren, Synchron- und Asynchron-Generatoren in Windkraftanlagen sowie GuD/Gas - Kraftwerke. Über alle Umwelttechnologien zeigt sich, dass Substitutionsalternativen deutliche Rohstoffeinsparungen von relevanten Materialien ermöglichen. Hohe Einsparpotenziale sind bei Silber, Gold, Palladium, Seltenen Erden, Lithium, Zinn, Gallium, Titandioxid, Mangan und Platin identifiziert. Beispielsweise liegt das Einsparpotential für die nur im Umfang von wenigen Tausend Tonnen pro Jahr produzierten Schweren Seltenen Erde Dysprosium 2025 bei 33 Prozent bzw. knapp 1.300 Tonnen. Dabei können die größten Einsparungen durch technologische Substitutionen bei den Elektroantriebsmotoren und bei den Hybridmotoren erzielt werden. Im Jahr 2050 liegt das Einsparpotential im Substitutionsszenario sogar bei 66 Prozent bzw. 13.300 Tonnen. Allerdings zeigte die Analyse auch auf, dass bei den Substitutionen nicht alle derzeit kritischen Rohstoffe ersetzt werden können und die Einsparung teilweise mit dem Einsatz anderer, ebenfalls kritischer Rohstoffe einhergeht. In Einzelfällen wie bei Platin kommt es auch im Substitutionsszenario unter Berücksichtigung der Elektromobilität bis 2050 zu einer Zunahme des Rohstoffbedarfs. Fazit Es ist wichtig, den Ausbau der bedeutendsten Umwelttechnologien mithilfe eines technologischen Portfolios abzusichern, das möglichst resilient gegenüber Verfügbarkeitsbeschränkungen der erforderlichen Technologiemetalle ist. Die Studie zeigt auf, dass für das Gros der Umwelttechnologien Alternativen vorhanden sind, im Besonderen in den zukunftsorientierten Technologiefeldern der Antriebssysteme, Solarenergie, Beleuchtung und Speichertechnologien. Diese können entsprechend ihrer Reifegrade zielgerichtet zu veritablen Innovationen fortentwickelt werden. Durch diese Alternativen lassen sich Rohstoffrisiken für den Ausbau der Technologien zwar nicht verhindern, aber deutlich abmildern. Mithilfe der erarbeiteten Substitutions-Roadmap sollen konzertierte Ansätze von wichtigen Akteuren des Innovationssystems aus Politik, Forschung, Wirtschaft und Verbänden unterstützt werden, um Substitutionen zu zukunftsfesten Umwelttechnologien zu ermöglichen. Die Raodmap liefert den notwendigen vorausschauenden Ansatz, der mithilfe eines regelmäßigen Monitorings fortgeschrieben werden soll. Alle vier Jahre sollten die Umwelttechnologien und dafür erforderliche Rohstoffe auf Kritikalität und Substitutionsoptionen überprüft werden. Durch die Verankerung der Roadmap lässt sich ein wichtiger Beitrag zu einer aktiven ökologischen Industriepolitik leisten, und dem besonderen Interesse Deutschlands als Nachfrager, Produzent, Exporteur und Technologieführer von Umwelttechniken gerecht werden. Linkhinweis Zusätzlich zum Abschlussbericht sind alle Arbeitsschritte der Studie „SubSKrit“ bis hin zur Roadmap in sechs zusätzlichen Arbeitsberichten dokumentiert. Wichtige Erkenntnisse und Maßnahmen sind zudem in einem englischsprachigen Empfehlungspapier sowie einer ausführlichen Summary zusammengefasst.
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 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.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 760 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 746 |
| Text | 5 |
| unbekannt | 10 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 16 |
| offen | 745 |
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| Deutsch | 742 |
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