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Komplexe Prozessoptimierung

Fuer chemische Prozesstechnologien wird durch mathematische Optimierungsmethoden der Verbrauch an Waschmitteln und Endenergie simultan minimiert.

Energieverbrauch und Energieeffizienz in Deutschland in Zahlen

<p>Den Energieverbrauch zu reduzieren, ist zentrale Säule der Energiewende und entscheidend für den Klimaschutz. Denn jede Kilowattstunde, die nicht verbraucht wird, verringert den Bedarf bei der Energiebereitstellung, sei es fossil oder erneuerbar. Das Umweltbundesamt zeigt die Entwicklung des Endenergieverbrauchs und der Energieeffizienz in Deutschland absolut und nach Sektoren seit 1990.</p><p>Einsparung beim Energieverbrauch wesentlich für den Klimaschutz </p><p>Den Energieverbrauch, also den Verbrauch von Kraftstoffen, Wärme, Strom zu reduzieren, ist zentrale Säule der Energiewende und wesentliche Voraussetzung für einen effektiven ⁠Klimaschutz. Dies belegen zahlreiche <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimaschutz-energiepolitik-in-deutschland/szenarien-projektionen-zu-klimaschutz-energie">Klimaschutzszenarien</a>. Zum Energiesparen trägt einerseits bei, die gewünschte „Leistung“ mit weniger ⁠Endenergie⁠ zu erreichen („Effizienz“-Strategie). Andererseits gilt es auch zu hinterfragen, welcher scheinbare „Bedarf“ wirklich benötigt wird („Suffizienz“-Strategie). Das 2023 verabschiedete Energieeffizienzgesetz (EnEfG) verbessert den Rahmen für Effizienzsteigerungen und Energiesparen in Deutschland und legt erstmals verbindliche Energieeinsparziele gesetzlich fest. Der Handlungsbedarf zur Energieeinsparung ist groß: Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ (EEV) in Deutschland sank zwar von 2021 bis 2023, doch stieg er 2024 wieder an. Damit wuchs die Lücke des EEV zu den gesetzlichen Zielen wieder. Die Diagramme „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/energieverbrauch-energieeffizienz-in-deutschland">Energieverbrauch und Energieeffizienz in Deutschland</a>“ und die nachfolgende Zusammenfassung stellen dar, wie sich Endenergieverbrauch, Endenergiemix und die Endenergieeffizienz für Deutschland sowohl insgesamt als auch differenziert nach einzelnen Sektoren bisher entwickelt haben.</p><p>Entwicklung von Endenergieverbrauch und Energieeffizienz bis 2024</p><p>Der Endenergieverbrauch in Deutschland sank von 1990 bis 2018 nur leicht, beziehungsweise stagnierte weitgehend. Erst 2019 ging der gesamte Endenergieverbrauch spürbarer zurück, unter anderem in Folge der Corona-Pandemie sowie des Kriegs gegen die Ukraine („Energiekrise“) und der jeweils entsprechenden Maßnahmen. Dadurch liegt der Endenergiebedarf im Jahr 2024 13,0 Prozent unter dem Niveau von 2008, aber befindet sich damit nicht auf Zielpfad gemäß EnEfG: § 4 Abs. 1 Nr. 1 EnEfG sieht bis 2030 eine Minderung auf 1.867 Terawattstunden vor. Nachdem der Endenergieverbrauch zwei Jahre in Folge deutlich zurückgegangen war, stieg er 2024 wieder leicht um 0,15 Prozent an. Der Verbrauch lag damit 2024 gut neun Prozent über dem Zielpfad und damit höher als 2023 (7 Prozent).</p><p>Der im Vergleich zu 2019 deutlich gesunkene ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ und das steigende Bruttoinlandsprodukt (BIP) führten dazu, dass die Energieproduktivität als ökonomisches Maß für die Energieeffizienz seit 2008 deutlich anstieg und zwar um 32,2 Prozent bis zum Jahr 2024. Jedoch führte der Rückgang des BIP innerhalb eines Jahres um 0,2 Prozent bei steigendem Energieverbrauch dazu, dass die Endenergieproduktivität 2024 um 0,4 Prozent zurückging. Dem bisherigen Energieeffizienz-Fortschritt droht damit die Stagnation.</p><p>Der Endenergieverbrauch (EEV) der Industrie stagnierte nach der Finanzkrise 2009 bis 2018 auf relativ konstantem Niveau. Im Jahr 2024 reduzierte sich der EEV um rund 11,8 Prozent im Vergleich zu 2008. Gegenüber dem Vorjahr stieg der EEV um 2,5 Prozent. Den EEV der Industrie beeinflussen insbesondere strukturelle Effekte wie Produktion oder Konsum, Energieeffizienzmaßnahmen und Elektrifizierung von fossilen Prozessen, oder die Energiepreise. Die Bruttowertschöpfung des Industrie-Sektors stieg, abgesehen von Effekten der Wiedervereinigung nach 1990 und der „Finanzkrise“ 2009, kontinuierlich bis 2018 an. Seitdem verzeichnet die Industrie eine sinkende Bruttowertschöpfung. Die Endenergieproduktivität wurde im Trend bis 2019 kontinuierlich gesteigert. Während der „Energiekrise“ wurden auch in den Jahren 2022 und 2023 deutliche Effizienzsteigerungen erzielt. 2024 reduzierte sich dagegen die Endenergieproduktivität des Sektors um 5,2 Prozent.</p><p>Der Endenergieverbrauch des Sektors Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) geht seit 1990 kontinuierlich zurück. Gegenüber 2008 sank der Energieverbrauch im Jahr 2024 um 25,9 Prozent, gegenüber dem Vorjahr stieg er leicht um 0,5 Prozent. Die Bruttowertschöpfung des GHD-Sektors nimmt seit 1991 kontinuierlich zu. Im Vergleich zum Industriesektor werden EEV und Bruttowertschöpfung des Sektors weniger stark von Kriseneffekten beeinträchtigt. Der konstant sinkende Endenergieverbrauch sowie die steigende Bruttowertschöpfung führen zu einer stetig zunehmenden Endenergieproduktivität.</p><p>Der Endenergieverbrauch der Privathaushalte in Deutschland verharrt seit 1990 auf relativ konstantem Niveau. Erst seit 2022 sinkt der Endenergieverbrauch. Die Minderung im Jahr 2024 beträgt 13,2 Prozent gegenüber 2008 und 0,2 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Während der Corona-Pandemie ab 2019 stieg der EEV des Sektors leicht an (u.a. mehr Zeit im Haushalt sowie Homeoffice). Stärker wirken sich allerdings Witterungseffekte und kalte ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Witterung#alphabar">Witterung</a>⁠ aus, wie der Anstieg 2021 verdeutlicht. Im Jahr 2022 machen sich unter anderem die Bemühungen zum Energiesparen der privaten Haushalte als Reaktion auf den Krieg gegen die Ukraine und die drohende Gasmangellage, sowie die hohen Energiepreise bemerkbar.</p><p>Der Endenergieverbrauch (EEV) im gesamten Verkehrssektor stieg zwischen 2000 und 2018 stetig an. Erst mit der Corona-Pandemie sank der EEV des Sektors im Jahr 2020 erstmals deutlich, unter anderem aufgrund der Maßnahmen zur Einschränkung der Mobilität sowie dem Aufkommen von Home-Office. Der Endenergieverbrauch stieg zwar wieder etwas an. Trotzdem beträgt die Minderung noch 6,4 Prozent im Vergleich zu 2008. Gegenüber dem Vorjahr reduzierte sich der EEV leicht um 1,8 Prozent.</p><p>Stromverbrauch</p><p>Der absolute Stromverbrauch hat sich im Vergleich zu 1990 kaum verändert. Jedoch hat sich das BIP in dieser Zeit um über 50 Prozent erhöht. Dadurch stieg die Stromproduktivität der Gesamtwirtschaft um 53,7 Prozent. Im Zeitraum von 2020 bis 2023 stieg die Stromproduktivität mit 11,1 Prozent besonders deutlich, da die Nachfrage nach Elektrizität in einem schwierigen wirtschaftlichen Umfeld mit hohen Energiepreisen zurückging und das BIP nur moderat anstieg. 2024 stieg der Stromverbrauch erstmals wieder um 1,6 Prozent an – trotz einer schwierigen wirtschaftlichen Entwicklung. Dadurch fiel die Stromproduktivität um 1,8 Prozent gegenüber 2023.</p><p>Die Vorteile der Energieeffizienz werden oft unterschätzt. Ohne Energieeffizienz-Steigerungen wäre der Stromverbrauch im Jahr 2024 gegenüber 2008 um einer Drittel höher, und der Erneuerbaren-Anteil am Stromverbrauch läge bei nur 41,3 anstatt bei real 54,4 Prozent (vgl. Abbildung). Energieeffizienz ist eine tragende Säule der Energiewende, die den Verbrauch reduziert und damit den Weg für erneuerbare Energien ebnet. Dies sollte auf allen Ebenen und bei allen Akteuren Priorität haben.</p><p>Energieverbrauch macht Fortschritte, aber weitere Anstrengungen und Maßnahmen für Zielerreichung notwendig</p><p>Nachdem der Energieverbrauch in den beiden vorangegangen Jahren deutlich zurückgegangen ist, stieg er 2024 wieder leicht an. Mittlerweile sind die „Sondereffekte“ durch die Corona-Pandemie immer weniger bemerkbar und auch die Lieferketten von fossilen Primärenergieträgern funktionieren wieder, nachdem diese im Zuge des russischen Angriffskriegs gegen die Ukraine teilweise unterbrochen wurden und hohe Energiepreise zur Folge hatten. Die Politik hat in beiden Krisen (Corona-Pandemie, „Energiekrise“) mit neuen Politikinstrumenten und Maßnahmen reagiert. Diese haben einerseits zu verhaltensbedingten Energieeinsparungen in allen Sektoren geführt, und andererseits die Steigerung der Energieeffizienz und die zukunftsfähige Transformation von Haushalten, öffentlicher Hand und Unternehmen vorangetrieben. Ohne die Energiespar- und Energieeffizienz-Maßnahmen der Bevölkerung und Unternehmen wären die „Energiekrisen“-Winter nicht so glimpflich verlaufen, hätten deutlich mehr klimaschädliche Energieträger wie Öl oder Kohle verbrannt werden müssen, und wäre die Abhängigkeit von Energieimporten stärker. 2024 haben sich die Energiepreise für Industrie weiter normalisiert. Dadurch stieg der Verbrauch in diesem Sektor. Der fossile Energieverbrauch und damit der Gesamtverbrauch der privaten Haushalte sinken dagegen weiter: Energieeffizienz und Energiesparen entfalten weiterhin eine Wirkung.</p>

Indikator: Anteil Erneuerbare am Bruttoendenergieverbrauch

<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><ul><li>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttoendenergieverbrauch#alphabar">Bruttoendenergieverbrauch</a>⁠ umfasst alle Arten des Endenergieverbrauchs der Verbraucher inklusive Stroms, Fernwärme, Kraftstoffe und Brennstoffe für Wärmeerzeugung.</li><li>Im Rahmen der Ziele der aktualisierten EU-Erneuerbaren-Energien-Richtlinie (RED) wurde das deutsche Ziel auf 41 % im Jahr 2030 festgesetzt.</li><li>Um dieses Ziel zu erreichen, werden neue Maßnahmen und eine deutliche Beschleunigung des Ausbaus der erneuerbaren Energien in allen Sektoren notwendig.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><p>Der Umstieg der Energieversorgung auf erneuerbare Energiequellen ist eine der wichtigsten Strategien im Kampf gegen die Klimakrise. Ein wichtiger Nebeneffekt: Deutschland kann sich mit erneuerbaren Energieträgern zu wesentlichen Teilen selbst versorgen. Der Ausbau erneuerbarer Energien senkt daher die Abhängigkeit von Rohstoffimporten.</p><p>In der öffentlichen Diskussion spielt vor allem die Umstellung der Stromerzeugung auf erneuerbare Energieträger eine zentrale Rolle. Dabei macht der Verbrauch von Kraftstoffen für den Verkehr und von Brennstoffen für die Wärmeerzeugung etwa 80 % des Endenergieverbrauchs aus. Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttoendenergieverbrauch#alphabar">Bruttoendenergieverbrauch</a>⁠ nach der Erneuerbaren-Richtlinie (RED) der EU bezieht alle Energieverbräuche der Letztverbraucher mit ein. Er beinhaltet neben dem ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ auch die Eigenverbräuche der Kraftwerke und die Leitungsverluste.</p><p>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><p>Der Anteil der Erneuerbaren am ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttoendenergieverbrauch#alphabar">Bruttoendenergieverbrauch</a>⁠ stieg seit Beginn der Erhebung im Jahr 2004 deutlich an, wenn auch erheblich langsamer als der Anteil am Stromverbrauch (siehe ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/indikator-anteil-erneuerbare-am">Anteil Erneuerbare am Bruttostromverbrauch</a>“).Grund dafür ist die deutlich langsamere Entwicklung der Umstellung auf Erneuerbare in den Sektoren Wärme und Kälte sowie Verkehr (siehe Artikel „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/energieverbrauch-fuer-fossile-erneuerbare-waerme">Energieverbrauch für fossile und erneuerbare Wärme</a>“ und „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/erneuerbare-energie-im-verkehr">Erneuerbare Energie im Verkehr</a>“).</p><p>Mit dem aktualisierten „<a href="https://energy.ec.europa.eu/system/files/2020-06/de_final_necp_main_de_0.pdf">Nationalen Energie- und Klimaplan</a>“ (NECP) hat sich Deutschland 2024 verpflichtet, den Anteil Erneuerbare Energien am Bruttoendenergieverbrauch bis 2030 auf 41 % zu steigern. Vorher lag das Ziel noch bei 30 % wurde aber im Rahmen der kürzlich <a href="https://energy.ec.europa.eu/topics/renewable-energy/renewable-energy-directive-targets-and-rules/renewable-energy-directive_de?etrans=de">überarbeiteten Erneuerbaren-Richtlinie der EU</a> angehoben. EU-weit soll der Anteil der Erneuerbaren am Bruttoendenergieverbrauch bis 2030 auf 42,5 % und im Idealfall auf 45 % steigen. Alle EU-Ländern müssen je nach Ausgangslage deshalb ähnlich ambitionierte Ziele wie Deutschland erreichen. Bislang liegt die Entwicklung in Deutschland noch nicht auf Kurs. Um das Ziel zu erreichen muss der Umstieg auf erneuerbare Quellen deutlich beschleunigt werden.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ setzt die auf Basis erneuerbarer Energieträger genutzte ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergie#alphabar">Endenergie</a>⁠ (beispielsweise erneuerbarer Strom, grüne Fernwärme und Biokraftstoffe) ins Verhältnis zum gesamten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bruttoendenergieverbrauch#alphabar">Bruttoendenergieverbrauch</a>⁠. Der Bruttoendenergieverbrauch umfasst den ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ der Letztverbraucher sowie die Übertragungsverluste und die Eigenverbräuche von Kraftwerken. Die verwendeten Daten werden von der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen/arbeitsgruppe-erneuerbare-energien-statistik">Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik</a> (AGEE-Stat) und der <a href="https://www.ag-energiebilanzen.de/">Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen</a> (AGEB) bereitgestellt und nach verbindlichen Berechnungsmethoden der Erneuerbaren-Energien-Richtlinie aufbereitet.</p><p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie in dem Daten-Artikel <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/energieverbrauch-nach-energietraegern-sektoren">"Energieverbrauch nach Energieträgern, Sektoren und Anwendungen"</a>.<br></strong></p>

Kurzgutachten zu den Auswirkungen der neuen EU-Effizienzrichtlinie

Im September 2012 hat das Europäische Parlament eine Neufassung der EU-Energieeffizienzrichtlinie verabschiedet. Von zentraler Bedeutung ist Artikel 7 der Richtlinie, der vorschreibt, dass alle Staaten verbindlich politische Instrumente einführen, die bis zum 31. Dezember 2020 neue jährliche Energieeinsparungen in einer Höhe von 1,5Prozent erzielen. In einem Kurzgutachten stellte Ecofys die Effektivität der bestehenden Energieeffizienzinstrumente den Zielvorgaben der europäischen Energieeffizienzrichtlinie sowie dem Energiekonzept der Bundesregierung gegenüber. Das Kurzgutachten kommt zu dem Ergebnis, dass in Deutschland und unter Anwendung des Artikel 7 der europäischen Energieeffizienzrichtlinie schätzungsweise kumulierte Endenergieeinsparungen von 125PJ im Jahr 2020 mit einer Fortführung bestehender Maßnahmen erzielt werden können. Mit Blick auf das jährliche Einsparziel der Effizienzrichtlinie von 1,125Prozent bedeutet das, dass eine Umsetzungslücke von rund 0,8Prozent verbleibt, die durch neue Maßnahmen, bzw. durch eine Aufstockung und effektivere Umsetzung bestehender Maßnahmen zu schließen ist.

Renewable Energy Outlook 2030 Energy Watch Group Global Renewable Energy Scenarios

The objective of this study is to present an alternative and more realistic view of the chances of the future uses of renewable energies in the global energy supply. The scenarios in this study are based on the analysis of the development and market penetration of renewable energy technologies in different regions in the last few decades. The scenarios address the question of how fast renewable technologies might be implemented on a worldwide scale and project the costs this would incur. Many factors, such as technology costs and costreduction ratios, investments and varying economic conditions in the worlds regions, available potentials, and characteristics of growth have been incorporated in order to fulfil this task. Off course the scenarios describe two possible developments among other possibilities, but they represent realistic possibilities that give reason for optimism. The results of both scenarios show that - until 2030 - renewable capacities can be extended by a far greater amount and that it is much cheaper than most scientist and people actually think. The scenarios do explicitly not describe a maximum possible development from the technological perspective but show that much can be achieved with even moderate investments. The scenarios do not pay attention to the further development of Hydropower, except for incorporating the extensions that are planned actually. This is not done to express our disbelief in the existence of additional potentials or to ignore Hydropower, but due to the fact that reliable data about sustainable Hydropower potentials were not available. Consequently, the figures in this study show how much can be achieved, even if Hydropower remains on today's levels more or less. Higher investments into single technologies, e.g. Hydropower or Biomass, or in general than assumed in the REO 2030 scenarios will result in higher generating capacities by 2030. On the global scale scenario results for 2030 show a 29 percent renewable supply of the heat and electricity (final energy demand) in the High Variant . According to the Low Variant over 17 percent of the final electricity and heat demand can be covered by renewable energy technologies. Presuming strong political support and a barrier-free market entrance, the dominating stimulus for extending the generation capacities of renewable technologies is the amount of money invested. Within the REO scenarios we assume a growing 'willingness to pay' for clean, secure and sustainable energy supply starting with a low amount in 2010. This willingness to pay gets expressed as a target level for annual investments per inhabitant (capita) that will be reached by the year 2030. The targeted amounts differ for the various regions of the world. In global average 124 € 2006 are spent in 2030 per capita in the 'High Variant'. In the 'Low Variant' the target for 2030 is half that amount (62 € 2006 per capita and year). ...

Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Potentiale für eine weitergehende Elektrifizierung (PowEr)

Aus Gründen der Energieeffizienz, Ressourcenschonung und Treibhausgas-Minderung zeichnet sich ab, dass die Verkehrsarten möglichst elektrifiziert werden sollten. Sofern das nicht möglich ist, muss der Endenergiebedarf durch andere Kraftstoffe gedeckt werden, die langfristig treibhausgasneutral her- und bereitgestellt werden müssen. Batterien wurden in den letzten Jahren deutlich leistungsfähiger (gravimetrische und volumetrische Energiedichte) und werden auch absehbar noch besser und günstiger. Zukünftig sollten dadurch weitere Verkehrsmodi batterieelektrisch betrieben werden können und andere noch umfassender als bisher. Dies ermöglicht geringere Bedarfe an anderen Endenergieträgern und einen geringeren Energiebedarf. Im Vorhaben sollen die jetzigen und insbesondere zukünftigen Möglichkeiten der Batterie-Technik in Anwendungen des Verkehrs detailliert untersucht werden. Die verkehrsträgerseitigen Anforderungen der jeweiligen charakteristischen Segmente der Verkehrsarten (z.B. Fähren, Binnenschiffe, Zweiräder, Linienbusse) an die Energieversorgung müssen dazu detailliert aufgeschlüsselt werden, um diese anschließend ggf. wieder clustern zu können. Welche Arten von Energiespeichern werden dafür benötigt bzw. jetzt schon entwickelt, welche Kostenentwicklungen sind zu erwarten? Batterietechnisch sind alle Ansätze zu identifizieren, die in den nächsten 2 bis 3 Dekaden aus heutiger Sicht relevant werden könnten. Die Beurteilung erstreckt sich auch auf die Risiken der Technik und die Kritikalität von Rohstoffen. Für die auch zukünftig nicht realistisch elektrifizierbaren Verkehrsträger wäre zu untersuchen, welche Energieträger (PtG-H2, PtG-Methan, PtL) und Antriebe dann, unter Berücksichtigung der Energieeffizienz, Ressourcen und THG-Minderung, als geeignete Alternative erscheinen. Diese Arbeiten sind die Grundlage für eine Abschätzung des zukünftigen Endenergie- und Primärenergiebedarfs im Verkehr, was in drei Szenarien ermittelt werden soll.

Framework for Resource, Energy, Sustainability Treatment in Paper Production

FOREST will revolutionize today's industrial paper manufacturing towards CO2-neutral production and thus contribute significantly to closing the 'circular gap' in the energy transition in Germany. To this end, a modular digital twin for paper manufacturing processes is being developed. This makes it possible to record energy and material flows, and thus ultimately also CO2 flows and footprints, down to the sub-process and sub-product level. The recording takes place not only at the planning level (ERP), but also directly at the process level (MES/Edge) in interaction with digital modeling. The framework thus creates potential for the targeted acceleration of the paper industry's transformation to climate neutrality through the evaluation of current processes, but also the target-oriented assessment of the impact of possible developments.

Referenzszenario für den Gebäudebereich in Deutschland

Ziel der Studie ist die Entwicklung eines Referenzszenarios im Gebäudebereich für das Gesamtziel 40Prozent CO2 -Einsparung bis 2020 , welches sich auf den deutschen Gebäudebestand und die CO2 -Emissionen im Jahr 1990 bezieht. Das Referenzszenario stellt die Wirkungen von Politikmaßnahmen für den Gebäudebereich dar, die bis zum 1.1.2010 implementiert worden sind. Grundsätzlich werden alle Gebäude der Sektoren Haushalte, Gewerbe-Handel-Dienstleistung betrachtet. In einer Szenarienrechnung vom Jahr 2010 bis zum Jahr 2020 werden die Effekte der bis zum 1.1.2010 in Kraft befindlichen Politikmaßnahmen fortgeschrieben. Neben dem Hauptszenario werden hier auch Sensitivitäten für veränderte Sanierungsraten, die fortschreitende Klimaerwärmung und den Einfluss der Bevölkerungsentwicklung berechnet. Die Berechnungen werden mit dem von Ecofys entwickelten Built-Environment-Analysis-Model BEAM durchgeführt. Wesentliche Ergebnisse der Szenarienrechnung sind Entwicklungen von Flächen, Heizwärmebedarfen, Endenergie- und Primärenergieverbräuchen sowie CO2-Emissionen. Darauf aufbauend werden die Zielerreichungen in Bezug auf die Emissionsminderungen im Zeitraum 1990-2020 sowie die Heizwärmebedarfsreduzierung im Zeitraum 2008-2020 erläutert. Weiterhin werden Vorschläge für weitere Politikinstrumente gemacht, die zusätzlich ergriffen werden könnten sowie der weitere Forschungsbedarf skizziert.

Reallabor: Norddeutsches Reallabor, Teilvorhaben: Integrierte Netzplanung für die drei Energieträger Strom, Gas und Wärme; Gasnetz HH

P 2.3 - Dynamiken von Konvektionen als Kopplung zwischen dem marinen Oberflächenfilm und der Wassermasse

Unsere Motivation liegt in der Tatsache, dass die dynamische Verbindung zwischen dem marinen Oberflächenfilm (engl. sea-surface microlayer, SML) und der darunterliegenden oberflächennahen Wasserschicht über Konvektion zu heterogenen Eigenschaften der SML führt. Dies wiederum steuert das Ausmaß der bio-photochemischen Reaktionen und des Gasaustausches zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. Die Konvektion wird durch Verdunstung angetrieben, die die SML abkühlt und es salzhaltiger macht. Infolgedessen wird die SML dichter, sinkt ab und wird durch das darunterliegende Wasser ersetzt. Die auftriebsgetriebene Konvektion wurde jedoch bei der Erforschung der SML und des Gasaustausches als dynamisches Bindeglied zwischen der Atmosphäre und dem Ozean vernachlässigt. Unser Hauptziel ist es, ein mechanistisches Verständnis der Dynamik zwischen der SML und der oberflächennahen Wasserschicht zu beschreiben. Ein mechanistisches Verständnis der Konvektion ist wichtig, da das Ausmaß der bio-photochemischen Reaktionen und Austauschprozessen von Spurengasen, Energie und Impuls letztlich durch Austauschprozesse zwischen der SML und der oberflächennahen Wasserschicht und schließlich mit tieferen Schichten bestimmt wird. Wir werden einen experimentellen Aufbau mit mehreren profilierenden Mikroelektroden und einem optischen Schlierensystem entwickeln, um die Konvektion unter verschiedenen externen Antrieben zu untersuchen. Wir werden den Effekt der horizontalen Strömung aufgrund von Gradienten der Oberflächenspannung (d.h. Marangoni-Effekt) untersuchen. Wir werden auch an dem gemeinsamen Mesokosmen-Experiment BASS teilnehmen, um den Einfluss biogener Tenside auf den konvektiven Transportmechanismus zwischen der SML und der oberflächennahen Wasserschicht zu untersuchen. Im gemeinsamen Feldexperiment BASS werden wir der Frage nachgehen, inwieweit Variationen der klein-skaligen Konvektion durch die Variabilität sub-mesoskaligen (1 km-10 km) und hydrodynamischen Prozessen nahe der Meeresoberfläche beeinflusst werden. Wir werden zwei Forschungskatamarane und eine Flotte von Treibbojen einsetzen, die mit Leitfähigkeits- und Temperatursensoren ausgestattet sind, um Dichteanomalien zwischen der SML und oberflächennahen Wasserschicht zu untersuchen. Wir werden externe ozeanische und atmosphärische Einflüsse beobachten, um die Dichteanomalien zu beschreiben. Schließlich werden wir die gewonnenen Erkenntnisse aus den Laborexperimenten, der Mesokosmos-Studie und der Feldstudie nutzen, um einen mathematischen Rahmen zur Beschreibung von Temperatur- und Salzgehaltsprofilen und deren Schwankungen unter dem Einfluss definierter ozeanischer und atmosphärischer Einflüsse zu entwickeln.

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