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Energieverbrauch privater Haushalte

<p> <p>Die privaten Haushalte benötigten im Jahr 2024 etwa gleich viel Energie wie im Jahr 1990 und damit gut ein Viertel des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland. Sie verwendeten mehr als zwei Drittel ihres Endenergieverbrauchs, um Räume zu heizen.</p> </p><p>Die privaten Haushalte benötigten im Jahr 2024 etwa gleich viel Energie wie im Jahr 1990 und damit gut ein Viertel des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland. Sie verwendeten mehr als zwei Drittel ihres Endenergieverbrauchs, um Räume zu heizen.</p><p> Endenergieverbrauch der privaten Haushalte <p>Private Haushalte verbrauchten im Jahr 2024 625 Terawattstunden (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/twh">TWh</a>) Energie, das sind 625 Milliarden Kilowattstunden (Mrd. kWh). Dies entsprach einem Anteil von gut einem Viertel am gesamten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/endenergieverbrauch">Endenergieverbrauch</a>.</p> <p>Im Zeitraum von 1990 bis 2024 fiel der Endenergieverbrauch in den Haushalten – ohne Kraftstoffverbrauch, da dieser dem Sektor Verkehr zugeordnet ist – um 4,5&nbsp;% (siehe Abb. „Entwicklung des Endenergieverbrauchs der privaten Haushalte“). Dabei herrschten in den Jahren 1996, 2001 und 2010 sehr kalte Winter, die zu einem erhöhten Brennstoffverbrauch für Raumwärme führten. So lag der Energieverbrauch im sehr kalten Jahr 2010 etwa 14 % über dem Wert des eher warmen Jahres 1990.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_entwicklung-eev-ph_2025-12-22.png"> </a> <strong> Entwicklung des Endenergieverbrauchs der privaten Haushalte </strong> Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_entwicklung-eev-ph_2025-12-22.pdf">Diagramm als PDF (160,51 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_entwicklung-eev-ph_2025-12-22.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (35,44 kB)</a></li> </ul> </p><p> Höchster Anteil am Energieverbrauch zum Heizen <p>Die privaten Haushalte benötigen mehr als zwei Drittel ihres Endenergieverbrauchs, um Räume zu heizen (siehe Abb. „Anteil der Anwendungsbereiche der privaten Haushalte 2008 und 2024“). Sie nutzen zurzeit dafür hauptsächlich Erdgas und Mineralöl. An dritter Stelle folgt die Gruppe der erneuerbaren Energien, an vierter die Fernwärme. Zu geringen Anteilen werden auch Strom und Kohle eingesetzt. Mit großem Abstand zur Raumwärme folgen die Energieverbräuche für die Anwendungsbereiche Warmwasser sowie sonstige <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/prozesswaerme">Prozesswärme</a> (Kochen, Waschen etc.) bzw. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/prozesskaelte">Prozesskälte</a> (Kühlen, Gefrieren etc.).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_abb_anteil-anwendungsbereiche-am-eev-ph_2025-12-22.png"> </a> <strong> Anteil der Anwendungsbereiche der privaten Haushalte 2008 und 2024 </strong> Quelle: Umweltbundesamt / Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_abb_anteil-anwendungsbereiche-am-eev-ph_2025-12-22.pdf">Diagramm als PDF (160,62 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_abb_anteil-anwendungsbereiche-am-eev-ph_2025-12-22.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (34,91 kB)</a></li> </ul> </p><p> Mehr Haushalte, größere Wohnflächen – Energieverbrauch pro Wohnfläche sinkt <p>Der Trend zu mehr Haushalten, größeren Wohnflächen und weniger Mitgliedern pro Haushalt (siehe „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11434">Bevölkerungsentwicklung und Struktur privater Haushalte</a>“) führt tendenziell zu einem höheren Verbrauch. Diesem Trend wirken jedoch der immer bessere energetische Standard bei Neubauten und die Sanierung der Altbauten teilweise entgegen. So sank der spezifische <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/endenergieverbrauch">Endenergieverbrauch</a> (Energieverbrauch pro Wohnfläche) für Raumwärme seit 2008 um über 40 % (siehe Abb. „Endenergieverbrauch und -intensität für Raumwärme – Private Haushalte (witterungsbereinigt“)).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_abb_eev-intensitaet-raumwaerme-ph_2025-12-22.png"> </a> <strong> Endenergieverbrauch und -intensität für Raumwärme - Private Haushalte (witterungsbereinigt) </strong> Quelle: Umweltbundesamt / Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_abb_eev-intensitaet-raumwaerme-ph_2025-12-22.pdf">Diagramm als PDF (125,65 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_abb_eev-intensitaet-raumwaerme-ph_2025-12-22.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (31,17 kB)</a></li> </ul> </p><p> Stromverbrauch mit einem Anteil von rund einem Fünftel <p>Der Energieträger Strom hat einen Anteil von rund einem Fünftel am <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/endenergieverbrauch">Endenergieverbrauch</a> der privaten Haushalte. Hauptanwendungsbereiche sind die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/prozesswaerme">Prozesswärme</a> (Waschen, Kochen etc.) und die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/prozesskaelte">Prozesskälte</a> (Kühlen, Gefrieren etc.), die zusammen rund die Hälfte des Stromverbrauchs ausmachen. Mit jeweiligem Abstand folgen die Anwendungsbereiche Informations- und Kommunikationstechnik, Warmwasser und Beleuchtung (siehe Abb. „Anteil der Anwendungsbereiche am Netto-Stromverbrauch der privaten Haushalte 2008 und 2024“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_abb_anteil-anwendungsbereiche-am-netto-sv-ph_2025-12-22.png"> </a> <strong> Anteil der Anwendungsbereiche am Netto-Stromverbrauch der privaten Haushalte 2008 und 2024 </strong> Quelle: Umweltbundesamt / Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_abb_anteil-anwendungsbereiche-am-netto-sv-ph_2025-12-22.pdf">Diagramm als PDF (160,95 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_abb_anteil-anwendungsbereiche-am-netto-sv-ph_2025-12-22.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (35,18 kB)</a></li> </ul> </p><p> Direkte Treibhausgas-Emissionen privater Haushalte sinken <p>Der Energieträgermix verschob sich seit 1990 bis heute zugunsten von Brennstoffen mit geringeren Kohlendioxid-Emissionen und erneuerbaren Energien. Das verringerte auch die durch die privaten Haushalte verursachten direkten Kohlendioxid-Emissionen (d.h. ohne Strom und Fernwärme) (siehe Abb. „Direkte Kohlendioxid-Emissionen von Feuerungsanlagen der privaten Haushalte“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/6_abb_direkte-co2-emi-feuerungsanlagen-ph_2025-12-22.png"> </a> <strong> Direkte Kohlendioxid-Emissionen von Feuerungsanlagen der privaten Haushalte </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_abb_direkte-co2-emi-feuerungsanlagen-ph_2025-12-22_0.pdf">Diagramm als PDF (123,04 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_abb_direkte-co2-emi-feuerungsanlagen-ph_2025-12-22.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (29,71 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger

<p> <p>Die Energiewende ändert die Zusammensetzung des deutschen Kraftwerksparks. Die Anzahl an Kraftwerken zur Nutzung erneuerbarer Energien nimmt deutlich zu. Kraftwerke mit hohen Treibhausgas-Emissionen werden vom Netz genommen. Gleichzeitig muss eine sichere regionale und zeitliche Verfügbarkeit der Stromerzeugung zur Deckung der Stromnachfrage gewährleistet sein.</p> </p><p>Die Energiewende ändert die Zusammensetzung des deutschen Kraftwerksparks. Die Anzahl an Kraftwerken zur Nutzung erneuerbarer Energien nimmt deutlich zu. Kraftwerke mit hohen Treibhausgas-Emissionen werden vom Netz genommen. Gleichzeitig muss eine sichere regionale und zeitliche Verfügbarkeit der Stromerzeugung zur Deckung der Stromnachfrage gewährleistet sein.</p><p> Kraftwerkstandorte in Deutschland <p>Die Bereitstellung von Strom aus konventionellen Energieträgern verteilt sich unterschiedlich über die gesamte Bundesrepublik. Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> stellt verschiedene Karten mit Informationen zu Kraftwerken in Deutschland zur Verfügung.</p> <ul> <li>In der Karte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/10423">„Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland“</a> sind Kraftwerke der öffentlichen Stromversorgung und Industriekraftwerke mit einer elektrischen Bruttoleistung ab 100 <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/mw">MW</a> verzeichnet. Basis ist die Datenbank <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/13052">„Kraftwerke in Deutschland“</a>. Weiterhin sind die Höchstspannungsleitungstrassen in den Spannungsebenen 380 Kilovolt (kV) und 220 kV eingetragen.</li> <li>In der Karte „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/67082">Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland</a>“ sind Kraftwerke der öffentlichen Stromversorgung und Industriekraftwerke ab einer elektrischen Bruttoleistung von 50 MW bzw. mit einer Wärmeauskopplung ab 100 MW verzeichnet. Auch hier ist die Basis die Datenbank <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/13052">„Kraftwerke in Deutschland“</a>.</li> <li>Die Karte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/10426">„Kraftwerke und Windleistung in Deutschland“</a> zeigt die installierte Windleistung pro Bundesland und die Kraftwerke ab 100 MW.</li> <li>Die Karte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/28108">„Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland“</a> vermittelt ein Bild des Zusammenspiels von Photovoltaikleistung und fossilen Großkraftwerken.</li> <li>Aus der Karte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/38169">"Kraftwerksleistung in Deutschland"</a> werden bundeslandscharf die jeweiligen Kraftwerksleistungen ersichtlich.</li> </ul> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/DE_Kraftwerkskarte_2026.png"> </a> <strong> Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland </strong> <br>Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland, Stand Januar 2026. Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/DE_Kraftwerkskarte_2026.png">Bild herunterladen</a> (1,08 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/372/bilder/dateien/DE_Kraftwerkskarte_2026.pdf">Karte als PDF herunterladen</a> (2,31 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/KWK-Karte_DE_2026.png"> </a> <strong> Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland </strong> <br>Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland, Stand Januar 2026 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/KWK-Karte_DE_2026.png">Bild herunterladen</a> (632,36 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/372/bilder/dateien/KWK-Karte_DE_2026.pdf">Karte als PDF herunterladen</a> (1,28 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/Kraftwerke-Windleistung_2026.png"> </a> <strong> Kraftwerke und Windleistung in Deutschland </strong> <br>Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Dezember 2025 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/Kraftwerke-Windleistung_2026.png">Bild herunterladen</a> (951,60 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/372/bilder/dateien/Kraftwerke-Windleistung_2026.pdf">Karte als PDF herunterladen</a> (2,62 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/Kraftwerke-Photovoltaikleistung_2026_0.png"> </a> <strong> Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland </strong> <br>Karte Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland, Stand Dezember 2025 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/Kraftwerke-Photovoltaikleistung_2026_0.png">Bild herunterladen</a> (950,26 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/372/bilder/dateien/Kraftwerke-Photovoltaikleistung_2026.pdf">Karte als PDF herunterladen</a> (2,66 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/Kraftwerksleistung_2026.png"> </a> <strong> Kraftwerksleistung in Deutschland </strong> <br>Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2024 (Stand: Januar 2026) Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/Kraftwerksleistung_2026.png">Bild herunterladen</a> (647,92 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/372/bilder/dateien/Kraftwerksleistung_2026.pdf">Karte als pdf herunterladen</a> (1,17 MB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Kraftwerke auf Basis konventioneller Energieträger <p>Der deutsche Kraftwerkspark beruhte vor der Energiewende vor allem auf konventionellen Erzeugungsanlagen auf Grundlage eines breiten, regional diversifizierten, überwiegend fossilen Energieträgermixes (Stein- und Braunkohlen, Kernenergie, Erdgas, Mineralölprodukte, Wasserkraft etc.). Die gesamte in Deutschland installierte Brutto-Leistung konventioneller Kraftwerke ist basierend auf Daten des Umweltbundesamtes in der Abbildung „Installierte elektrische Leistung von konventionellen Kraftwerken ab 10 Megawatt nach Energieträgern“ dargestellt. Die aktuelle regionale Verteilung der Kraftwerkskapazitäten ist in der Abbildung „Kraftwerksleistung aus konventionellen Energieträgern ab 10 Megawatt nach Bundesländern“ dargestellt.</p> <p>In den letzten Jahrzehnten hat sich die Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien sehr dynamisch entwickelt. Gleichzeitig wurden mit dem im Jahr 2023 erfolgten gesetzlichen Ausstieg Deutschlands aus der Nutzung der Kernenergie und dem fortschreitenden Ausstieg aus der Braun- und Steinkohle konkrete Zeitpläne zur Reduktion konventioneller Kraftwerkskapazitäten festgelegt (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus konventionellen Kraftwerken). Unabhängig davon übt der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/co2">CO2</a>-Preis einen wesentlichen Einfluss auf die Rentabilität und insofern den Einsatz fossiler Kraftwerke aus.</p> <ul> <li><strong>Braunkohlenkraftwerke</strong>: Mit Einsetzen der „Kommission für Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung“ wurde der Prozess zum Ausstieg aus der Kohlestromerzeugung in Deutschland gestartet. Im Januar 2020 wurde im Rahmen des Kohleausstiegsgesetzes ein Ausstiegspfad für die Braunkohlestromerzeugung zwischen Bund, Ländern und beteiligten Unternehmen erarbeitet, welcher Entschädigungsregelungen für die Unternehmen und Förderung für die betroffenen Regionen enthält. Die Leistung von Braunkohlenkraftwerken als typische Grundlastkraftwerke lässt sich nur unter Energieverlust kurzfristig regeln. Sie produzieren Strom in direkter Nähe zu den Braunkohlenvorkommen im Rheinischen, Mitteldeutschen und Lausitzer Revier (siehe Tab.“ Braunkohlenkraftwerke in Deutschland gemäß Kohleausstiegsgesetz“).</li> <li><strong>Steinkohlenkraftwerke: </strong>Im Rahmen des Kohleausstiegs wird auch der Ausstieg aus der Steinkohle angestrebt. 2019 wurde bereits aus ökonomischen Gründen der Abbau von Steinkohle in Deutschland eingestellt. Im Gegensatz zur Braunkohle wird der Ausstieg aus der Steinkohle durch einen Auktionsmechanismus geregelt, der die Entschädigungszahlungen bestimmt. Steinkohlenkraftwerke produzieren Strom in den ehemaligen Steinkohle-Bergbaurevieren Ruhr- und Saarrevier, in den Küstenregionen und entlang der Binnenwasserstraßen, da hier kostengünstige Transportmöglichkeiten für Importsteinkohle vorhanden sind. (Weitere Daten und Fakten zu Steinkohlenkraftwerken finden sie in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/86033">Broschüre</a> „Daten und Fakten zu Braun- und Steinkohle“ des Umweltbundesamtes.)</li> <li><strong>Gaskraftwerke:</strong> Die Strom- und Wärmeerzeugung mit Gaskraftwerken erzeugt niedrigere Treibhausgasemissionen als die mit Kohlenkraftwerken. Des Weiteren ermöglichen sie durch ihre hohe Regelbarkeit und hohe räumliche Verfügbarkeit eine Ergänzung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Dennoch muss zum Erreichen der Klimaziele die gesamte Stromerzeugung dekarbonisiert werden, etwa durch Umrüstung auf Wasserstoffkraftwerke.</li> </ul> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_installierte-elektr-leistung-nach-et_2025-12-18.png"> </a> <strong> Installierte elektrische Leistung von konventionellen Kraftwerken ab 10 Megawatt nach Energieträgern </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_installierte-elektr-leistung-nach-et_2025-12-18.png">Bild herunterladen</a> (76,61 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_installierte-elektr-leistung-nach-et_2025-12-18.pdf">Diagramm als PDF</a> (39,46 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_abb_kraftwerksleistung-konv-et_2025-12-18.png"> </a> <strong> Kraftwerksleistung aus konventionellen Energieträgern ab 10 Megawatt nach Bundesländern </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_abb_kraftwerksleistung-konv-et_2025-12-18.png">Bild herunterladen</a> (154,71 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_abb_kraftwerksleistung-konv-et_2025-12-18.pdf">Diagramm als PDF</a> (128,16 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_abb_installierte-elektr-leistung-nach-et_2025-12-18.png"> </a> <strong> Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus konventionellen Kraftwerken </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_abb_installierte-elektr-leistung-nach-et_2025-12-18.png">Bild herunterladen</a> (223,20 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_abb_installierte-elektr-leistung-nach-et_2025-12-18.pdf">Diagramm als PDF</a> (90,98 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_tab_braunkohlekraftwerke-gem-kohleausstiegsgesetz_2025-12-18.png"> </a> <strong> Tab: Braunkohlenkraftwerke in Deutschland gemäß Kohleausstiegsgesetz </strong> Quelle: UBA-Kraftwerksliste und BMWi <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_tab_braunkohlekraftwerke-gem-kohleausstiegsgesetz_2025-12-18.png">Bild herunterladen</a> (133,15 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_tab_braunkohlekraftwerke-gem-kohleausstiegsgesetz_2025-12-18.pdf">Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung</a> (50,36 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Kraftwerke auf Basis erneuerbarer Energien <p>Im Jahr 2024 erreichte der Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland einen neuen Höchststand: In diesem Jahr wurden über 21 Gigawatt (GW) an erneuerbarer Kraftwerkskapazität zugebaut. Dieser Zubau liegt damit nochmals höher als die vorherige Ausbaurekord aus dem Jahr 2023. Insgesamt stieg damit die Erzeugungskapazität erneuerbarer Kraftwerke auf knapp 191 GW (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien“).</p> <p>Getragen wurde der Erneuerbaren-Zubau in den vergangenen Jahren vor allem von einem starken Ausbau der <strong>Photovoltaik</strong> (PV). Seit Anfang 2020 wurden mehr als 53 GW PV-Leistung zugebaut, damit hat sich die installierte Leistung in den letzten fünf Jahren mehr als verdoppelt. Mit einem Zubau von über 18 GW wurde im Jahr 2024 darüber hinaus ein neuer Zubaurekord erreicht. Nach den Ausbaustarken Jahren 2011 und 2012 war der Photovoltaikausbau zunächst stark eingebrochen, seit etwa 10 Jahren wächst der Zubau aber kontinuierlich mit einer deutlichen Beschleunigung innerhalb der letzten fünf Jahre. Um das im EEG 2023 formulierte PV-Ausbauziel von 215 GW im Jahr 2030 zu erreichen, wurde ein Ausbaupfad festgelegt. Das Zwischenziel von 89 GW zum Ende des Jahres 2024 wurde deutlich übertroffen. In den Folgejahren bis 2030 bleibt allerdings ein weiterer Zubau von jährlich fast 20 GW zur Zielerreichung notwendig.</p> <p>Auch wenn das Ausbautempo bei <strong>Windenergie</strong> zuletzt wieder zugelegt hat, sind die aktuelle zugebauten Anlagenleistungen weit von den hohen Zubauraten früherer Jahre entfernt. Im Jahr 2024 wurden 3,3 GW neue Windenergie-Leistung zugebaut (2023: 3,2 GW; 2022: 2,4 GW). In den Jahren 2014 bis 2017 waren es im Schnitt allerdings 5,5 GW. Insgesamt lag die am Ende des Jahres 2024 installierte Anlagenleistung von Windenergieanlagen an Land und auf See bei 72,7 GW. Um die im EEG 2023 festgelegte Ausbauziele von 115 GW (an Land) und 30 GW (auf See) im Jahr 2030 zu erreichen, ist jeweils eine deutliche Beschleunigung des Ausbautempos notwendig.</p> <p>Durch die Abhängigkeit vom natürlichen Energiedargebot unterscheidet sich die Stromerzeugung der erneuerbaren Erzeugungsanlagen teilweise beträchtlich. So kann eine Windenergieanlage die vielfache Menge Strom erzeugen wie eine PV-Anlage gleicher Leistung. Ein einfacher Vergleich der installierten Leistungen lässt deshalb noch keinen Schluss über die jeweils erzeugten Strommengen zu. Neben Photovoltaik- und Windenergieanlagen mit stark witterungsabhängiger Stromerzeugung liefern Wasserkraftwerke langfristig konstant planbaren erneuerbaren Strom, sowie Biomassekraftwerke flexibel steuerbare Strommengen. Beide Energieträger haben in Deutschland aber nur ein begrenztes weiteres Ausbaupotential.</p> <p>Weitere Informationen und Daten zu erneuerbaren Energien finden Sie auf der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/10321">Themenseite „Erneuerbare Energien in Zahlen“</a>.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/6_abb_install-leistung-stromerzeug-ee_2025-12-18.png"> </a> <strong> Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien </strong> Quelle: Umweltbundesamt auf Basis AGEE-Stat Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_abb_install-leistung-stromerzeug-ee_2025-12-18.pdf">Diagramm als PDF (47,32 kB)</a></li> </ul> </p><p> Wirkungsgrade fossiler Kraftwerke <p>Beim <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/brutto-wirkungsgrad">Brutto-Wirkungsgrad</a> ist im Vergleich zum Netto-Wirkungsgrad der Eigenverbrauch der Kraftwerke enthalten. Insgesamt verbesserte sich der durchschnittliche Brutto-Wirkungsgrad des eingesetzten deutschen Kraftwerksparks seit 1990 um einige Prozentpunkte (siehe Abb. „Durchschnittlicher Brutto-Wirkungsgrad des eingesetzten fossilen Kraftwerksparks“). Diese Entwicklung spiegelt nicht zuletzt die kontinuierliche Modernisierung des Kraftwerksparks und die damit verbundene Außerbetriebnahme alter Kraftwerke wider.</p> <p>Der Brennstoffausnutzungsgrad von Kraftwerken kann durch eine gleichzeitige Nutzung von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK) gesteigert werden. Dies kann bei Großkraftwerken zur Wärmebereitstellung in Industrie und Fernwärme, aber auch bei dezentralen kleinen Kraftwerken wie Blockheizkraftwerken lokal erfolgen. Dabei müssen neue Kraftwerke allerdings auch den geänderten Flexibilitätsanforderungen an die Strombereitstellung genügen, dies kann beispielsweise über die Kombination mit einem thermischen Speicher erfolgen.</p> <p>Obwohl bei konventionellen Kraftwerken in den letzten Jahren technisch eine Steigerung der Wirkungsgrade erreicht werden konnte, werden die dadurch erzielbaren Brennstoffeinsparungen nicht ausreichen, um die erforderliche Treibhausgasreduktion im Kraftwerkssektor für die Einhaltung der Klimaschutzziele zu erreichen. Dafür ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung notwendig.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/7_abb_durchschn-bruttowirkungsgrad-foss-kraftwerkspark_2025-12-18.png"> </a> <strong> Durchschnittlicher Brutto-Wirkungsgrad des eingesetzten fossilen Kraftwerksparks </strong> Quelle: Umweltbundesamt auf Basis Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_abb_durchschn-bruttowirkungsgrad-foss-kraftwerkspark_2025-12-18.pdf">Diagramm als PDF (43,85 kB)</a></li> </ul> </p><p> Kohlendioxid-Emissionen <p>Folgende Aussagen können zum Kohlendioxid-Ausstoß von Großkraftwerken für die Stromerzeugung getroffen werden:</p> <ul> <li><strong>Braunkohlen</strong>: Die spezifischen Kohlendioxid-Emissionen von Braunkohlenkraftwerken variieren je nach Herkunft des Energieträgers aus einem bestimmten Braunkohlerevier und der Beschaffenheit der mitverbrannten Sekundärbrennstoffe (siehe „Emissionsfaktoren eingesetzter Energieträger zur Stromerzeugung“). Mit mindestens 101.658 Kilogramm Kohlendioxid pro Terajoule (kg CO2 / TJ) war der Emissionsfaktor von Braunkohlen im Jahr 2023 höher als der der meisten anderen Energieträger.</li> <li><strong>Steinkohlen</strong>: Der Kohlendioxid-Emissionsfaktor von Steinkohlenkraftwerken betrug im Jahr 2024 94.116 kg CO2 / TJ.</li> <li><strong>Erdgas</strong>:&nbsp;Erdgas-GuD-Anlagen haben mit derzeit 56.325 kg CO2 / TJ den geringsten spezifischen Emissionsfaktor fossiler Kraftwerke (abgesehen von Kokerei-/Stadtgas): Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht pro erzeugter Energieeinheit weniger Kohlendioxid als bei der Verbrennung von Kohle.</li> </ul> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/8_tab_emissionsfaktoren_2025-12-18.png"> </a> <strong> Tab: Emissionsfaktoren eingesetzter Energieträger zur Stromerzeugung </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/8_tab_emissionsfaktoren_2025-12-18.pdf">Tabelle als PDF (44,94 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3630/bilder/dateien/7_tab_emissionsfaktoren_2024-12-17_1.pdf"> (72,35 kB)</a></li> </ul> </p><p> Weitere Entwicklung des deutschen Kraftwerksparks <p>Um die Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Kraftwerkskapazitäten notwendig (siehe Tab. "Genehmigte oder im Genehmigungsverfahren befindliche konventionelle Kraftwerksprojekte").</p> <p>Um den Herausforderungen der Energiewende begegnen zu können, wird es außerdem einen zunehmenden Fokus auf Flexibilisierungsmaßnahmen brauchen. Dabei handelt es sich um einen Ausbau von Speichern (etwa Pumpspeicher, elektro-chemische Speicher, thermische Speicher) sowie um den Ausbau der Strominfrastruktur (Netzausbau, Außenhandelskapazitäten) und Anreize zur Flexibilisierung des Stromverbrauchs („Demand Side Management").</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/9_tab_genehmigte-in_genehmigung-kraftwerksprojekte_2025-12-18.png"> </a> <strong> Tab: Genehmigte oder im Genehmigungsverfahren befindliche konventionelle Kraftwerksprojekte </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/9_tab_genehmigte-in_genehmigung-kraftwerksprojekte_2025-12-18.pdf">Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung (59,52 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Indikator: Vermiedene THG-Emissionen durch erneuerbare Energien

<p> Die wichtigsten Fakten <ul> <li>In den Bereichen Strom, Wärme und Verkehr werden fossile Energieträger zunehmend durch erneuerbare Energien ersetzt.</li> <li>Etwa vier Fünftel der vermiedenen Emissionen wurden 2024 durch erneuerbaren Strom vermieden.</li> <li>Die Bundesregierung will den Anteil erneuerbarer Energien deutlich ausbauen und die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Emissionen damit weiter senken.</li> </ul> </p><p> Welche Bedeutung hat der Indikator? <p>Jeder Wirtschaftsprozess ist mit dem Einsatz von Energie verbunden. Derzeit sind sowohl in Deutschland als auch weltweit fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl oder Erdgas die wichtigsten Energiequellen. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden Treibhausgase ausgestoßen. Dies ist der wichtigste Treiber des globalen Klimawandels.</p> <p>Ein wesentlicher Ansatz für den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> ist deshalb, die Volkswirtschaft auf saubere Energieformen umzustellen, insbesondere auf erneuerbare Energien. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/indikator">Indikator</a> zeigt den Beitrag der erneuerbaren Energien zur Vermeidung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Emissionen und damit zur Erreichung der Klimaschutzziele an.</p> <p>Auch der effizientere Einsatz von Energie (Energieeffizienz) spielt eine wichtige Rolle bei der Erreichung der Klimaziele. Jedoch kann Energieeffizienz nur schwer direkt gemessen werden. Mit dem Indikator <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/27026">"Energieproduktivität"</a> liegt ein allgemeines Maß für die Energieeffizienz einer Volkswirtschaft vor.</p> </p><p> Wie ist die Entwicklung zu bewerten? <p>In den letzten Jahrzehnten wurden die erneuerbaren Energien in Deutschland stark ausgebaut. Im Jahr 2024 konnten durch ihre Nutzung 259 Millionen Tonnen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/kohlendioxid-aequivalente">Kohlendioxid-Äquivalente</a> vermieden werden, welche sonst zusätzlich durch die Nutzung fossiler Energieträger entstanden wären. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien trug im Jahr 2024 ungefähr 80 % zu der durch erneuerbare Energien insgesamt vermiedenen Menge an Treibhausgasen bei. Der Wärmebereich war für 15 % verantwortlich und die Nutzung von Biokraftstoffen und Strom im Verkehr für etwa 5 %.</p> <p>Die Bundesregierung strebt mit dem „<a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/schwerpunkte/klimaschutz/massnahmenprogramm-klima-1679498">Klimaschutzprogramm 2030</a>“ von 2019 an, den Ausstoß von Treibhausgasen bis 2030 um 55 % unter den Wert von 1990 zu senken. Bis 2045 soll der Ausstoß laut dem <a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/klimaschutz/klimaschutzgesetz-2021-1913672">Klimaschutzgesetz 2021</a> von 2021 auf Null sinken. Zur Erreichung dieser Ziele sollen insbesondere die erneuerbaren Energien einen wichtigen Beitrag leisten. Eine Bewertung des deutschen Erneuerbaren-Anteils und der Erneuerbaren-Ziele finden sich in den Indikatoren „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/22626">Anteil Erneuerbare am Bruttoendenergieverbrauch</a>“ und „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/106892">Anteil Erneuerbare am Bruttostromverbrauch</a>“. Mit dem Ausbau der Erneuerbaren werden auch die durch sie vermiedenen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Emissionen weiter deutlich zunehmen.</p> </p><p> Wie wird der Indikator berechnet? <p>Für die Berechnung des Indikators wird angenommen, dass Energie, die heute aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird, nicht mehr durch einen fossilen Energiemix bereitgestellt werden muss. Die für diese Energiemenge eingesparten Emissionen werden im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/indikator">Indikator</a> veranschaulicht. Dabei deckt der Indikator auch die Emissionen erneuerbarer Energieträger ab, welche während Produktion, Installation oder Wartung anfallen (sogenannte Vorkettenemissionen). Die detaillierte Methodik zur Berechnung des Indikators wird in der Publikation „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/114339">Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger 2023"</a> beschrieben .</p> <p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel: <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/42668">"Erneuerbare Energien - Vermiedene Treibhausgase"</a>.</strong></p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Turbomaschinen für die Transformation in das integrierte Energiesystem der Zukunft, Teilvorhaben: 3.1a, 3.2a, 3.4a und 4.2b - Flexibilität im Betrieb

Hocheffiziente, kostengünstige und langlebige Natrium-Ionen-Batterie Zellen

Zielsetzung: Batterien spielen eine entscheidende Rolle in der Transformation der (Strom-)Wirtschaft zu einer CO2 neutralen Zukunft. Die Emissionsreduktion hängt primär vom vorliegenden Strom- bzw. Energiemix ab. Einerseits für den Energieaufwand während der Erzeugung, andererseits während ihres Betriebs. Überdies dürfen CO2 Emissionen für die Erzeugung, Raffinierung und den Transport von Grundmaterialien nicht vernachlässigt werden. Hier setzen die in diesem Projekt beschriebenen Innovationen an. Aktuelle State-of-the-Art LIB Batterien verwenden einerseits nicht weltweit geläufige Rohstoffe, wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit. Diese Rohstoffe werden primär in China raffiniert. Die so hergestellten Ausgangsmaterialien werden dann ihrerseits erneut über weite Strecken transportiert. Anodenseitig wird aktuell Graphit verwendet. Beispielsweise stammen sowohl natürlicher (74%) als auch synthetischer Graphit (51%) primär aus China, weswegen chinesische Exportrestriktionen auf diesen essentiellen Zellbestandteil ein zusätzliches Hemmnis für die europäische LIB Technologie darstellen. Zusätzlich bedürfen LIB Batterien deutlich mehr CO2 in der Herstellung aufgrund der Anforderung an die Trockenräume, was bei NIB zumindest mit zusätzlicher Forschung deutlich reduzierbar wäre. Im Gegensatz dazu beruhen die Materialien für hier entworfene NIB auf weltweit geläufigen Mengenrohstoffen, was sowohl Kosten, CO2 Emissionen, Umweltbelastungen, und eben auch Abhängigkeiten von außereuropäischen Ländern minimiert. Für eine Transformation hin zu einer nachhaltigen, erneuerbaren Wirtschaft sind billige Energiespeicher essenziell. Seit langem werden in den Roadmaps NIB als die beste Zukunftstechnologie bezeichnet, um möglichst kostengünstige Energiespeicher zu bauen. Daher wurde ein Konzept der vertikalen Integration entlang der Wertschöpfungskette erarbeitet, dass mit hoher Erfolgswahrscheinlichkeit, binnen von zwei Jahren zu einem NI-Batteriepack Prototyp führen soll. Der große Vorteil darin besteht in der raschen Weitergabe von Innovationssprüngen an den Prototypen und eventuellen Produkten. Die Zielsetzung ist eine Zelle mit einer Energiedichte von 180 Wh/kg zu entwickeln, welche dann in Endanwendungen wie Gabelstapler, Heimspeicher, und stationäre Speicher eingesetzt werden kann. Durch den angestrebten niedrigen Preis pro kWh für NIB’s sind alle Anwendungen mit einer niedrigen bis mittleren Energiedichte denkbar. Fazit: In diesem Projekt wurde eine Methode entwickelt, um Mangan-dotiertes preussisch Weiss deutlich langlebiger zu machen - mit Zyklenzahlen, die man auch von Lithium-Eisen-Phosphat Akkus kennt, die schon bisher als sehr langlebig gelten. Durch die Erhöhung Spannung können der wesentliche Nachteil der geringeren Energiekapazität von preussisch Weiss mitigiert werden. Das so entstandene Material kann nicht nur LFP, sondern auch NiCd und Blei-Säure Batterien ersetzen.

Errichtung eines mit Altholz befeuerten Biomasse-Heizkraftwerks mit optimierter Wärmenutzung

Das Unternehmen wird in Dresden-Niedersedlitz ein mit Altholz befeuertes Biomasse-Heizkraftwerk errichten. Stündlich werden dort etwa 6 Tonnen Altholz aus dem städtischen Altholzaufkommen, den Altholzfraktionen des Sperrmüllaufkommens und dem örtlichen Bauabbruchholzes eingesetzt werden. Die Anlage ist so konzipiert, dass sie auf den Altholzanfall der Stadt Dresden zugeschnitten ist. Unnötige Transporte über größere Strecken unterbleiben. Die Energieerzeugung erfolgt in Kraft-Wärme-Kopplung. Der erzeugte Strom soll auf Basis des Erneuerbare-Energien-Gesetz ins Stromnetz des örtlichen Netzbetreibers eingespeist werden. Fernwärme wird für ein Industrie- und Gewerbegebiet und für das Stadtgebiet von Heidenau ausgekoppelt. Der Modellcharakter der Anlage besteht darin, dass die Errichtung des Biomasseheizkraftwerks und die Sanierung des bestehenden (Alt-)Wärmenetzes ein energetisches Gesamtkonzept darstellen. Dadurch soll der spezifische Energiebedarf für die Wärmebereitstellung um 35 Prozent gesenkt werden. Kraft-Wärme-Kopplung spielt bisher bei Altholzanlagen vergleichbarer Größenordnung außerhalb der Holzwerkstoffindustrie i.d.R. eine untergeordnete oder gar keine Rolle. Mit dem Vorhaben soll erstmals in Deutschland in einem Altholzheizkraftwerk eine Rostfeuerung mit einem Horizontalkessel errichtet werden. Die vorgesehene Bauart verspricht deutlich höhere Verfügbarkeit als bei herkömmlichen Anlagen mit vertikal aufgesetztem Kessel und höhere Nutzungsgrade. Eine ebenfalls erstmals für Holzfeuerung eingesetzte spezielle Bauart der Rostfeuerungstechnik ermöglicht es, Holzstücke mit einer Kantenlänge von bis zu 500 mm zu verwenden. Dies reduziert den energetischen Aufwand für die Zerkleinerung des eingesetzten Holzes sowie die Staub- und Lärmbelastung. Mittels aufwendiger Simulationsrechnungen konnten Feuerraumgeometrie sowie Luftdüsenanordnung optimiert und dadurch die Entstehung von Stickoxiden und Kohlenmonoxid reduziert werden. Durch die Nutzung von jährlich 47.000 Tonnen Altholz können 32.000 Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr vermieden werden. Daher trägt das Vorhaben insbesondere zur Erreichung des im nationalen Klimaschutzprogramm der Bundesregierung formulierten CO2-Minderungsziels und des dort festgeschriebenen Verdopplungsziels für den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung und am Energiemix bis 2010 bei. Darüber hinaus kann ein ansonsten anfallender Frischwasserbedarf von etwa 250.000 m3 und ein Abwasseranfall von etwa 150.000 m3 durch ein Luftkühlerkonzept eingespart werden. Der erforderliche Strombedarf wird durch die eingesetzte Technik minimal gehalten.

Energy Savings 2020: How to triple the impact of energy saving policies in Europe?

Europe needs to triple the impact of its energy efficiency policies to achieve its 2020 targets set last year, according to a new study written by Ecofys and the Fraunhofer ISI. The study reveals that the potential exists to reach the 20 percent energy saving by 2020 goal cost-efficiently, cutting energy bills by € 78 billion for European consumers and businesses annually by 2020. However, current EU policy is delivering only one-third of the potential cost-effective savings measures. Increased energy savings will also warrant easier and less expensive achievement of a 20 percent share of renewables in the EU energy mix in 2020. The study was commissioned jointly by the European Climate Foundation (ECF) and the Regulatory Assistance Project (RAP).

Reaktionsschnelle Bereitstellung von Gasturbinen-Lösungen für die Energiewende mittels einer neuartigen, generativen KI-Designkette, Teilvorhaben: KI-gestütztes Design von Turbinenschaufeln

Das Teilvorhaben zielt auf die Entwicklung und Implementierung von Technologien ab, um die Reaktionsgeschwindigkeit von Gasturbinen im Kontext des aktuellen und zukünftigen Energiemixes zu optimieren, was für den Erfolg der Energiewende entscheidend ist. Die Herausforderung besteht darin, schnell Designlösungen anzupassen und zu bewerten, um neue Anforderungen, wie etwa Last- und Brennstoffflexibilität (z.B. H2-Mix), zu erfüllen und gleichzeitig Entwicklungszeiten zu verkürzen. Aktuell sind Finite-Elemente-Analysen (FEA) für die Lebensdauervorhersage von Turbinenschaufeln zeitaufwendig, was eine schnelle Anpassung an geänderte Anforderungen verhindert. Das Projekt adressiert diese Problematik, indem es fortschrittliche Algorithmen, maschinelles Lernen (ML) und optimierte Simulationsmethoden integriert, um die Rechenzeit für FEA signifikant zu reduzieren und genauere Lebensdauervorhersagen zu ermöglichen. Dies beinhaltet das Erstellen von Ersatzmodellen basierend auf neuronalen Netzwerken, die thermomechanische Effekte vorhersagen können und die Berechnungszeit von Tagen auf Minuten reduzieren. Die Hauptziele umfassen die Optimierung der Reaktionsgeschwindigkeit, Effizienzsteigerung der Designprozesse, Reduktion der Rechenzeit, genauere Lebensdauervorhersagen, Erhöhung der Anpassungsfähigkeit, Integration von nichtlinearem Materialverhalten in multidisziplinäre Optimierung und die systematische Bewertung von gefertigten Bauteilen. Risiken des Vorhabens schließen Datenqualität, Modellkomplexität, Integration und Anpassung des ML-Modells, sowie die Notwendigkeit von leistungsfähiger Hardware ein. Datenschutz, Modellvalidierung und -wartung sowie die Abhängigkeit von Expertenwissen sind ebenfalls zu beachten. Öffentliche Förderung ist für die Realisierung des Projekts unerlässlich, um diese Risiken zu minimieren und die ambitionierten Ziele zu erreichen.

Energieoptimierung in der Produktion von Ferrolegierungen - Entwicklungen von Bandgießprozessen, Teilvorhaben: Konzeptionierung der industriellen Umsetzung eines energieeffizienten Bandgießverfahrens für die Herstellung von Ferrochrom

Geothermisches Potenzial - spezifische Wärmeleitfähigkeit und spezifische Entzugsleistung 2017

Allgemeines In den vergangenen Jahren wurde die Erdwärme (Geothermie) in Berlin bereits vielfach genutzt. Seit dem Jahr 2004 stieg die Anzahl der Anlagen zur Nutzung der oberflächennahen Erdwärme von 132 auf rd. 3.500 Anlagen im Jahr 2018 (Stand 30.09.2018). Dieser Trend hält auch weiterhin an und stellt einen wichtigen Faktor beim Energiemix der künftigen Nutzung der erneuerbaren Energien dar. Die Erdwärme ist im Gegensatz zu den meisten anderen erneuerbaren Energieträgern wie Wind, Wasser oder Sonne eine Energieform, die unabhängig von Witterung, Tages- und Jahreszeit nahezu ständig zur Verfügung steht. Der Nutzung der oberflächennahen Erdwärme steht ein ganzes Spektrum von technischen Möglichkeiten zur Verfügung. Alle diese Verfahren benötigen eine Wärmepumpe, die in der Lage ist, die relativ niedrige Temperatur des Untergrundes bzw. des Grundwassers in diesen Tiefen von 8 – 11 °C mit Hilfe von mechanischer / elektrischer Energie auf ein für Heizzwecke geeignetes höheres Temperaturniveau zu bringen. Neben vielen anderen möglichen Verfahren wird heute in Berlin zu 93 % die Erdwärme mit vertikalen Erdwärmesondenanlagen erschlossen (siehe Abb. 1). Erdwärmesonden sind geschlossene Kunststoffrohrsysteme, die in Bohrlöchern installiert werden und in denen ein Wasser-/Sole-Gemisch zirkuliert, welches dem umgebenen, mit Grundwasser erfüllten Gestein die Wärme entzieht. Die Tiefe der Erdwärmesonden liegt in der Regel je nach geologischer und anlagenbedingter Voraussetzung zwischen 40 bis 100 m. Zur Erhöhung der Planungssicherheit dieser Erdwärmesondenanlagen werden hier Potenzialkarten zur spezifischen Wärmeleitfähigkeit (Karten 02.18.1 – 02.18.4) und speziell für Einfamilienhäuser zur spezifischen Entzugsleistung (Karten 02.18.5 – 02.18.12) dargestellt. Hierin sind die dafür maßgeblichen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse subsummiert. Da der Einbau von Erdwärmesondenanlagen in den Untergrund potenziell mit einem Risiko der Grundwassergefährdung verknüpft ist, werden zum Schutz des Grundwassers bei der Errichtung einer solchen Anlage hohe wasserrechtliche Anforderungen an das Bohrverfahren, die anschließende Bohrlochabdichtung, Drucktests, Dokumentation etc. gestellt. Neuere Forschungsergebnisse, Schadensfälle sowie die stark gestiegene Anzahl der Erdwärmesondenanlagen bestätigen diese Gefährdung immer wieder. Da Berlin sein Trinkwasser zu 100 % aus dem Grundwasser und fast ausschließlich aus dem eigenen Stadtgebiet bezieht, werden deshalb bei der Errichtung einer Erdwärmesondenanlage in dem dafür erforderlichen wasserbehördlichen Erlaubnisverfahren zum Schutz des Grundwassers besonders hohe Anforderungen gestellt. Näheres dazu unter www.berlin.de/sen/uvk/_assets/umwelt/wasser-und-geologie/publikationen-und-merkblaetter/merkblatt_geothermie.pdf Spezifische Wärmeleitfähigkeit Die spezifische Wärmeleitfähigkeit stellt das Vermögen des Gesteins dar, die Wärme weiter zu leiten. Sie ist eine der wichtigsten Kenngrößen im Zusammenhang mit der korrekten Dimensionierung der Erdwärmesondenanlage. Sie ist ein Maß dafür, wie schnell die entnommene Wärme über die im Untergrund anstehenden Gesteine nachgeliefert werden kann. Die Einheit wird in Watt pro Meter * Kelvin [W/mK] angegeben. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine gesteinsspezifische Eigenschaft, die vom Mineralgehalt, der Porosität und der Porenfüllung abhängt. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, deshalb haben trockene Sedimente oberhalb des Grundwasserspiegels eine geringere Wärmeleitfähigkeit. Da Wasser hingegen eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft besitzt, wird der Wert der Wärmeleitfähigkeit des wassergesättigten Gesteins deutlich verbessert. In den Karten zur Wärmeleitfähigkeit sind deshalb die Grundwasserverhältnisse berücksichtigt. Spezifische Entzugsleistung Die spezifische Entzugsleistung ist im Gegensatz zur spezifischen Wärmeleitfähigkeit eine Größe, die von zahlreichen speziellen Randbedingungen insbesondere vom gesteinsspezifischen Wärmetransportvermögen des Untergrundes, aber vor allem auch von technischen Größen der Erdwärmesondenanlagen wie der Anzahl der Betriebsstunden, der gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Anlagen, der Bohrlochgröße, der Wärmeleitfähigkeit der Verpressung u. a. abhängt. Die Einheit der spezifischen Entzugsleistung wird in Watt pro Meter [W/m] angegeben. Für eine Heizanlage ohne Warmwasseraufbereitung werden 1.800 Betriebsstunden pro Jahr [h/a] angesetzt; 2.400 h/a sind es bei Anlagen zusätzlich mit Warmwasseraufbereitung (s. u.). Grundwasserfluss Bei Erdwärmesonden ist ein hohes Wärmetransportvermögen des Untergrundes erwünscht, damit die dem Untergrund entzogene Wärme möglichst rasch aus der Umgebung nachgeliefert wird. Die Wärmenachführung erfolgt sowohl durch die Wärmeleitfähigkeit des Gesteins als auch durch den sehr geringen Grundwasserfluss. Da der Grundwasserfluss besonders für die großen Tiefen schwer bestimmbar ist und die (geringe) Fließgeschwindigkeit des Grundwassers zudem überall unterschiedlich ist, wird der Grundwasserfluss hier bei der Berechnung vernachlässigt. Damit sind die Angaben zur spezifischen Entzugsleistung konservativ ermittelt und können als Sicherheitszuschlag für die Sondendimensionierung angesehen werden. Im Übrigen gelten die Angaben zur spezifischen Entzugsleistung nur für die angegebenen Randbedingungen (s. u.).

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