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UFO - Urban Future Mobility: Forschung zur Gestaltung der Lebensqualität in Stadtquartieren im Kontext von Mobilität, Stadtstruktur und Energiewende - FuMob - Future Mobility: Öffentliche Kommunikation und Information bei der strukturellen Planung und Umsetzung neuer Mobilitätskonzepte und Verkehrsplattformen, UFO - Urban Future Mobility: Forschung zur Gestaltung der Lebensqualität in Stadtquartieren im Kontext von Mobilität, Stadtstruktur und Energiewende - FuEne - Future Energy: Roadmap zur nachhaltigen Energiewende

Das interdisziplinäre Vorhaben verschränkt technisch-ökonomische, informationstechnische, klimatische sowie ökologische und gesellschaftlich-soziale Perspektiven auf die Energiewende. Ziel ist die Entwicklung eines ganzheitlichen Modells und einer Methodik für die Umsetzung nachhaltiger, robuster Energiesysteme, die gesellschaftlich-soziale Faktoren (Nutzerwahrnehmung von Energiesystemen) systematisch in den technisch-ökonomischen und technisch-informatorischen Prozess der Identifizierung, Planung und Realisierung von Energieszenarien integriert. Ausgehend von einem ökologisch normativen und technisch-epistemisch bestimmten Lösungsraum werden akzeptanzrelevante Faktoren in ihrem Zusammenspiel und ihrer zeitlichen Veränderung erfasst, bewertet und modelliert. Der Einbezug gesellschaftlichen Wissens erfolgt über drei Datenzugänge und ihrer Triangulation: die empirische Beschreibung und Modellierung kognitiv-affektiver Einstellungen, die Analyse von Meinungsbildungsprozessen im Internet (Social Media) sowie eine ökologisch- klimatologische Bewertung. Die Ergebnisse werden auf Zielszenarien bezogen (Zukunftsvisionen der Energiewende), die vorab anhand der Bewertung von Chancen und Risiken bestehender Energiekonzepte aufgestellt wurden. Mittels Conjoint-Analysen für diese Szenarien werden potentielle Trade-offs ermittelt -Faktorenkonstellationen für eine zumindest hinnehmende Akzeptanz- und die Ergebnisse in die Entwicklung technisch-ökonomischer Transformationsprozesse integriert. Basierend auf der Modellierung von Transformationsprozessen, die technisch-ökonomische und gesellschaftlich-soziale Perspektiven auf die Energiewende zusammenführen, werden Empfehlungen für Politik und Entscheider in Wirtschaft und Praxis sowie die kommunikative Begleitung partizipativ orientierter Transformationsprozesse abgeleitet. Bislang liegt kein derartiger ganzheitlicher Modellansatz für das komplexe gesellschaftliche Problem der nach-haltigen Entwicklung von Energietechnik vor, der technische, ökologische und ökonomische Aspekte berücksichtigt, gleichzeitig gesellschaftlich-soziale Facetten als Steuerungselemente einbezieht und damit eine belastbare Methodik zur gesellschafts-verträglichen Ausgestaltung der Energiewende für die Unterstützung nachhaltiger Entscheidungsprozesse bereitstellt.

Auswirkungen des Klimawandels

Dem Deutschen Wetterdienstes (DWD) zufolge war das Jahr 2020 mit einer Jahresmitteltemperatur von 10,4 °C, die nur knapp unter der des bislang wärmsten Jahres 2018 (10,5 °C) lag, das bisher zweitwärmste Jahr in Deutschland seit dem Beginn der regelmäßigen Aufzeichnungen im Jahr 1881. Mit Ausnahme des Monats Mai lagen die Temperaturen aller Monate deutlich über dem Durchschnitt. Die ersten Sommertage (Tage mit einer Maximaltemperatur ≥ 25 °C) waren am 17. April in Mittel- und Süddeutschland zu verzeichnen. Insgesamt wurden 9 der 10 wärmsten Jahre im 21. Jahrhundert aufgezeichnet. Die davon 4 wärmsten Jahre lagen allein in der zurückliegenden Dekade 2011 bis 2020 und trugen dazu bei, dass diese in Deutschland die wärmste seit Beginn der Wetteraufzeichnungen ist. Das verdeutlicht den rasanten Temperaturanstieg, der sich insbesondere innerhalb der letzten Jahrzehnte vollzogen hat. Der Mensch hat daran einen wesentlichen Anteil. Neben natürlich ablaufenden Prozessen ist es die Verbrennung fossiler Energieträger, die dazu führt, dass große Mengen an Kohlenstoffdioxid direkt in die Atmosphäre freigesetzt werden. Ebenso wirken sich massive Landnutzungsänderungen wie die Abholzung von Wäldern, die Trockenlegung von Mooren und umfangreiche Flächenversiegelung regional aber auch global auf das Klima aus. Klimaprojektionen dienen dazu, die weitere Entwicklung des Klimas in der Zukunft abzuschätzen. Dabei wird die wahrscheinliche Einflussnahme durch den Menschen berücksichtigt. Gemäß der Stärke des angenommenen Einflusses werden Szenerien oder „Konzentrationspfade“ (engl. Representative Concentration Pathways – RCPs) entwickelt. Beim Szenario RCP 8.5 wird davon ausgegangen, dass die Einflussnahme durch den Menschen auch weiterhin „so wie bisher“ erfolgt. Die Zahlenangabe besagt dabei, dass auf der Erde im Jahr 2100 in Folge eines positiven Strahlungsantriebs 8,5 W/m 2 „zusätzliche Energie“, verglichen mit dem vorindustriellen Niveau, zur Verfügung stehen wird, wodurch eine Erwärmung der bodennahen Luftschicht erfolgt. Dies zieht eine Reihe sich gegenseitig ungünstig beeinflussender globaler Wirkungen nach sich. Ein wesentlicher Punkt ist, dass ein Großteil dieser zusätzlichen Energie in den Ozeanen gespeichert wird. Neben der thermischen Ausdehnung in Folge der Erwärmung trägt das Abschmelzen der polaren Eiskappen, bzw. Eisschilde zu einem Anstieg des Meeresspiegels bei. An der Nordseeküste ist seit Beginn regelmäßiger Pegelaufzeichnungen ein Anstieg des mittleren Meeresspiegels um 2 bis 4 mm pro Jahr zu beobachten. Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich dieser Trend in der Zukunft fortsetzen wird. Die globale Erwärmung bewirkt außerdem, dass Permafrostböden auftauen. Dabei wird das klimawirksame Gas Methan freigesetzt, welches wiederum die Erderwärmung vorantreibt. Einer aktuellen Veröffentlichung des Copernicus Climate Change Service zufolge war das Jahr 2020 global das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen und das sechste in einer Folge außergewöhnlich warmer Jahre beginnend mit 2015. Das macht die Dekade 2011 bis 2020 zur wärmsten Dekade, die bislang beobachtet wurde. Im Vergleich zum vorindustriellen Niveau (1850 bis 1900) hat sich die Lufttemperatur um etwa 1,25 °C erhöht. Die größten Temperaturabweichungen vom Mittelwert der Referenzperiode 1981 bis 2010 erreichten über 6 °C über der Arktis und Nordsibirien. Unter der Annahme des RCP8.5-Szenarios wird die global gemittelte Oberflächentemperatur bis zum Jahr 2100 um 2,6 bis 4,8 °C ansteigen. Die höchsten Erwärmungsraten werden über den Kontinenten und an den Polkappen auftreten. Damit verbunden wird der Meeresspiegel global um 45 bis 82 cm ansteigen. In Deutschland ist das Jahresmittel der Lufttemperatur seit 1881 um durchschnittlich 1,6 °C angestiegen. Der Temperaturanstieg ist jedoch regional unterschiedlich stark ausgeprägt. Für die nahe Zukunft (2021 bis 2050) ist unter den Bedingungen des RCP8.5-Szenarios ein weiterer Temperaturanstieg von 0,8 bis 2,3 °C zu erwarten, für den Zeithorizont 2071 bis 2100 liegen die Ergebnisse bei 2,7 bis 5,2 °C. Am stärksten werden die süddeutschen Regionen von diesen Temperaturerhöhungen betroffen sein. Mit der allgemeinen Temperaturzunahme werden die mit Wärme verbundenen Extreme zunehmen und die mit Kälte verbundenen Extreme abnehmen. Im Berliner Raum ist die durchschnittliche Jahresmitteltemperatur seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 1881 um ca. 1,3 °C angestiegen. Im Jahr 2020 war Berlin mit einer Jahresdurchschnittstemperatur von 11,4 °C das mit Abstand wärmste Bundesland. Für die nahe Zukunft (2013 bis 2060) wird – verglichen mit dem Referenzzeitraum 1971 bis 2000 – für das RCP8.5-Szenarion eine Zunahme der durchschnittlichen Tageshöchsttemperatur von 1,2 bis 1,9 °C erwartet. Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wird sich die Temperaturzunahme fortsetzen, sodass die Tageshöchsttemperaturen dann 2,9 bis 3,7 °C mehr als im Referenzzeitraum betragen können. In den Wintermonaten werden trotz der generellen Temperaturerhöhung aufgrund interannueller Schwankungen auch gegen Ende des Jahrhunderts Kälteereignisse auftreten. Diese werden jedoch zunehmend seltener vorkommen. Abbildungen: Änderung der Variable “Tageshöchsttemperatur” für Berlin (Gitterzelle Dahlem) – Zeitreihen der CORDEX-Modellergebnisse (Abb. 1), Verteilung der absoluten Temperaturänderungen (Abb. 2) und die über alle betrachtete Gitterzellen aggregierte Änderung der Mehrheit der Modelle; (Tabelle). Quellen: AFOK-Hauptbericht Die Niederschlagsentwicklung abzuschätzen ist mit großen Unsicherheiten behaftet. Der globale Niederschlag hat eine sehr große räumliche und zeitliche Variabilität. Über Europa haben die Niederschläge im letzten Jahrhundert um 6 bis 8 % zugenommen, wobei die Zunahme mehrheitlich (10 bis 40 %) über Nordeuropa erfolgte und im Mittelmeerraum und Südeuropa ein Rückgang um bis zu 20 % zu verzeichnen war. Im RCP8.5-Szenario wird sich diese deutliche Zweiteilung der Niederschlagsentwicklung über Europa bis zum Endes des 21. Jahrhunderts verstärken. In den Sommermonaten werden die Niederschläge jedoch über ganz Europa abnehmen. In Deutschland fielen in der Referenzperiode 1961 bis 1990 durchschnittlich 789 mm (das entspricht 789 Litern pro Quadratmeter) Niederschlag pro Jahr. Bezogen auf diesen Zeitraum hat sich die jährliche Niederschlagshöhe innerhalb der vergangenen 135 Jahre um etwa 11 % erhöht. Die größten Jahresniederschlagshöhen werden in den Alpen mit durchschnittlich 1.935 mm erreicht. In 2020 fielen die Niederschläge jedoch in der gesamten Bundesrepublik das dritte Jahr in Folge zu gering aus. Berlin gehört mit schwankenden Jahresniederschlagshöhen zwischen 510 und 580 Litern pro Quadratmeter (l/m 2 ) bundesweit zu den Regionen mit den geringsten Niederschlägen. Etwa 2/3 der Tage im Jahr sind niederschlagsfrei. Die längsten Trockenphasen dauerten im Zeitraum 1971 bis 2000 zwischen 22 und 26 Tagen an. Im Jahr 2020 war Berlin mit rund 492 l/m 2 die trockenste Region Deutschlands. Für die Zukunft wird basierend auf dem RCP8.5-Szenario im Frühling und Winter eine Zunahme der Niederschlagssummen angenommen, die sich zum Ende des Jahrhunderts verstärkt. Ebenso werden die Niederschläge im Herbst in ferner Zukunft (2071 bis 2100) zunehmen. Für die Sommermonate können keine eindeutigen Aussagen getroffen werden. Insbesondere die Darstellung von Starkregenereignissen wird durch die räumliche Variabilität von Niederschlagsereignissen und das relativ seltene Auftreten starker Niederschläge erschwert. Für die Wintermonate wird im Zuge des allgemeinen Erwärmungstrends davon ausgegangen, dass die Niederschläge, die in Form von Schnee auftreten, in naher Zukunft (2031 bis 2060) um ca. 30 bis 40 % und bis zum Ende des 21. Jahrhunderts um etwa 60 bis 70 % zurückgehen werden. Abbildungen: Relative Änderung der jährlichen gemittelten Niederschlagssummen für Berlin (Gitterzelle Dahlem) – Zeitreihen der CORDEX-Modellergebnisse (Abb. 3), Verteilung der relativen Häufigkeitsänderungen (Abb. 4) und die über alle betrachtete Gitterzellen aggregierte Änderung der Mehrheit der Modelle (Tabelle). Quellen: AFOK-Hauptbericht Deutsche Koordinierungs­stelle des Welt­klimarates “Inter­govern­mental Panel on Climate Change (IPPC)” The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Copernicus Klima­projek­tionen für Deutschland auf der Website des Deutschen Wetterdienstes Klima­forschung am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ Klima­geographie an der Humboldt-Universität zu Berlin Institut für Ökologie, Fachgebiet Klima­tologie an der Technischen Universität Berlin Institut für Meteorologie, Fachbereich Geo­wissen­schaften an der Freien Universität Berlin

Gutachten: Stromnetze 2020plus

Im Auftrag der Bundestagsfraktion von Bündnis 90/Die Grünen erstellte Ecofys ein konzeptuellen Bericht für ein Elektrizitätsnetz der Zukunft. Das Konzept gibt einen Überblick über verschiedene Technologien (smart grids, super grids, ect.), zeigt wichtige unterschiedliche Forschungsprojekte auf und identifiziert Abhängigkeiten zwischen einzelnen Technologien. Barrieren, die einen zeitnahen Einsatz dieser Technologien bremsen können, werden ebenso aufgezeigt wie der erforderliche Investitionsbedarf. Ergänzend werden politische Maßnahmen vorgestellt, die den Übergang von der heutigen Netzstruktur zu einem zukunftsfähigen Elektrizitätsnetz unterstützen. Der Schwerpunkt der Studie liegt dabei auf den Vorteilen einer unabhängigen Netzgesellschaft unter mehrheitlicher Beteiligung der öffentlichen Hand.

Teilprojekt 4, Teilprojekt 2

Teilprojekt 2, Teilprojekt 1

Kraftwerksstrategie für Rheinland-Pfalz

Geplante Kraftwerkstrategie der Bundesregierung, Netzreserve in Rheinland-Pfalz, Planungen des Landes sowie Einbindung der Bundesplanung, Bedarf an Erzeugungskapazitäten, Strommengen für unterschiedliche Szenarien, Technologie und Standort der Kraftwerke, Alternativen; Berichterstattung der Landesregierung im Ausschuss für Klima, Energie und Mobilität

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). ...

2030 Szenario für Deutschland bei verzögertem Netzausbau

Ecofys hat im Auftrag der Smart Energy for Europe Platform (SEFEP) untersucht, wie sich ein verzögerter Ausbau der Stromübertragungsnetze bei unterschiedlicher geografischer Verteilung Erneuerbarer Energien-Anlagen auswirkt. Wird das Netz nicht optimal ausgebaut, müssen regional mehr Speicher und flexible Kraftwerke eingesetzt, und Erneuerbare Energie Anlagen häufiger abgeregelt werden. Die dadurch verursachten Kosten sinken, wenn die Anlagen zur Nutzung erneuerbaren Energiequellen gleichmäßiger verteilt sind.

Aktionsprogramm: Modellvorhaben der Raumordnung (MORO), Regionale Energiekonzepte als strategisches Instrument der Landes- und Regionalplanung

Die notwendigen Anpassungsmaßnahmen der Energieversorgung im Rahmen des Energiepaktes erfordern den Ausbau der erneuerbaren Energien, die Steigerung der Energieeffizienz sowie die Senkung des Energieverbrauchs. Im Rahmen regionaler Energiekonzepte können der Energieverbrauch, aber auch Einspar- und Erzeugungspotenziale ermittelt sowie energiepolitische Strategien für die Region entwickelt werden. Der Landes- und Regionalplanung kommt dabei aufgrund der Flächenrelevanz einiger erneuerbarer Energien, aber auch als regionaler Koordinator eine besondere Rolle zu. Regionale Energiekonzepte gelten als wichtiges Planungsinstrument, das neben den Ausbaupotenzialen für erneuerbare Energien auch Empfehlungen für die Energieeinsparung sowie die Steigerung der Energieeffizienz beinhaltet. Dabei nimmt die Regionalplanung eine zentrale Rolle ein, da sie nicht nur für die Ausweisung und räumliche Konkretisierung benötigter Flächen zuständig ist, sondern auch als Mittler zwischen den Interessen der Kommunen und den übergeordneten Zielen des Bundes und der Länder im Gegenstromprinzip wirkt. Zielsetzung und Gegenstand des Modellvorhabens: Gegenstand des Modellvorhabens sind die Anwendung und Umsetzung bereits vorliegender regionaler Energiekonzepte. Dabei sollen unterschiedliche erneuerbare Energieoptionen, Energieeffizienz, Netz- und Speicherinfrastrukturen sowie formelle und informelle Verfahren zur Umsetzung der Energiewende auf regionaler Ebene im Vordergrund stehen. Die Regionalplanung dient in diesem Zusammenhang als Schnittstelle zwischen Landes- und Bundesvorgaben sowie kommunalen Interessen, die die zunehmend dynamischen Entwicklungen des Einsatzes erneuerbarer Energien und Effizienzmaßnahmen auf der kommunalen und regionalen Ebene ebenso in den Blick nimmt, wie Ausbauziele und energietechnische Fragestellungen. In fünf Modellregionen sollen bis Ende 2014 Lösungsansätze zur Umsetzung, Weiterentwicklung oder Überprüfung vorliegender Energiekonzepte untersucht werden. Dabei werden auch die Möglichkeiten der Integration in die Regionalplanung berücksichtigt. Das Instrument des regionalen Energiekonzepts und dessen Bausteine sollen auf dieser Grundlage für alle Beteiligten weiterentwickelt und etabliert werden. Neben übertragbaren Ergebnissen für andere Regionen stehen ebenfalls Handlungsempfehlungen für die Bundes- und Landespolitik im Vordergrund des Vorhabens. Durchgeführt wird das Modellvorhaben unter wissenschaftlicher Begleitung des Fachgebietes Ver- und Entsorgungssysteme (VES) der Fakultät Raumplanung an der Technischen Universität Dortmund unter der Leitung von Prof. Dr. Tietz in Zusammenarbeit mit BPW baumgart+partner, Stadt- und Regionalplanung als MORO-Geschäftsstelle sowie MUT Energiesysteme, Gesellschafter der Klima- und Energieeffizienzagentur (KEEA). (Text gekürzt)

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.

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