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Indikator: Vermiedene THG-Emissionen durch erneuerbare Energien

<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><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/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen damit weiter senken.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><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/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠ ist deshalb, die Volkswirtschaft auf saubere Energieformen umzustellen, insbesondere auf erneuerbare Energien. Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ zeigt den Beitrag der erneuerbaren Energien zur Vermeidung von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">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/daten/umweltindikatoren/indikator-endenergieproduktivitaet">"Energieproduktivität"</a> liegt ein allgemeines Maß für die Energieeffizienz einer Volkswirtschaft vor.</p><p>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><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/k?tag=Kohlendioxid-quivalente#alphabar">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/daten/umweltindikatoren/indikator-erneuerbare-energien">Anteil Erneuerbare am Bruttoendenergieverbrauch</a>“ und „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/indikator-anteil-erneuerbare-am">Anteil Erneuerbare am Bruttostromverbrauch</a>“. Mit dem Ausbau der Erneuerbaren werden auch die durch sie vermiedenen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen weiter deutlich zunehmen.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><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/i?tag=Indikator#alphabar">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/publikationen/emissionsbilanz-erneuerbarer-energietraeger-2023">Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger 2023"</a> beschrieben .</p><p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel: <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/erneuerbare-energien-vermiedene-treibhausgase">"Erneuerbare Energien - Vermiedene Treibhausgase"</a>.</strong></p>

Weiterentwicklung des Campus Lichtwiese Energiesystems mit Integration erneuerbarer Energiequellen und Abwärme, Weiterentwicklung des Campus Lichtwiese Energiesystems mit Integration erneuerbarer Energiequellen und Abwärme

Die TU Darmstadt strebt eine drastische und zeitnahe Reduktion der Treibhausgasemissionen an. Zu diesem Ziel wurden im Rahmen der Vorgängerprojekte EnEff Campus Lichtwiese I und II Maßnahmen theoretisch und praktisch untersucht und umgesetzt. Nachdem in Phase II bereits Einzelmaßnahmen umgesetzt und hinsichtlich ihres Einflusses auf die effiziente Energieversorgung des Campus bewertet wurden, erfolgt in Phase III die physische und digitale Integration dieser und weiterer Maßnahmen, die aufbauend auf den Erkenntnissen der Phase II geplant werden, in das Energiesystem des Quartiers. Der Fokus liegt dabei auf der Integration CO2-freier Energiequellen und wird aus drei verschiedenen Perspektiven untersucht. Durch die Umsetzung einer elektrischen Energiezelle wird eine PV-Anlage mit Flexibilitäten und einem Batteriespeicher kombiniert um deren Erzeugung effektiv in einem Subquartier und im gesamten Campus zu integrieren. In einem weiteren Subquartier steht der Verbund von Abwärme aus mehreren Quellen, Solarthermie und einem geothermischen Speicher zur Nutzung in Bestandsgebäuden im Fokus. Dabei wird auch bewertet, wie geringinvasive Maßnahmen im Gebäudebestand umgesetzt werden können, um Wärme aus CO2-freien Quellen dort nutzbar zu machen. Durch den aktiven Digitalen Zwilling werden einzelne Komponenten anhand einer mathematisch optimalen Betriebsstrategie automatisiert gesteuert. Neben der Integration der genannten Energiespeicher werden auch bereits vorhandene thermische und elektrische Flexibilitäten regelungstechnisch nutzbar gemacht. Alle Umsetzungsmaßnahmen und ihre Interaktion werden im realen Betrieb erprobt und auf ihr Skalierungspotential hin untersucht. Das Projekt wird von einem interdisziplinären Forschungsteam aus vier Fachrichtungen sowie dem Baudezernat bearbeitet. Durch die Beteiligung des Baudezernats ist die dauerhafte Nutzung der Projektergebnisse gewährleistet. Damit wird das Projekt die TU Darmstadt auf dem Weg zur Klimaneutralität unterstützen.

KI unterstützte Kommunikationstechnologien zur dynamischen Optimierung von Mobilität und Energiespeichern zur Frequenzstabilisierung und Energieversorgung, Teilvorhaben CampusGenius: Automated Integration with the 5G-Core

Das Ökosystem der Stromnetze ist auf dem Weg zu einem dezentralisierten Energieversorgungs- und Verteilungssystem. Haushalte können mit erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren, als verteilte Energieressourcen (DERs - Distributed Energy Resources) bezeichnet, unabhängig von den Stromanbietern operieren und Energie zurück an das Hauptnetz verkaufen. Für die Realisierung dieser Transformation des Stromnetzes wird eine kompetente Kommunikationsinfrastruktur benötigt. Die Einführung des Standards 5G in Mobilfunknetze erleichtert die Entwicklung zukünftiger Energieverwaltungslösungen. Weiterhin ermöglichen neue Technologien die Entwicklung intelligenter Algorithmen für die Steuerung zukünftiger Stromnetze. Hierzu gehören das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Vernetzung über Mesh-Netzwerke zur Fernüberwachung des Netzstatus und die Künstliche Intelligenz (KI) für Management und Koordination. In Dymobat wird ein Single-User-Controller für die Verwaltung der einzelnen DERs auch unter Einsatz von privaten 5G-Netzwerken entwickelt. Anschließend wird eine zentrale Steuerungseinheit für die Synchronisierung und Optimierung des Netzbetriebs innerhalb einer kleinen Gruppe von DERs, einem Microgrid, entworfen. Die Kommunikation zwischen und innerhalb der DER soll mittels Mobilfunktechnologie erfolgen. Dabei soll die Energieoptimierung mittels KI-Algorithmen erfolgen und auch den Energietransport mit Fahrzeugen berücksichtigen. Die softwareseitige Integration der KI-Algorithmen und des Energiemanagementsystems in das Kommunikationssystem ist ein wesentlicher Bestandteil dieses Projektes. Die entwickelten Algorithmen werden virtuell in einem Testbed-Modell anhand von realen Eingangsparametern erprobt, optimiert und validiert. Im zweiten Schritt wird ein reales Testfeld konzipiert, installiert und die Leistungsfähigkeit der modellhaft erprobten Algorithmen in einer realen Testumgebung bewertet.

KI unterstützte Kommunikationstechnologien zur dynamischen Optimierung von Mobilität und Energiespeichern zur Frequenzstabilisierung und Energieversorgung, Teilvorhaben Universität Dresden: Kommunikationstechnologien

Das Ökosystem der Stromnetze ist auf dem Weg zu einem dezentralisierten Energieversorgungs- und Verteilungssystem. Haushalte können mit erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren, als verteilte Energieressourcen (DERs - Distributed Energy Resources) bezeichnet, unabhängig von den Stromanbietern operieren und Energie zurück an das Hauptnetz verkaufen. Für die Realisierung dieser Transformation des Stromnetzes wird eine kompetente Kommunikationsinfrastruktur benötigt. Die Einführung des Standards 5G in Mobilfunknetze erleichtert die Entwicklung zukünftiger Energieverwaltungslösungen. Weiterhin ermöglichen neue Technologien die Entwicklung intelligenter Algorithmen für die Steuerung zukünftiger Stromnetze. Hierzu gehören das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Vernetzung über Mesh-Netzwerke zur Fernüberwachung des Netzstatus und die Künstliche Intelligenz (KI) für Management und Koordination. In Dymobat wird ein Single-User-Controller für die Verwaltung der einzelnen DERs entwickelt. Anschließend wird eine zentrale Steuerungseinheit für die Synchronisierung und Optimierung des Netzbetriebs innerhalb einer kleinen Gruppe von DERs, Microgrid, entworfen. Im Anschluss werden Mobilitätsalgorithmen für die Nutzung von batterieelektrischen Fahrzeugen als mobile Energiespeicher entwickelt, die temporäre Selbstversorgung von Teilnetzen ermöglichen. Die entwickelten Algorithmen werden virtuell in einem Testbed-Modell anhand von realen Eingangsparametern erprobt, optimiert und validiert. Im zweiten Schritt wird ein reales Testfeld konzipiert, installiert und die Leistungsfähigkeit der modellhaft erprobten Algorithmen in einer realen Testumgebung bewertet und anhand des dadurch erarbeiteten Know-hows weiter verbessert. Das übergeordnete Ziel des Projektes DymoBat ist die Entwicklung von marktfähigen Lösungen für die zukünftige Stromnetzverwaltung zur Nutzung von verteilten Energieressourcen auf Basis der Anwendung von 5G-Technologien.

Modularentwicklung eines Second-Life-basierten Multi-Usecase Stromspeicher-Systems, Teilvorhaben: Netzintegration und Feldtests

Mit der Energiewende steigt die Energieerzeugung durch volatile, erneuerbare Energieträger, während die Verkehrswende eine starke Zunahme an energieintensiven Verbrauchern nach sich zieht. Um den damit verbundenen Herausforderungen an die Verteilung und Bereitstellung elektrischer Energie zu begegnen ist die Entwicklung des innovativen und gleichzeitig wirtschaftlich verwertbaren Gesamtsystemkonzepts iSLE für den netzdienlichen, nachhaltigen Einsatz von Batteriespeichern geplant. Es wird vor diesem Hintergrund ein dezentral und universell einsetzbares, ortsflexibles Batteriespeichersystem mit gebrauchten Traktionsbatterien aus der E-Mobilität entwickelt und getestet. Die OsthessenNetz GmbH (OHN) trägt zu dem Projektvorhaben durch die Validierung des iSLE-Systems hinsichtlich seiner Funktionalität und insbesondere dem angestrebten netzdienlichen Verhalten unter realen Einsatzbedingungen bei. In einem ersten Teil umfasst dies die Erarbeitung einer Standartprozedur für die zukünftige Prüfung und Zertifizierung des iSLE-Systems. Daran schließt sich die Konzeptionierung einer Standardprozedur für die Netzintegration des iSLE-Systems sowie deren Umsetzung an. Die Netzintegration umfasst insbesondere die Integration in die Steuerung des Leitsystems der OHN. Nach den Vorarbeiten zur Konzeptionierung und Planung der Netzintegration erfolgt die praktische Umsetzung. Hierzu soll das iSLE-System an einen Mittelspannungsknoten angeschlossen werden. Der Anschluss beinhaltet Planung, Projektierung, Tiefbau, Montage und Inbetriebnahme. Mit der physischen Netzintegration des iSLE-Systems ist auch die Integration in das Netzschutzkonzept zu vollziehen. Für den Testbetrieb bzw. die Validierung wird ein schrittweises Verfahren gewählt, um das Schadensrisiko zu minimieren. Die erzielten Ergebnisse sollen detailliert ausgewertet werden. Das iSLE-System soll im Rahmen der Feldtests auch mit einem Fokus des Schnellladens von E-Fahrzeugen am realisierten Forschungsstandort erprobt werden.

Neue EnergieNetzStruktURen für die Energiewende, Teilvorhaben Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Modularentwicklung eines Second-Life-basierten Multi-Usecase Stromspeicher-Systems, Teilvorhaben: Universelles EMS und Thermomanagement

Mit der Energiewende steigt die Energieerzeugung durch volatile, erneuerbare Energieträger, während die Verkehrswende eine starke Zunahme an energieintensiven Verbrauchern nach sich zieht. Um den damit verbundenen Herausforderungen an die Verteilung und Bereitstellung elektrischer Energie zu begegnen ist die Entwicklung des innovativen und gleichzeitig wirtschaftlich verwertbaren Gesamtsystemkonzepts iSLE für den netzdienlichen, nachhaltigen Einsatz von Batteriespeichern geplant. Es wird vor diesem Hintergrund ein dezentral und universell einsetzbares, ortsflexibles Batteriespeichersystem mit gebrauchten Traktionsbatterien aus der E-Mobilität entwickelt und getestet. Die Entwicklung emissionsarmer Antriebskonzepte im Kontext regenerativer Energienutzung wird an der Hochschule Fulda am Fachbereich Elektro- und Informationstechnik (EIT) seit 2018 in der Forschungsgruppe 'Erneuerbare Energien und Elektromobilität' (FG E3) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ulf Schwalbe vorangetrieben. Aktuelle Themen sind u.a. die Integration der E-Mobilität in das elektrische Energienetz und die Optimierung von E-Fahrzeugen (beispielsweise Verbrauchsplanung, Umwelteinflussanalyse). Die FG-E3 der Hochschule Fulda übernimmt im iSLE-Vorhaben die Entwicklung des innovativen, multifunktionalen Steuerungs- und Regelungssystems (EMS als Hard- und Softwarelösung für diverse EoFL-Batterietypen) und die Überprüfung und bedarfsgerechte Optimierung des iSLE Thermomanagement- und Sicherheitskonzepts.

Entwicklung eines reversiblen WDVS zur thermischen Aktivierung der Gebäudemasse, für schnelle und eingriffsarme Bestandssanierung für die Breitenanwendung, Teilvorhaben: Praktische Verwendbarkeit und prototypische Anwendung des Systems

ECS4DRES, Verbundprojekt: Elektroniksysteme für resiliente flexible Energienetze mit erneuerbaren Energieerzeugern - ECS4DRES

Renewable energy policy database and support (RES LEGAL Europe)

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