Zur nachhaltigen Sicherung der Energie- und Stromversorgung wird zukünftig neben Kernenergie und regenerativer Energiebereitstellung weiterhin der Rückgriff auf fossile Brennstoffe, wie Kohle, Öl und Erdgas, unverzichtbar bleiben. Bei konventionellen Kraftwerkstechnologien werden jedoch Treibhausgase freigesetzt, während gleichzeitig deren Reduzierung weltweit hohe Priorität hat. Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden 'Carbon Capture and Storage' (CCS)-Methoden diskutiert, wobei die Oxyfuel-Verbrennung eine der vielversprechendsten Technologien zur CO2-Abscheidung darstellt. Bei diesem Verfahren wird der Brennstoff anstelle von Luft mit einem Gemisch aus Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt, um so ein hoch CO2-haltiges Abgas zu erzeugen, das nach weiteren sekundären Reinigungsschritten abgetrennt werden kann. Der Ersatz des Stickstoffanteils der Luft durch CO2 und H2O führt zu einem völlig neuen Verbrennungsverhalten, das auch zu Instabilitäten sowie zum örtlichen Verlöschen der Flamme führen kann. Die korrekte Beschreibung dieses Verbrennungsverhaltens erfordert entsprechende physikalisch und chemisch motivierte Modelle für diese spezielle Gasatmosphäre. Deshalb sollen bis zum Projektende des Sonderforschungsbereichs/Transregio die folgenden Erkenntnisse, Daten und Modelle zur Verfügung stehen: (1) Belastbare Modelle durch grundlegendes Verständnis der beteiligten Prozesse und deren Abhängigkeit von den jeweiligen Einflussparametern, von der Mikroskala bis hin zur skalenübergreifenden Interaktion, (2) Basisdaten zur Vorhersage der Wärmeübertragung von der Flamme an die Wände und Einbauten in Kraftwerkskesseln mit Oxyfuel-Atmosphäre, (3) Verlässliche Berechnungsgrundlagen für die Entwicklung und Auslegung von Brennern und Feuerräumen für Oxyfuel-Kraftwerke mit Feststoffverbrennung. Im Sonderforschungsbereich/Transregio arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen, Ruhr-Universität Bochum und TU Darmstadt zusammen.
In diesem Forschungsprojekt sollen zwei gegenläufige Aspekte der zukünftigen Entwicklungen auf den Energiemärkten untersucht werden: Energieknappheit momentan (Energiearmut charakteristisch für den Großteil der Weltbevölkerung) und vor allem in der Zukunft durch das einerseits rasante Bedarfswachstum (vor allem in China, Indien und anderen Schwellenländern) und andererseits der begrenzten Ressourcen an fossiler Energie. Globale Erwärmung und andere externe Effekte durch die Verwendung fossiler Energieträger. Daher sind aus umweltpolitischer Sicht eigentlich zu viele fossile Energieträger vorhanden. So unterschiedlich die beiden Probleme scheinen, deren Lösung ist durch einen gemeinsamen Nenner charakterisiert: ein relativ schneller Übergang zu alternativer und erneuerbarer Energie. In dieser Studie soll dieser Übergang aus unterschiedlichen Gesichtspunkten und auch mit interdisziplinären Ansätzen analysiert werden. Eine Fragestellung ist die; ob Preis- oder Mengeninstrumente (wie Zertifikate) geeigneter sind CO2-Emissionen zu reduzieren. Ein anderer Aspekt ist der der Gestaltung von Anreizen für die Bereitstellung von erneuerbarer Energie. Dabei sollen auch auf mögliche Skalenerträge berücksichtigt werden, wie sie auch im Vorschlag Desertic (Solarstrom aus der Sahara) implizit zum Ausdruck kommen. Dieses exemplarische Projekt unterstreicht auch noch andere wichtige Aspekte wie die einer geopolitischen Dimension und das Problem, dass sich Regierungen nicht binden können, die versprochenen Anreize zu streichen. Weitere Vorhaben sind die Analyse der Konkurrenz von Biotreibstoffen mit Lebensmitteln um landwirtschaftlich nutzbare Flächen und die strategische Wahl der russischen Erdölförderung (Angebotsdynamik, der russische 'Oil Peak, Konkurrenz mit Erdgas, Energieeffizienz und damit verbunden das Problem lokal niedriger Preise und der Übergang zu erneuerbarer Energie). Zur Analyse wird eine breite Palette von Methoden wie Gleichgewichtsmodelle, dynamische Optimierung und Spiele (deterministisch und stochastisch), Anreizmechanismen, Ansätze der Neuen Politischen Ökonomie, etc. zur Anwendung kommen.
<p>Erneuerbare Energien vermeiden Treibhausgase. In vielen Bereichen verdrängen sie fossile Energieträger und vermeiden damit Emissionen. Die meisten Emissionen werden durch die erneuerbare Stromerzeugung eingespart, aber auch im Wärme- und Verkehrssektor tragen erneuerbare Energien zum Klimaschutz bei. 2024 wurden so 259 Millionen Tonnen Kohlendioxid-Äquivalente vermieden.</p><p>Die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energieträger führt zu einer Verdrängung fossiler Energien und somit zu einer zunehmenden Vermeidung klimaschädlicher Treibhausgase. Berechnungen des Umweltbundesamtes zeigen, dass der Einsatz erneuerbarer Energien in den letzten Jahrzehnten so einen wichtigen Beitrag zum <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a> leisten konnte. Im Jahr 2024 vermieden erneuerbare Energien 259 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente. Seit dem Jahr 2000 ist dieser Wert auf mehr als das Fünffache gestiegen (siehe Abb. „Vermiedene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Emissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energien“).</p><p>Beiträge der verschiedenen Erneuerbaren Energieträger zur Treibhausgasvermeidung</p><p>Wichtigster Energieträger bei der Vermeidung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Emissionen ist die Windenergie. Sie kommt ausschließlich in der Stromerzeugung zum Einsatz. Zweitwichtigster Energieträger ist die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biomasse#alphabar">Biomasse</a>: Vor allem die erneuerbare Wärmeversorgung, aber auch erneuerbare Kraftstoffe basieren bislang überwiegend auf Bioenergieträgern. Auch in Kraftwerken wird mit Biomasse Strom bzw. mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zusätzlich Wärme erzeugt (siehe Abb. „Vermiedene Treibhausgas-Emissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energien im Jahr 2024“).</p><p>Stromerzeugung</p><p>Die erneuerbaren Energien in der Stromerzeugung leisten mit Abstand den wichtigsten Beitrag bei der Vermeidung von Treibhausgasen. Ihr Anteil beträgt etwa 80 %. Der Umfang der vermiedenen Emissionen ist in den vergangenen Jahrzehnten fast kontinuierlich gewachsen. Insgesamt zeigt die Entwicklung seit dem Jahr 2010, dass sich der erfolgreiche Ausbau der erneuerbaren Energien besonders im Stromsektor positiv auf die Vermeidung von Treibhausgasen auswirkt: Insbesondere durch die Entwicklung bei der Windenergie und der Photovoltaik werden mittlerweile mehr als 2,5-mal so viele Treibhausgase vermieden wie noch 2010 (siehe Abb. „Stromsektor: Vermiedene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Emissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energien“).</p><p>Wärmeerzeugung</p><p>Im Wärmesektor trägt vor allem die Nutzung fester <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biomasse#alphabar">Biomasse</a> (also vor allem Holz) zur Vermeidung von Treibhausgasen bei (siehe Abb. „Wärmesektor: Vermiedene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Emissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energien“). Allerdings ist die Bedeutung von fester Biomasse zwischen 2010 und 2024 zurückgegangen. Zugenommen hat der Beitrag biogener Gase und vor allem die Emissionsvermeidung durch die Nutzung von Solarthermie, Geothermie und Umweltwärme. Sie machen nun knapp 18 % der Emissionsvermeidung im Wärmesektor aus.</p><p>Ausführlichere Informationen zum Einsatz erneuerbarer Energien im Wärmesektor finden Sie auch im Artikel „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/energieverbrauch-fuer-fossile-erneuerbare-waerme">Energieverbrauch für fossile und erneuerbare Wärme</a>“.</p><p>Verkehr</p><p>Biokraftstoffe und Elektrifizierung im Verkehr vermeiden ebenfalls Emissionen im Umfang von mehreren Millionen Tonnen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Kohlendioxid-quivalente#alphabar">Kohlendioxid-Äquivalente</a> (siehe Abb. „Verkehrssektor: Vermiedene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Emissionen durch die Nutzung biogener Kraftstoffe und Strom“). Allerdings bleibt der Verkehrssektor der Bereich mit dem geringsten Anteil an erneuerbaren Energien – und damit auch der Sektor mit der geringsten Emissionsvermeidung.</p><p>Die Menge vermiedener Treibhausgas-Emissionen geht im Wesentlichen einher mit der Entwicklung des Einsatzes Erneuerbarer Energien im Verkehrssektor (siehe Artikel „Erneuerbare Energie im Verkehr“). Im Jahr 2024 wie schon im Jahr 2010 wird die Vermeidung von Treibhausgas-Emissionen vor allem Biodiesel und Hydriertem Pflanzenöl (HVO) sowie Bioethanol getragen.</p><p>Methodische Hinweise</p><p>Die Berechnungen zur Emissionsvermeidung durch die Nutzung erneuerbarer Energien basieren auf einer Netto-Betrachtung (Netto-Bilanz). Dabei werden die durch die Endenergiebereitstellung aus erneuerbaren Energien verursachten Emissionen mit denen verrechnet, die durch die Substitution fossiler Energieträger brutto vermieden werden. Vorgelagerte Prozessketten zur Gewinnung und Bereitstellung der Energieträger sowie für die Herstellung und den Betrieb der Anlagen werden dabei weitestgehend mit einbezogen.</p><p>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"</a> beschrieben.</p>
Noch vor wenigen Jahren war es unvorstellbar, dass auf der Heidekrautbahn einmal etwas anderes als die typischen Talent-Dieseltriebwagen unterwegs sein würden. Doch im Dezember 2024 fuhr tatsächlich der erste nagelneue Zug vom Typ Mireo Plus H, der seine Energie für den Elektro-Antrieb aus einer Wasserstoff-Brennstoffzelle bezieht, auf der Traditionsstrecke. Die Umstellung der Regionalbahn RB27 auf Wasserstoffzüge ist Teil eines größeren Projektes, das mit einer Vielzahl an Partnern umgesetzt wird. Kern des vom Bund und den Ländern Berlin und Brandenburg geförderten und wissenschaftlich begleiteten Pilot-Verbundprojektes ist der Aufbau einer regionalen, nachhaltigen Wasserstoffinfrastruktur – und damit die Umsetzung der gesamten Wertschöpfungskette: von der Produktion des grünen Wasserstoffs mit Hilfe von lokal erzeugtem Strom aus Wind- und Sonnenenergie bis zu dessen Verbrauch durch regional agierende Unternehmen, wie beispielsweise der Niederbarnimer Eisenbahn mit der Heidekrautbahn. Für die Projektkoordination sowie den Bau der Tankstelle sind die Kreiswerke Barnim verantwortlich. Das Wasserstoffwerk wird von Enertrag unweit der Bahnstrecke gebaut. Wissenschaftlich begleitet wird das Projekt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie der Brandenburgisch Technischen Universität Cottbus-Senftenberg. Nun, nach mehr als einem halben Jahr Zugbetrieb auf der Heidekrautbahn, können die Akteure auf eine erfolgreiche erste Projektumsetzung zurückblicken. Skeptiker hatten im Vorfeld mit ähnlichen Problemen wie bei anderen deutschen Wasserstoffprojekten im Regionalverkehr gerechnet. Doch beim Projekt Wasserstoffschiene Heidekrautbahn gab es nur zum Start Mitte Dezember kleinere Anlaufschwierigkeiten, die aber lediglich logistischer und nicht technischer Natur waren. Seitdem läuft der Betrieb mit den neuen Fahrzeugen stabil. Auftretende Herausforderungen wurden von den Verantwortlichen mit großem Engagement bewältigt. Mit der Überführung der errichteten Tankstelle in den Probebetrieb und dem Spatenstich zum Bau des Wasserstoffwerkes am 12. September 2025 konnten bzw. können noch weitere Meilensteine erreicht werden. Damit befindet sich das Projekt insgesamt auf einem guten Weg. Selbstverständlich interessiert sich auch die Brandenburger und Berliner Landespolitik, die dieses Projekt seit Langem begleitet und fördert, für den Zwischenstand dieses in Deutschland einzigartigen Forschungsprojekts. Am Mittwoch, dem 20. August, besuchten die Brandenburger Landesminister Detlef Tabbert (Infrastruktur und Landesplanung) und Robert Crumbach (Finanzen und Europa) sowie der Berliner Staatssekretär für Mobilität und Verkehr, Arne Herz, und der Geschäftsführer des Verkehrsverbundes Berlin-Brandenburg, Christoph Heuing, das Betriebsgelände der Niederbarnimer Eisenbahn und die neue Wasserstofftankstelle in Basdorf (Gemeinde Wandlitz). Nach einer Zugfahrt ab Gesundbrunnen – natürlich mit einem Wasserstoffzug – gab es vor Ort die Gelegenheit, die Tankstelle zu besichtigen und sich mit den Beteiligten über das Projekt auszutauschen. Detlef Tabbert , Minister für Infrastruktur und Landesplanung des Landes Brandenburg: „Die Inbetriebnahme der Wasserstoffzüge und die neue Tankstelle auf der Heidekrautbahn sind ein wichtiger Meilenstein für eine klimafreundliche und innovative Mobilität in Brandenburg. Mit dieser Technologie gestalten wir den Verkehr nicht nur nachhaltiger, sondern stärken auch die regionale Wertschöpfung und machen uns unabhängiger von fossilen Energien. Unser Ziel ist klar: Brandenburg soll Vorreiterregion bei der emissionsfreien Mobilität werden – die Wasserstoffschiene Heidekrautbahn ist ein wichtiger Schritt auf diesem Weg.“ Robert Crumbach , Minister der Finanzen und für Europa des Landes Brandenburg: „Wichtig für so ein Projekt ist es, dass der Kraftstoff, also der Wasserstoff, in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Hier wird mit der Zug-Tankstelle eine nächste Stufe erreicht. So ein Alltagstest kann auch zum Ergebnis kommen, dass zunächst nicht ausreichend grüner Wasserstoff zur Verfügung steht, dass auch aus konventionellem Strom erzeugter Wasserstoff notwendig ist. Ich bin sehr gespannt auf die Ergebnisse dieses Projektes.“ Arne Herz , Staatssekretär für Mobilität und Verkehr in der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt in Berlin: „Ich freue mich, dass die Niederbarnimer Eisenbahn in der Region Vorreiter beim Umstieg auf moderne Antriebsformen im Schienenpersonennahverkehr auf nicht elektrifizierten Strecken ist. Mit dem Wasserstoffbetrieb erproben wir – neben den Elektro-Triebwagen mit Batteriespeicher – eine weitere Antriebsart und gewinnen Erkenntnisse, ob diese Technologie möglicherweise auch für andere Strecken geeignet sein könnte.“ Daniel Kurth , Landrat des Landkreises Barnim: „Die enge Zusammenarbeit zwischen Wirtschaft, Wissenschaft und öffentlicher Hand zeigt, dass wir gemeinsam Großes bewegen können. Ich bin überzeugt, dass die Wasserstoffschiene Heidekrautbahn ein Leuchtturmprojekt für die gesamte Region ist und weit über die Grenzen des Landkreises Barnim hinaus als Vorbild für eine nachhaltige Verkehrswende dienen wird. In diesem Sinne freue ich mich darauf, diesen Weg mit unseren Partnern weiterzugehen und die Zukunft der klimafreundlichen Mobilität aktiv mitzugestalten.“ Christoph Heuing , Geschäftsführer des Verkehrsverbundes Berlin-Brandenburg (VBB): „Unser Ziel steht: Bis 2037 wollen wir im gesamten Verbundgebiet dieselfrei unterwegs sein. Das Wasserstoffprojekt der NEB auf der Heidekrautbahn bringt uns dem Ziel der Dekarbonisierung einen großen Schritt näher und leistet einen wichtigen Beitrag für den Klimaschutz in der Region.“ Christian Mehnert , Geschäftsführer der Kreiswerke Barnim, Projektkoordinator Wasserstoffschiene Heidekrautbahn: „Beim Aufbau einer funktionierenden Wasserstoffinfrastruktur sowie dem Einsatz von Wasserstoff handelt es sich um ein einzigartiges, wenn gleich auch herausforderndes Projekt. Dank dem Zusammenspiel aller Projektbeteiligten konnten in der Vergangenheit Hürden gemeistert und vor allem Fortschritte erzielt werden.“ Dr. Gunar Hering , Vorstandsvorsitzender, Enertrag SE: „Mit der Eröffnung der Wasserstofftankstelle ist ein weiterer wichtiger Meilenstein für die Heidekrautbahn erreicht. Ab 2026 werden wir sie mit grünem Wasserstoff aus unserem neuen Werk in Wensickendorf versorgen – und so eine vollständig regionale, klimafreundliche Wertschöpfungskette schließen.“ Gerhard Greiter , CEO für die Region Nordosteuropa bei Siemens Mobility: „Wir freuen uns, dass sich unsere Wasserstoffzüge Mireo Plus H auf der Heidekrautbahn im täglichen Betrieb bewähren und damit einen wichtigen Beitrag zum lokalen emissionsfreiem Regionalverkehr in Berlin-Brandenburg leisten. Mit einer Reichweite von bis zu 1.200 km, höherer Beschleunigung zur Fahrplanstabilisierung und einem Brennstoffzellensystem der neuesten Generation bietet der Wasserstoffzug eine zukunftsgerichtete, nachhaltige und leistungsstarke Alternative zu Dieseltriebzügen.“ Sebastian Achtermann , Geschäftsführer der Niederbarnimer Eisenbahn: „Das Projekt Wasserstoffschiene Heidekrautbahn ist ein echter Gewinn für die Fahrgäste, die Regionen Barnim und Oberhavel und die Umwelt. Wir können stolz darauf sein, was wir mit unseren Projektpartnern Kreiswerke Barnim und Enertrag, sowie unserem Fahrzeuglieferanten Siemens Mobility geschafft haben – nämlich einen inzwischen sehr stabilen und zuverlässigen Betrieb auf die Beine zu stellen. Das ist herausragend und wegweisend – und in Deutschland derzeit einzigartig.“ Das Projekt „Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieben im Nahverkehr des Landkreises Barnim“ wird im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie mit rund 25 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Verkehr (BMV) gefördert. Die Förderrichtlinie wird von der NOW GmbH koordiniert und durch den Projektträger Jülich (PtJ) umgesetzt. Kreiswerke Barnim Justin Rudolph E-Mail: pressestelle@kreiswerke-barnim.de Niederbarnimer Eisenbahn Antje Voigt E-Mail: pressestelle@NEB.de ENERTRAG SE Michael Rassinger E-Mail: michael.rassinger@enertrag.com Bereits im Jahre 2017 veröffentlichten die Projektpartner einen ersten Entwurf für dieses ambitionierte Vorhaben. Mit der Förderung aus dem Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie erfolgte vier Jahre später der Startschuss und weitere drei Jahre später begann die Umsetzung. Der Einsatz von Zügen mit Wasserstoff-Antrieb auf der Heidekrautbahn ist Teil eines größeren Projekts, an dem mehrere Landkreise und Unternehmen beteiligt sind. Zum ersten Mal werden wasserstoffbetriebene Züge im Schienenverkehr in Brandenburg zum Einsatz kommen. Die dafür benötigte Infrastruktur wird speziell für dieses Projekt geschaffen. Damit wird der Wasserstoff nicht nur direkt vor Ort getankt und verbraucht, sondern auch in der Region umweltfreundlich aus lokaler Wind- und Sonnenenergie hergestellt. Das Vorhaben ist als Forschungsprojekt konzipiert, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie der Brandenburgisch Technischen Universität Cottbus-Senftenberg wissenschaftlich begleitet wird. Der Einsatz der Wasserstoffzüge auf der Heidekrautbahn entspricht einer CO 2 -Reduzierung um jährlich drei Millionen Kilogramm und einer Einsparung von 1,1 Millionen Litern Dieselkraftstoff.
Rising energy prices, poor energy performance of buildings and low incomes can leave households unable to meet their energy needs, adequately heat their homes or pay their energy bills. These households are referred to as energy poor or vulnerable households. However, a standardised definition and robust indicators of energy poverty are currently lacking in Germany. This study therefore addresses the concepts of energy poverty and vulnerability, presents definitions and indicators, and looks at policies and measures to support affected groups. The study emphasises that energy poverty should not be seen as part of general poverty, but as a distinct structural problem. Due to budget constraints or lack of decision-making power, affected households are unable to respond adequately to an increase in fossil fuel prices, for example as a result of CO2 pricing, by investing in energy-efficient refurbishment or renewable heat.To prevent a worsening of social inequalities as a result of the European carbon pricing scheme for buildings and transport (ETS2), the Social Climate Fund will be established at EU level to complement the ETS2. The National Social Climate Plans, due in mid-2025, require EU member states to define energy poverty and vulnerability, develop indicators to identify these groups, and design policies and measures to help these groups transition to climate-friendly technologies.Using a range of indicators, the study concludes that around 3 million households in Germany are vulnerable to rising fossil fuel prices. This represents around 10% of the 30 million households that use fossil fuels for heating. More than 80% of these vulnerable households live in multi-family dwellings and almost all of them are tenants.The study examines different instruments to support vulnerable households and also looks at good practice examples from other countries. Socially differentiated financing of efficiency and decarbonisation measures, similar to the French MaPrimeRénov' programme, could also help those households to invest that have so far hardly benefited from state funding programmes in Germany.