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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>

Emissionen

Überblick über den jährlichen Ausstoß von verschiedenen Gasen wie CO2, CO, SO2, NOx und Kohlenwasserstoffe sowie Stäuben, die durch Verkehr, private Haushalte, industrielle sowie städtische Feuerungsanlagen und weitere Quellen innerhalb Stuttgarts emittiert werden. Diese Schadstoffe entstehen im Wesentlichen bei der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle, Heizöl, Gas, Benzin. Die Emissionen werden aus dem tatsächlichen Energieverbrauch durch Multiplikation mit spezifischen Emissionsfaktoren berechnet. Die Daten reichen zurück bis ins Jahr 1980.

Energieeffizienter emissionsminimierender kombinierter Herstellprozess für Batteriekühlplatten, Teilvorhaben: Heiztechnik

Entwicklung und industrieller Einsatz eines schadstoffarmen Oxy-Fuel-Brennersystems für die energetische Nutzung von grünem Ammoniak in der Stahlindustrie, Teilprojekt SMS: Auslegung, Konstruktion, additive Fertigung und numerische Untersuchung des NH3-Oxy-Fuel-Brennersystems

Der Klimawandel ist eine der Herausforderungen des 21. Jahrhunderts, wobei die durch die Verbrennung fossiler Energieträger freigesetzten Treibhausgas(THG)-Emissionen, insbesondere CO2, einen wesentlichen Beitrag zur globalen Erwärmung leisten. Wasserstoff wird importiert werden müssen, um die benötigten Energiemengen für die Industrie in Deutschland bereitzustellen. Grünes NH3 kann als CO2-freier Brennstoff neben H2 eine bedeutende Rolle spielen. Bezogen auf Transportvolumina hat H2 einen geringeren spezifischen Heizwert als NH3: NH3 lässt sich dagegen bereits bei -33 °C unter Normdruck verflüssigen, was den Transport erheblich vereinfacht. Bewährte Transport- und Speicheroptionen für NH3 sind vorhanden. Bei der NH3-Verbrennung ist jedoch mit hohen NOX-Emissionen zu rechnen, zudem neigen NH3-Flammen zur Instabilität. Mit Hilfe von reaktionskinetischen Untersuchungen, CFD-Simulationen und experimentellen Untersuchungen im semi-industriellen Maßstab sollen typische Primärmaßnahmen zur NOx-Minderung mit dem Brennstoff NH3 erprobt und in ein zu entwickelndes Oxy-Fuel-Brennersystem integriert werden. Durch die Oxy-Fuel-Verbrennung soll die feuerungstechnische Effizienz erhöht sowie die Stabilisierung der NH3-Verbrennung erreicht werden. Das zu entwickelnde Brennersystem soll im Anschluss an die Entwicklungsarbeiten in einem industriellen Wärmebehandlungsofen mit Ammoniak im realen Betrieb getestet werden.

Entwicklung innovativer PECVD-Beschichtungsverfahren für metallische Bipolarplatten zur Kostenreduktion von PEM-Elektrolyseuren, Teilvorhaben: Anlagen- und Prozessentwicklung für die korrosionsresistente Beschichtung von metallischen Bipolarplatten

Die Abkehr von fossilen Energieträgern wird in den kommenden Jahrzehnten zu einem deutlichen Anstieg der Wasserstofferzeugung führen. Im Mittelpunkt steht dabei die Elektrolyse, bei der mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. PEM-Elektrolyseure (Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseure) besitzen hierbei ein großes Potential, da sie eine hohe Dynamik bei kompakter Bauweise erreichen können. Einer größeren Verbreitung von PEM-Elektrolyseuren stehen allerdings relativ hohen Investitionskosten entgegen, die u.a. dem Einsatz von Bipolarplatten aus Titan geschuldet sind. Bei anderen, metallischen Bipolarplatten kommt es auf Grund der elektrochemischen Korrosion zu einem hohen Verschleiß und kurzer Lebensdauer. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes, Beschichtungsverfahren für metallischen Bipolarplatten zu entwickeln, welche zu einer deutlichen Kostenreduktion von PEM-Elektrolyseuren beitragen. Als Trägermaterialien werden kostengünstige Metalle, wie Edelstahl aber auch Aluminium betrachtet. Die Beschichtung mit Si, C, Ti o.ä. erfolgt mittels Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD), womit die Einbindung in die industrielle Serienfertigung sichergestellt wird.

Entwicklung innovativer PECVD-Beschichtungsverfahren für metallische Bipolarplatten zur Kostenreduktion von PEM-Elektrolyseuren, Teilvorhaben: Messtechnische Untersuchung von korrosionsresistenten Beschichtungen für metallischen Bipolarplatten

Die Abkehr von fossilen Energieträgern wird in den kommenden Jahrzehnten zu einem deutlichen Anstieg der Wasserstofferzeugung führen. Im Mittelpunkt steht dabei die Elektrolyse, bei der mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. PEM-Elektrolyseure (Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseure) besitzen hierbei ein großes Potential, da sie eine hohe Dynamik bei kompakter Bauweise erreichen können. Einer größeren Verbreitung von PEM-Elektrolyseuren stehen allerdings relativ hohen Investitionskosten entgegen, die u.a. dem Einsatz von Bipolarplatten aus Titan geschuldet sind. Bei anderen, metallischen Bipolarplatten kommt es auf Grund der elektrochemischen Korrosion zu einem hohen Verschleiß und kurzer Lebensdauer. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes, Beschichtungsverfahren für metallischen Bipolarplatten zu entwickeln, welche zu einer deutlichen Kostenreduktion von PEM-Elektrolyseuren beitragen. Als Trägermaterialien werden kostengünstige Metalle, wie Edelstahl aber auch Aluminium betrachtet. Die Beschichtung mit Si, C, Ti o.ä. erfolgt mittels Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD), womit die Einbindung in die industrielle Serienfertigung sichergestellt wird.

Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie

Ziel der Fördermaßnahme ist die Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck. 'Graue Energie' ist als die zur Herstellung eines Produktes aufgewendete Energie definiert. Im Projekt LightCer (Akronym für leichte Keramik) wird durch den hohen Einsatz von mehr als 60 % Baustoff-Rezyklaten in Verbindung mit einer ungefähr 50-%igen Absenkung der Materialrohdichte, die zur Herstellung des neuen Bauproduktes benötigte Energie, um mindestens 30 % zum konventionellen Ziegelprodukt abgesenkt. Die damit einhergehende Einsparung von 30 % Primärenergie aus fossilem Erdgas würde damit zwar symptomatisch einhergehen, allerdings geht der Projektansatz weit darüber hinaus, in dem durch die Elektrifizierung der beiden Hauptverfahrensschritte von Trocknung und Brand mit Hilfe von Mikrowellentechnologie der komplette Verzicht auf den fossilen Energieträger Erdgas verwirklicht und somit der Primärenergiegehalt auf nahezu null gesenkt wird. Neben dem Key Performance Indicator (KPI) der Energieeffizienz sieht Schlagmann einen weiteren in der Reduktion der Treibhausgasemissionen, de facto CO2-Emissionen. Mit der Prämisse der Zurverfügungstellung von regenerativ erzeugtem Strom wird die neue Baukeramik einen einmalig niedrigen CO2-Fußabdruck aufweisen. Vor Projektende stehen Demonstratoren zur Verfügung, die auf ihre bauphysikalischen Gesamteigenschaften wie Statik im Sinne der Eigenlastabtragung, sowie Standsicherheit, aber auch Wärme und Schall geprüft werden. Zur weiteren Verwertung der Forschungsergebnisse wird im Anschluss ein Demonstrationsprojekt mit Bau einer Pilot-Anlage angestrebt, wo die anvisierten Prototypen in signifikanter Zahl für Musterbaustellen bereitgestellt und anschließend auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden.

Optimierung der biologischen Abfallbehandlung in Hessen

Mit der Studie sollen An-satzpunkte für ein optimiertes Stoffstrommanagement für getrennt gesammelte Bio- und Grünabfälle in Hessen aufgezeigt werden. Neben den ökologischen Belangen des Klimaschutzes und der Ressourcenschonung sollen konkrete Lösungsvorschläge für einzelne Gebietskörper-schaften in Hessen entwickelt werden. Die Bearbeitung der Studie erfolgt im 4. Quartal 2007 mit Mitteln für Vorhaben zur 'Energetischen und stofflichen Nutzung von Biorohstoffen'. Bioabfälle aus privaten Haushalten und öffentlichen Einrichtungen werden in Hessen seit 1990 getrennt gesammelt und kompostiert; durchschnittlich fallen etwa 700.000 t/a Abfälle an. Nach dem Konzept der flächendeckenden Bioabfallkompostierung in Hessen werden die eingesammelten Bioabfälle kompostiert. Entgegen dem ursprünglichen Konzept werden nicht alle Abfälle in Hessen kompostiert, sondern vielfach aus Kostengründen in benachbarten Bundesländern behandelt und verwertet. Da nicht alle Kompostierungsanlagen, die seit etwa 15 Jahren betrieben werden, dem heutigen Stand der Technik entsprechen, sind einzelne Anlagen entsprechend den Anforderungen der TA Luft umzubauen bzw. umzurüsten. Vor diesem Hintergrund wird geprüft, wie die biologische Abfallbehandlung in Hessen unter Berücksichtigung der in der Biomassepotenzialstudie aufgezeigten Entwicklungspfade im Hin-blick auf eine alternative Biomassenutzung optimiert werden kann. Modernes Management bio-gener Stoffströme optimiert stoffliche und energetische Verwertungswege mit dem Ziel eines idealen Zusammenwirkens von Nährstoff- und Kohlenstoff-Recycling, Energiebereitstellung (Strom und Wärme), CO2-Reduzierung durch Ersatz fossiler Energieträger sowie günstiger Behandlungskosten bei erweiterter regionaler Wertschöpfung. Durch die Förderungsmöglichkeiten des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG) sowie stetig steigender Kosten für fossile Energieträger verbessert sich z.B. die Wirtschaftlichkeit der energetischen Verwertung (Biogaserzeugung oder Verbrennung) von getrennt gesammelten Bio- und Grünabfällen nachhaltig.

Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie, Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände aus Rezyklat mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck durch den Einsatz von Mikrowellentechnologie

Ziel der Fördermaßnahme ist die Erforschung einer materialreduzierten Baukeramik für nichttragende Innenwände mit niedrigem Anteil 'grauer Energie' und stark vermindertem CO2-Fußabdruck. 'Graue Energie' ist als die zur Herstellung eines Produktes aufgewendete Energie definiert. Im Projekt LightCer (Akronym für leichte Keramik) wird durch den hohen Einsatz von mehr als 60 % Baustoff-Rezyklaten in Verbindung mit einer ungefähr 50-%igen Absenkung der Materialrohdichte, die zur Herstellung des neuen Bauproduktes benötigte Energie, um mindestens 30 % zum konventionellen Ziegelprodukt abgesenkt. Die damit einhergehende Einsparung von 30 % Primärenergie aus fossilem Erdgas würde damit zwar symptomatisch einhergehen, allerdings geht der Projektansatz weit darüber hinaus, in dem durch die Elektrifizierung der beiden Hauptverfahrensschritte von Trocknung und Brand mit Hilfe von Mikrowellentechnologie der komplette Verzicht auf den fossilen Energieträger Erdgas verwirklicht und somit der Primärenergiegehalt auf nahezu null gesenkt wird. Neben dem Key Performance Indicator (KPI) der Energieeffizienz sieht Schlagmann einen weiteren in der Reduktion der Treibhausgasemissionen, de facto CO2-Emissionen. Mit der Prämisse der Zurverfügungstellung von regenerativ erzeugtem Strom wird die neue Baukeramik einen einmalig niedrigen CO2-Fußabdruck aufweisen. Vor Projektende stehen Demonstratoren zur Verfügung, die auf ihre bauphysikalischen Gesamteigenschaften wie Statik im Sinne der Eigenlastabtragung, sowie Standsicherheit, aber auch Wärme und Schall geprüft werden. Zur weiteren Verwertung der Forschungsergebnisse wird im Anschluss ein Demonstrationsprojekt mit Bau einer Pilot-Anlage angestrebt, wo die anvisierten Prototypen in signifikanter Zahl für Musterbaustellen bereitgestellt und anschließend auf ihre Praxistauglichkeit untersucht werden.

Sondergutachten - Klimaschutz als Weltbürgerbewegung

Der 5. Sachstandsbericht des Weltklimarates (IPCC) macht unmissverständlich klar: Inakzeptable Klimafolgen, die sich jenseits der 2°C-Leitplanke häufen dürften, können nur vermieden werden, wenn der weitere Anstieg der Treibhausgaskonzentration so bald wie möglich gestoppt wird. Der WBGU empfiehlt daher, die CO2-Emissionen aus fossilen Energieträgern bis spätestens 2070 auf Null zu senken. Dies ist ein ebenso ehrgeiziges wie prägnantes Politikziel, denn jedes Land, jede Kommune, jedes Unternehmen und jeder Bürger müssen die Null schaffen , wenn die Welt als Ganzes klimaneutral werden soll. Die 2°C-Linie kann allerdings nur gehalten werden, wenn zahlreiche Akteure - insbesondere die OECD-Staaten - schon deutlich früher ihre Emissionen herunterfahren. Der Weltgesellschaft als Ganzes steht ein eng begrenztes Kohlenstoffbudget zur Verfügung, so dass der Scheitelpunkt der Emissionen möglichst bis 2020, auf alle Fälle aber in der dritten Dekade erreicht werden sollte. Der WBGU umreißt in diesem Gutachten eine Doppelstrategie für den globalen Klimaschutz, die auf das Zusammenspiel von Multilateralismus und Zivilgesellschaft setzt. Dafür sollte zum einen das für Ende 2015 angestrebte Pariser Klimaabkommen bestimmte Merkmale aufweisen, die der Beirat benennt. Insbesondere sollte ein Prozess vereinbart werden, der die Einhaltung der 2°C-Leitplanke sicherstellt. Zum anderen sollten alle gesellschaftlichen Akteure ihre spezifischen Beiträge zur Dekarbonisierung leisten. So kann eine verschränkte Verantwortungsarchitektur für die Zukunft unseres Planeten entstehen, in der vertikales Delegieren und horizontales Engagieren keinen Gegensatz bilden, sondern sich wechselseitig verstärken.

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