Das Projekt "Entwicklung eines Referenzkonzeptes für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines neuartigen, integrierten Gas-Dampf-Prozesses" wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für thermische Energiemaschinen und -anlagen.Vorhabensziel ist die Entwicklung und Bewertung eines Referenzkonzeptes für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines integrierten Gas-Dampf-Prozesses. Der Prozess verfügt über eine hohe Wärmelastvariabilität und bietet die Möglichkeit zur Nutzung industrieller Abwärme. Zugleich ist er wirtschaftlicher gegenüber heutigen ausgeführten KWK-Anlagen. Der Prozess nutzt die Möglichkeit, Wasserdampf, der im Abhitzekessel erzeugt wird oder in einem externen Prozess anfällt, an geeigneten Stellen vor dem Turbineneintritt zu injizieren. Die Möglichkeit, zwischen Wärmeauskopplung und innerer Wiedereinspeisung zu wechseln, ist ein wesentlicher Vorteil des Prozesses. Prozessanalyse und -simulation sollen effektive Schaltungen und Variationsmöglichkeiten aufzeigen. Es werden für einzelne Komponenten technische Lösungen erarbeitet, wobei der Schwerpunkt auf der Gasturbine liegt. Die energiewirtschaftliche Bewertung vergleicht Konkurrenztechnologien und bewertet die ökonomische Einsatzfähigkeit. Die Ergebnisse sollen bei dezentralen und hybriden Energieanlagen umgesetzt werden. Zwischenschritte sind eine Versuchsanlage an der TUD (kleiner als 1 MW) und eine Demoanlage größerer Leistung.
Das Projekt "Entwicklung flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen, Teilvorhaben: Thermo-mechanische Lebensdauerüberwachung im lastflexiblen Betrieb" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für thermische Energiemaschinen und -anlagen.Im Hinblick auf den Umbau der Energiewirtschaft werden flexible Dampfkraft- und GuD-Prozesse mit unterschiedlichen Wärmequellen weiterhin ein zentraler Technologiepfad sein, da die volatilen erneuerbaren Energien, wie Wind- und Sonnenenergie, nicht synchron zum Bedarf an Elektroenergie zur Verfügung stehen. Für darin integrierte Pumpensysteme bedeutet dies, hohen Anforderungen an Flexibilität, hohe Druckverhältnisse und starke Temperatur- und Mengenschwankungen gerecht zu werden. Dafür sind entsprechende Entwicklungsschritte notwendig, um die Verfügbarkeit der benötigten instationär zu betreibenden Pumpensysteme zu gewährleisten. Ziel des Verbundprojektes ist daher die Entwicklung flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen für unterschiedliche Medienkreisläufe in flexiblen thermischen Kraftwerken sowie unterschiedlichen chemischen und verfahrenstechnischen Prozessen. Dieses Teilprojekt adressiert die Entwicklung und Validierung eines neuartigen Lebensdauer-Überwachungskonzepts für Gliederpumpen unter der beschriebenen stark instationärer Fahrweise. Dafür wird ein Verfahren entwickelt, um regelbasiert erzeugte parametrischen Finite-Elemente-Pumpenmodellen mit eingebundener Lastfalldatenbank mit einem Monitoring-System zur Überwachung des Lebensdauerverbrauchs zu verbinden. Im ersten Schwerpunkt dient es der individuellen Definition der Überwachungspunkte, im zweiten Schwerpunkt wird es zur Bestimmung des Lebensdauerverbrauchs im Monitoringsystem genutzt.
Das Projekt "Entwicklung flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen, Teilvorhaben: Grundlagenuntersuchungen zu flexibel operierenden Pumpensystemen für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: KSB SE & Co. KGaA.Ziel der Entwicklung stark flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen ist es, die Anforderungen an Pumpensysteme für stark schwankende Betriebs-bedingungen - wie z.B. in Dampfkraftwerken sowie in chemischen und verfahrentechnischen Prozessen mit hydraulischen Kreisläufen - hinsichtlich der Erhöhung ihrer Flexibilität bei gleichzeitiger Steigerung des Teillastwirkungsgrades und unter Beibehalt oder Erhöhung ihrer Lebensdauer abzuleiten. Diese Anforderungen sind durch die Entwicklung hochflexibel betreibbarer Pumpensysteme umzusetzen. Solche Pumpensysteme werden u.a. in flexiblen GuD-Kraftwerken und solar betriebenen Dampfkraftwerken, aber auch in vielen industriellen Prozessanwendungen benötigt für die Erweiterung des Teillast-Betriebsbereichs, für höhere Lastgradienten und für höhere Wirkungsgradanforderungen im Teillast-Betriebsbereich. Dazu müssen entsprechende Entwicklungsschritte durchgeführt werden, um die Verfügbarkeit der benötigten instationär zu betreibenden Pumpensysteme zu gewährleisten. Dies gilt für alle chemischen und verfahrenstechnischen Prozesse mit hydraulischen Kreisläufen sowie (unabhängig von der Art der eingebrachten Primärenergie) vor allem für alle Dampfkraft-Prozesse (Wasser-Dampf-Kreislauf, Kühlwasserkreislauf, Schmier- und Hydrauliköl-Kreislauf) und ihre vor- und nachgeschalteten Prozesskreisläufe (Salzschmelze-Kreislauf im Solarturmkraftwerk, Entschwefelungskreislauf im kohlegefeuerten Dampfkraftwerk, CO2-Abscheide/Transport/Einspeicher-Prozesse im CCS-Kraftwerk), die ebenfalls teillastflexibel zu betreiben sind. Dazu sind alle Komponenten der hydraulischen Systeme, v.a. die Pumpen und ihre elektrischen Antriebe, aber auch Pumpen-Überwachungs- und Regelungssysteme, gemäß den definierten Vorgaben dieser hydraulischen Anwendungsprozesse hinsichtlich betrieblicher Flexibilität, Effizienz- und Lebensdauer-Optimierung zu entwickeln.
Das Projekt "Entwicklung flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen" wird/wurde ausgeführt durch: KSB SE & Co. KGaA.Ziel der Entwicklung stark flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen ist es, die Anforderungen an Pumpensysteme für stark schwankende Betriebs-bedingungen - wie z.B. in Dampfkraftwerken sowie in chemischen und verfahrentechnischen Prozessen mit hydraulischen Kreisläufen - hinsichtlich der Erhöhung ihrer Flexibilität bei gleichzeitiger Steigerung des Teillastwirkungsgrades und unter Beibehalt oder Erhöhung ihrer Lebensdauer abzuleiten. Diese Anforderungen sind durch die Entwicklung hochflexibel betreibbarer Pumpensysteme umzusetzen. Solche Pumpensysteme werden u.a. in flexiblen GuD-Kraftwerken und solar betriebenen Dampfkraftwerken, aber auch in vielen industriellen Prozessanwendungen benötigt für die Erweiterung des Teillast-Betriebsbereichs, für höhere Lastgradienten und für höhere Wirkungsgradanforderungen im Teillast-Betriebsbereich. Dazu müssen entsprechende Entwicklungsschritte durchgeführt werden, um die Verfügbarkeit der benötigten instationär zu betreibenden Pumpensysteme zu gewährleisten. Dies gilt für alle chemischen und verfahrenstechnischen Prozesse mit hydraulischen Kreisläufen sowie (unabhängig von der Art der eingebrachten Primärenergie) vor allem für alle Dampfkraft-Prozesse (Wasser-Dampf-Kreislauf, Kühlwasserkreislauf, Schmier- und Hydrauliköl-Kreislauf) und ihre vor- und nachgeschalteten Prozesskreisläufe (Salzschmelze-Kreislauf im Solarturmkraftwerk, Entschwefelungskreislauf im kohlegefeuerten Dampfkraftwerk, CO2-Abscheide/Transport/Einspeicher-Prozesse im CCS-Kraftwerk), die ebenfalls teillastflexibel zu betreiben sind. Dazu sind alle Komponenten der hydraulischen Systeme, v.a. die Pumpen und ihre elektrischen Antriebe, aber auch Pumpen-Überwachungs- und Regelungssysteme, gemäß den definierten Vorgaben dieser hydraulischen Anwendungsprozesse hinsichtlich betrieblicher Flexibilität, Effizienz- und Lebensdauer-Optimierung zu entwickeln.
Das Projekt "Untersuchungen zur Struktur der Gestehungskosten Waerme und Elektroenergie im liberalisierten Energiemarkt" wird/wurde gefördert durch: Stadtwerke Erfurt Strom und Fernwärme GmbH. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fachhochschule Erfurt, Fachbereich Versorgungstechnik.Im Projekt werden die Gestehungskosten fuer die in einer GuD - Anlage parallel erzeugte Waerme und Elektroenergie unter den Randbedingungen sich liberalisierender Energiemaerkte fuer die Landeshauptstadt Erfurt grundsaetzlich analysiert und Vorschlaege fuer eine thermodynamisch korrekte und betriebswirtschaftlich sinnvolle Aufteilung der Kosten auf die beiden Koppelprodukte abgeleitet.
Die EnBW Energie Baden-Württemberg AG (EnBW) plant am Kraftwerksstandort Altbach/Deizisau, Industriestraße 11, 73776 Altbach, infolge des beschlossenen Kohleausstiegs die Errichtung und den Betrieb eines erdgasbefeuerten Gas- und Dampfturbinenkraftwerks (GuD-Kraftwerk, Bezeichnung: HKW 3) zur Erzeugung von Strom und Fernwärme in Kraft-Wärme-Kopplung sowie eine mit Erdgas befeuerte Heißwasserkesselanlage (HWKA) bestehend aus drei Heißwasserkesseln (Projektname: „Fuel-Switch Altbach“). Ziel des Projekts ist es, die Fernwärmeversorgung CO2-ärmer und zukunftssicher zu gestalten sowie weiterhin zur Netzstabilität beizutragen. Die Inbetriebnahme ist für 2026 vorgesehen. Das GuD-Kraftwerk hat eine Feuerungswärmeleistung (FWL) von max. 1.140 MW und wird primär mit Erdgas der öffentlichen Gasversorgung betrieben, wobei es bereits perspektivisch für die Mitverbrennung von Wasserstoff ausgelegt ist. Die Heißwasserkesselanlage hat eine FWL von insgesamt 135 MW (je 45 MW) und wird ebenfalls primär mit Erdgas der öffentlichen Gasversorgung betrieben.
Das Projekt "Heissentfluorierung von reduzierenden Gasen mit Absorbern auf Kalkbasis" wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Clausthal, Institut für Allgemeine Metallurgie.In der Industrie, z.B. bei der Muellvergasung oder bei GuD-Kraftwerken, entsteht unter anderem Fluorwasserstoff (HF). Da HF extrem umweltschaedlich und giftig ist, muss es aus dem Gas entfernt werden. Im Gegensatz zu den konventionellen Nassgasreinigungen kann das Gas trocken bei moeglichst hohen Temperaturen gereinigt werden. Energieverluste infolge des Abkuehlens und Wiederaufheizens koennen vermieden und so der Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte erhoeht werden. Zudem entfaellt die Aufbereitung der anfallenden Abwaesser bei der Nassgasreinigung. Die Entwicklung derartiger Verfahren ist Gegenstand dieses Projektes.
Die wichtigsten Fakten Die durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugte Strommenge ist bis 2017 fast kontinuierlich gestiegen. Der Rückgang der KWK-Stromerzeugung zwischen 2017 und 2018 liegt an der Änderung der Energiestatistik: Seit 2018 werden KWK-Anlagen genauer erfasst. Im KWK-Gesetz ist festgeschrieben, dass im Jahr 2025 durch KWK 120 Terawattstunden ( TWh ) Strom erzeugt werden sollten. Das Ziel von 110 TWh für das Jahr 2020 wurde mit 112 TWh erreicht. Welche Bedeutung hat der Indikator? Bei der Stromerzeugung entsteht üblicherweise auch Wärme, die in konventionellen Kraftwerken in der Regel ungenutzt bleibt. Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird diese verwendet. KWK-Systeme haben somit einen deutlich höheren Brennstoffausnutzungsgrad im gekoppelten Betrieb. Sie nutzen einen deutlich größeren Teil der in den Brennstoffen enthaltenen Energie als herkömmliche Systeme. Im Vergleich zu einer Anlage auf dem neuesten Stand der Technik, die Strom und Wärme separat erzeugt, sind bis zu 20 % Einsparungen an Primärenergie möglich. Verringert sich der Energiebedarf, sinken auch die mit der Energiebereitstellung und -wandlung verbundenen Umweltbelastungen. Beispielsweise lässt sich der Ausstoß von Treibhausgasen verringern, wenn verstärkt auf KWK gesetzt wird. Auch der Bedarf an Energieträgern nimmt ab. Der Einsatz von KWK kann so zu einer ressourcensparenden Wirtschaftsweise beitragen. Wie ist die Entwicklung zu bewerten? Die Stromerzeugung aus Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung hat sich positiv entwickelt: Die erzeugte Elektrizität stieg von 78 TWh im Jahr 2003 auf 103 TWh im Jahr 2023. Dieser Zuwachs wurde vor allem durch den Ausbau der Nutzung von Biomasse zur Energieerzeugung sowie durch den Zubau der Erdgas-KWK getragen. Der Rückgang von 2017 auf 2018 ist im Wesentlichen auf eine verbesserte energiestatistische Erfassung der KWK-Anlagen ab 2018 zurückzuführen (für weitere Informationen siehe Gores, Klumpp 2018 ). Der moderate Rückgang seit 2018 bis 2020 um etwa 1,8 % auf 112 TWh spiegelt die reduzierte Nachfrage nach Strom in diesem Zeitraum wider. Der Rückgang basiert hauptsächlich auf der Stilllegung von KWK-Anlagen, die auf Basis von Stein- und Braunkohle betrieben wurden. Im gleichen Zeitraum ist die gesamte Nettostromerzeugung um 9,8 % zurückgegangen. Mit der Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes KWKG) zum 01.01.2016 wurde als Ziel festgeschrieben, dass im Jahr 2020 Strom im Umfang von 110 TWh und im Jahr 2025 120 TWh aus KWK-Anlagen erzeugt werden soll. Mit den Regelungen des neuen Gesetzes sollen die Rahmenbedingungen für KWK verbessert werden. Insgesamt zeigt das Gesetz positive Wirkungen. Die KWK-Stromerzeugung im Jahr 2020 lag 7 TWh über dem Zielwert für dieses Jahr. Wie wird der Indikator berechnet? Der Indikator basiert auf Daten des Statistischen Bundesamtes für öffentliche und industrielle Kraftwerke ( Monatsbericht über die Elektrizitätsversorgung sowie Fachserie 4, Reihe 6.4 ). Durch diese Erhebungen werden jedoch nicht alle Anlagen erfasst. Deshalb wurden Modelle entwickelt, um auch die Stromerzeugung durch weitere Anlagen einbeziehen zu können: In Gores et al. 2014 sowie Baten et al. 2014 werden die Modelle und Berechnungsverfahren näher beschrieben. Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel "Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)" sowie im Themen-Artikel „ Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im Energiesystem “ .
Kraft-Wärme-Kopplung ist die gleichzeitige Umwandlung von Energie in mechanische oder elektrische Energie und nutzbare Wärme innerhalb eines thermodynamischen Prozesses. Die parallel zur Stromerzeugung produzierte Wärme wird zur Beheizung und Warmwasserbereitung oder für Produktionsprozesse genutzt. Der Einsatz der KWK mindert den Energieeinsatz und daraus resultierende Kohlendioxid-Emissionen. KWK-Anlagen KWK-Anlagen unterscheiden sich in ihren Techniken, den eingesetzten Brennstoffen, hinsichtlich ihrer Leistung und bezüglich ihrer Versorgungsaufgaben. In den vergangenen Jahren wurde im Interesse der Energieeinsparung sowie des Umwelt- und Klimaschutzes durch verschiedene energiepoltische Instrumente (insbesondere KWKG und EEG) der Ausbau der KWK angereizt und unterstützt. Der wesentliche Indikator des KWK-Ausbaus ist die KWK-Nettostromerzeugung, dessen Entwicklung durch eine energiepolitische Zielstellung flankiert ist. Neben der KWK-Stromerzeugung ist auch die damit korrespondierende KWK-Nettowärmeerzeugung eine im Fokus stehende Größe. Auf die Veränderung dieser beiden wesentlichen KWK-Kenngrößen konzentrieren sich die nachfolgenden Darstellungen. KWK-Stromerzeugung Die KWK-Nettostromerzeugung – gezeigt werden hier die Daten unter Berücksichtigung des Eigenwärmebedarfs des Biogasanlagenfermenters – ist im Zeitraum von 2003 bis 2017 kontinuierlich gestiegen (siehe Abb. „KWK: Nettostromerzeugung nach Energieträgern“). Der Zuwachs ist insbesondere auf den verstärkten Einsatz von Biomasse sowie auf den Zubau und einer besseren Auslastung erdgasbasierter KWK-Anlagen zurückzuführen. Die auf Steinkohle- und Mineralölen basierende KWK-Stromerzeugung ist im Zeitverlauf dagegen zurückgegangen. Die Minderung im Jahr 2018 gegenüber 2017 ist im Wesentlichen die Folge einer verbesserten energiestatistischen Erfassung der KWK(-Anlagen) ab 2018. Der moderate Rückgang seit 2018 bis 2020 spiegelt die reduzierte Nachfrage nach Strom in diesem Zeitraum wider. Dieser basiert hauptsächlich auf der Stilllegung von KWK-Anlagen, welche mit Stein- oder Braunkohle betrieben wurden. Im gleichen Zeitraum ist die gesamte Nettostromerzeugung um rund 10 Prozent zurückgegangen. 2021 ist die KWK-Stromerzeugung um rund 3 Prozent gegenüber 2020 gestiegen. KWK-Wärmeerzeugung Die Abbildung „KWK: Nettowärmeerzeugung nach Energieträgern“) zeigt von 2003 bis 2021 mit einem fast kontinuierlichen Anstieg ein ähnliches Bild wie im Strombereich (unter Berücksichtigung des Eigenwärmebedarfs der Biogasanlagen). Die im Vergleich zur KWK-Nettostromerzeugung prozentual geringere Erhöhung der KWK-Nettowärmeerzeugung im Zeitverlauf bis zum Jahr 2017 ist die Folge der Errichtung zahlreicher Gas-und-Dampf (GuD)-Anlagen, die eine überdurchschnittlich hohe Stromkennzahl aufweisen. Zwischen den Jahren 2017 und 2018 wurde die Erfassungsmethodik auf eine bessere Datengrundlage gestellt. Der Rückgang seit 2018 korrespondiert mit der jeweiligen Verringerung der KWK-Stromerzeugung (siehe Abschnitt „KWK-Stromerzeugung). 2021 stieg die KWK-Wärmeerzeugung um rund 4 Prozent. Infolge der Einsparanstrengungen von Erdgas infolge des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine ist die KWK-Wärmeerzeugung 2022 um sieben Prozent und 2023 um fünf Prozent gegenüber dem jeweiligen Vorjahr gefallen. Ziel der Bundesregierung für die KWK-Stromerzeugung Bis zur Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes (KWKG) bezog sich das Ausbauziel der Politik auf die Gesamtnettostromerzeugung: Der KWK-Anteil an der gesamten Nettostromerzeugung sollte bis 2020 25 % betragen. Dieses wurde mit der Novellierung zum 1.1.2016 durch ein absolutes Mengenziel ersetzt. Die KWK-Nettostromerzeugung sollte demnach im Jahr 2020 mindestens 110 Terawattstunden und im Jahr 2025 mindestens 120 Terawattstunden betragen (§ 1 KWKG 2016) (siehe Abb. "KWK: Nettostromerzeugung nach Energieträgern" im ersten Abschnitt). Das Ziel für 2020 wurde nach vorläufigen Daten mit einer KWK-Nettostromerzeugung von 113 Terawattstunden erreicht.
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. Kraftwerkstandorte in Deutschland Die Bereitstellung von Strom aus konventionellen Energieträgern verteilt sich unterschiedlich über die gesamte Bundesrepublik. Das UBA stellt verschiedene Karten mit Informationen zu Kraftwerken in Deutschland zur Verfügung. In der Karte „Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland“ sind Kraftwerke der öffentlichen Stromversorgung und Industriekraftwerke mit einer elektrischen Bruttoleistung ab 100 MW verzeichnet. Basis ist die Datenbank „Kraftwerke in Deutschland“ . Weiterhin sind die Höchstspannungsleitungstrassen in den Spannungsebenen 380 Kilovolt (kV) und 220 kV eingetragen. In der Karte „ Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland “ 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 „Kraftwerke in Deutschland“ . Die Karte „Kraftwerke und Windleistung in Deutschland“ zeigt die installierte Windleistung pro Bundesland und die Kraftwerke ab 100 MW. Die Karte „Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland“ vermittelt ein Bild des Zusammenspiels von Photovoltaikleistung und fossilen Großkraftwerken. Aus der Karte "Kraftwerksleistung in Deutschland" werden bundeslandscharf die jeweiligen Kraftwerksleistungen ersichtlich. Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland, Stand Januar 2025. Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt Karte als pdf herunterladen Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland, Stand Januar 2025. Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland, Stand Januar 2025 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt Karte als PDF herunterladen Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland, Stand Januar 2025 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Kraftwerke und Windleistung in Deutschland Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Dezember 2024 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt Karte als pdf herunterladen Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Dezember 2024 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland Karte Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland, Stand Dezember 2024 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt Karte als pdf herunterladen Karte Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland, Stand Dezember 2024 Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Kraftwerksleistung in Deutschland Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2024 (Stand: Januar 2025) Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Quelle: Umweltbundesamt Karte als pdf herunterladen Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2024 (Stand: Januar 2025) Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf. Kraftwerke auf Basis konventioneller Energieträger 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. 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 Tab. „Braunkohlen-Kraftwerke in Deutschland gemäß Kohleausstiegsgesetz“ im letzten Abschnitt). Unabhängig davon übt der CO2 -Preis einen wesentlichen Einfluss auf die Rentabilität und insofern den Einsatz fossiler Kraftwerke aus. Braunkohlenkraftwerke : 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 und Lausitzer Revier sowie im Mitteldeutschen Raum. Steinkohlenkraftwerke: 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 Broschüre „Daten und Fakten zu Braun- und Steinkohle“ des Umweltbundesamtes.) Gaskraftwerke: 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. Kraftwerksleistung aus konventionellen Energieträgern ab 10 Megawatt nach Bundesländern Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Installierte elektrische Leistung von konventionellen Kraftwerken ab 10 Megawatt nach Energieträgern Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Tab: Braunkohlenkraftwerke in Deutschland gemäß Kohleausstiegsgesetz Quelle: UBA-Kraftwerksliste und BMWi Diagramm als PDF Kraftwerke auf Basis erneuerbarer Energien Im Jahr 2023 erreichte der Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland einen neuen Höchststand: In diesem Jahr wurden 18,5 Gigawatt (GW) an erneuerbarer Kraftwerkskapazität zugebaut. Dieser Zubau liegt 70 % höher als die vorherige Ausbauspitze aus dem Jahr 2011. Insgesamt stieg damit die Erzeugungskapazität erneuerbarer Kraftwerke auf 168,4 GW (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien“). Getragen wurde der Erneuerbaren-Zubau in den vergangenen vier Jahren vor allem von einem starken Ausbau der Photovoltaik (PV). Seit Anfang 2020 wurden mehr als 33 GW PV-Leistung zugebaut, davon mit 15,1 GW allein 45 % im Jahr 2023. Nach den Ausbaustarken Jahren 2011 und 2012 war der Photovoltaikausbau in den Folgejahren zunächst stark eingebrochen, seit etwa 10 Jahren wächst der Zubau aber kontinuierlich und übertraf im Jahr 2023 die Rekordjahre 2011 und 2012 deutlich. 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 bereits im August des Jahres 2024 erreicht. In den Folgejahren bis 2030 bleibt allerdings ein weiterer Zubau von jährlich etwa 20 GW zur Zielerreichung notwendig. Auch wenn das Ausbautempo bei Windenergie zuletzt wieder zulegt hat, sind die aktuelle zugebauten Anlagenleistungen weit von den hohen Zubauraten früherer Jahre entfernt. Im Jahr 2023 wurden 3,3 GW neue Windenergie-Leistung zugebaut (2022: 2,4 GW; 2021: 1,6 GW). In den Jahren 2014 bis 2017 waren es im Schnitt 5,5 GW. Insgesamt lag die am Ende des Jahres 2023 installierte Anlagenleistung von Windenergieanlagen an Land und auf See bei 69,5 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. 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. Weitere Informationen und Daten zu erneuerbaren Energien finden Sie auf der Themenseite „Erneuerbare Energien in Zahlen“ . Wirkungsgrade fossiler Kraftwerke Im Brutto-Wirkungsgrad 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 fossilen Kraftwerksparks“). Diese Entwicklung spiegelt nicht zuletzt die kontinuierliche Modernisierung des Kraftwerksparks und die damit verbundene Außerbetriebnahme alter Kraftwerke wider. 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. 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. Kohlendioxid-Emissionen Folgende Aussagen können zum Kohlendioxid-Ausstoß von Großkraftwerken für die Stromerzeugung getroffen werden: Braunkohlen : 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 103.153 kg Kilogramm Kohlendioxid pro Terajoule (kg CO 2 / TJ) war der Emissionsfaktor von Braunkohlen im Jahr 2023 höher als der der meisten anderen Energieträger. Steinkohlen : Der Kohlendioxid-Emissionsfaktor von Steinkohlenkraftwerken betrug im Jahr 2023 94.326 kg CO 2 / TJ. Erdgas : Erdgas-GuD-Anlagen haben mit derzeit 56.221 kg CO 2 / 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. Weitere Entwicklung des deutschen Kraftwerksparks Um die Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Kraftwerkskapazitäten notwendig. Um den Herausforderungen der Energiewende begegnen zu können, wird es außerdem einen zunehmenden Fokus auf Flexibilisierungsmaßnahmen geben. Dabei handelt es sich um einen Ausbau von Speichern (etwa Wasserkraft, elektro-chemische Speicher, thermische Speicher) sowie um den Ausbau der Strominfrastruktur (Netzausbau, Außenhandelskapazitäten) und Anreize zur Flexibilisierung des Stromverbrauchs.
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