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s/greenhousegas mitigation/greenhouse gas mitigation/gi

Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger

<p>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.</p><p>Kraftwerkstandorte in Deutschland</p><p>Die Bereitstellung von Strom aus konventionellen Energieträgern verteilt sich unterschiedlich über die gesamte Bundesrepublik. Das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ stellt verschiedene Karten mit Informationen zu Kraftwerken in Deutschland zur Verfügung.</p><p>Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland, Stand August 2025.<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland, Stand August 2025<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Juni 2025<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Karte Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland, Stand Juni 2025<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland 2024 (Stand: Januar 2025)<br>Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.<p>Kraftwerke auf Basis konventioneller Energieträger</p><p>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.</p><p></p><p>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 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CO2#alphabar">CO2</a>⁠-Preis einen wesentlichen Einfluss auf die Rentabilität und insofern den Einsatz fossiler Kraftwerke aus.</p><p>Kraftwerke auf Basis erneuerbarer Energien</p><p>Im Jahr 2024 erreichte der Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland einen neuen Höchststand: In diesem Jahr wurden über 20 Gigawatt (GW) an erneuerbarer Kraftwerkskapazität zugebaut. Dieser Zubau liegt damit nochmals höher als die vorherige Ausbaurekord aus dem Jahr 2023. Insgesamt stieg damit die Erzeugungskapazität erneuerbarer Kraftwerke auf 188,8 GW. (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien“)</p><p>Getragen wurde der Erneuerbaren-Zubau in den vergangenen Jahren vor allem von einem starken Ausbau der<strong>Photovoltaik</strong>(PV). Seit Anfang 2020 wurden mehr als 50 GW PV-Leistung zugebaut, damit hat sich die installierte Leistung in den letzten fünf Jahren verdoppelt. Mit einem Zubau von über 16,7 GW wurde im Jahr 2024 darüber hinaus ein neuer Zubaurekord erreicht. Nach den Ausbaustarken Jahren 2011 und 2012 war der Photovoltaikausbau zunächst stark eingebrochen, seit etwa 10 Jahren wächst der Zubau aber kontinuierlich mit einer deutlichen Beschleunigung innerhalb der letzten fünf Jahre. 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 deutlich übertroffen. In den Folgejahren bis 2030 bleibt allerdings ein weiterer Zubau von jährlich fast 20 GW zur Zielerreichung notwendig.</p><p>Auch wenn das Ausbautempo bei<strong>Windenergie</strong>zuletzt wieder zulegt hat, sind die aktuelle zugebauten Anlagenleistungen weit von den hohen Zubauraten früherer Jahre entfernt. Im Jahr 2024 wurden 3,4 GW neue Windenergie-Leistung zugebaut (2023: 3,3 GW; 2021: 2,4 GW). In den Jahren 2014 bis 2017 waren es im Schnitt allerdings 5,5 GW. Insgesamt lag die am Ende des Jahres 2023 installierte Anlagenleistung von Windenergieanlagen an Land und auf See bei 72,8 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.</p><p>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.</p><p>Weitere Informationen und Daten zu erneuerbaren Energien finden Sie auf der<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen">Themenseite „Erneuerbare Energien in Zahlen“</a>.</p><p>Wirkungsgrade fossiler Kraftwerke</p><p>Im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Brutto-Wirkungsgrad#alphabar">Brutto-Wirkungsgrad</a>⁠ 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.</p><p>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.</p><p>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.</p><p>Kohlendioxid-Emissionen</p><p>Folgende Aussagen können zum Kohlendioxid-Ausstoß von Großkraftwerken für die Stromerzeugung getroffen werden:</p><p>Weitere Entwicklung des deutschen Kraftwerksparks</p><p>Um die Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Kraftwerkskapazitäten notwendig.</p><p>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.</p>

Kohlenstoffreichen Böden in Niedersachsen 1: 50 000 mit Bedeutung für den Klimaschutz ohne versiegelte Flächen

Die Karte der kohlenstoffreichen Böden mit Bedeutung für den Klimaschutz beinhaltet Standorte mit einem besonderen Schutzbedarf („Erhalt“) oder Standorte mit einem Potenzial zur Minderung der Treibhausgas-Emissionen („Entwicklung“). Die relevanten Einheiten der BK50 wurden zu prägnanten Kategorien zusammengefasst: Hochmoor, Niedermoor, Moorgley, Organomarsch mit Niedermoorauflage, Sanddeckkultur sowie Böden mit flach überlagerten Torfen. Zusätzlich wurden die Flächen mit über 30 % Versieglung und kohlenstoffreiche Böden mit wenig Bedeutung für den Klimaschutz entfernt.

Entwicklung eines Modells zur Bewertung von THG-Minderungsmaßnahmen in der Landwirtschaft (E-MoLL)

Im Forschungsprojekt „E-MoLL“ wurde die Treibhausgasminderung von 28 landwirtschaftlichen  Klimaschutzmaßnahmen berechnet und anhand von Szenarien und Maßnahmenkombinationen das Treibhausgasminderungspotenzial in der Landwirtschaft abgeschätzt. Zusätzlich wurden Umweltwirkungen wie die Freisetzung von Luftschadstoffen, die Änderung des Nitrat-Auswaschungspotenzials und die Auswirkungen auf ⁠ Treibhausgas ⁠-Emissionen in anderen Sektoren ermittelt. Für einzelne Maßnahmen wurden Minderungskosten abgeschätzt und Treibhausgasvermeidungskosten berechnet. Für den Bereich mobile und stationäre Feuerungsanlagen wurde ein Bottom-Up-Modell entwickelt mit dem künftig die Auswirkungen von landwirtschaftlichen Klimaschutzmaßnahmen auf den Energieverbrauch abgebildet und Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz quantifiziert werden können. Veröffentlicht in Texte | 111/2025.

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.

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.

Kommunales Informationssystem Holzbau - Modell zur Quantifizierung und Darstellung von Treibhausgas-Einsparpotenzialen durch stoffliche Holzverwendung in Kommunen

Die Bundesregierung hat hohe Ziele für den Klimaschutz bis 2045 beschlossen. Der Gebäudebestand verursacht etwa 30% aller Treibhausgase und soll daher bis 2045 klimaneutral werden. Aufgrund der langjährigen Nutzungsdauer der Gebäude stellen sich Effekte nur langsam ein und deshalb müssen Anpassungen ab sofort in die Planungsprozesse eingespeist werden. Die Umsetzung von Klimaschutzstrategien und Klimaschutzmaßnahmen auf kommunaler Ebene im Gebäudebestand muss zukünftig in enger Abstimmung mit den Zielen der kommunalen Bauleitplanung erfolgen. Dies stellt die Kommunen vor große Herausforderungen. Das hier dargestellte Klimaschutzprojekt 'Kommunales Informationssystem Holzbau (Holzbau-KIS)' hat als Ziel, das Potenzial einer stofflichen Nutzung von Holzprodukten im Bauwesen als zusätzliche Klimaschutzmaßnahme für Kommunen darzustellen und praktisch handhabbar zu machen. In verschiedenen Szenarien werden realisierbare Potenziale für THG-Einsparungen durch Bauen und Sanieren mit Holz projiziert. Bereits existierende Ansätze für Neubau und Sanierung sollen um weitere Szenarien ergänzt und auf ausgewählte Nichtwohngebäude ausgeweitet werden. Die Ergebnisse zeigen sowohl die Kohlenstoffspeicherung im Holzwerkstoff als auch das Substitutionspotenzial durch den Ersatz von Bauteilen in mineralischer Bauweise durch Holzkonstruktionen. Das Holzbau-KIS soll ein praxisnahes, webbasiertes Planungs- und Kommunikationstool werden, das es den Kommunen in Selbstverwaltung ermöglicht, die THG-Einsparungen durch den Einsatz von Holz als Baumaterial in kommunale Klimaschutzkonzepte zu integrieren. Das Teilvorhaben der RUB befasst sich mit der methodischen Erweiterung und der fachlichen thematischen Ergänzung der bestehenden Konzepte für die drei kommunalen Pilotanwendungen. Außerdem soll die Erstellung eines Transferkonzepts zur Übertragung auf weitere Kommunen begleitet werden und bspw. methodische, aber auch organisatorische Aspekte eines Betriebs des Tools bei einer Kommune beleuchten.

Kommunales Informationssystem Holzbau - Modell zur Quantifizierung und Darstellung von Treibhausgas-Einsparpotenzialen durch stoffliche Holzverwendung in Kommunen, Teilvorhaben 1: Methodische Entwicklung

Die Bundesregierung hat hohe Ziele für den Klimaschutz bis 2045 beschlossen. Der Gebäudebestand verursacht etwa 30% aller Treibhausgase und soll daher bis 2045 klimaneutral werden. Aufgrund der langjährigen Nutzungsdauer der Gebäude stellen sich Effekte nur langsam ein und deshalb müssen Anpassungen ab sofort in die Planungsprozesse eingespeist werden. Die Umsetzung von Klimaschutzstrategien und Klimaschutzmaßnahmen auf kommunaler Ebene im Gebäudebestand muss zukünftig in enger Abstimmung mit den Zielen der kommunalen Bauleitplanung erfolgen. Dies stellt die Kommunen vor große Herausforderungen. Das hier dargestellte Klimaschutzprojekt 'Kommunales Informationssystem Holzbau (Holzbau-KIS)' hat als Ziel, das Potenzial einer stofflichen Nutzung von Holzprodukten im Bauwesen als zusätzliche Klimaschutzmaßnahme für Kommunen darzustellen und praktisch handhabbar zu machen. In verschiedenen Szenarien werden realisierbare Potenziale für THG-Einsparungen durch Bauen und Sanieren mit Holz projiziert. Bereits existierende Ansätze für Neubau und Sanierung sollen um weitere Szenarien ergänzt und auf ausgewählte Nichtwohngebäude ausgeweitet werden. Die Ergebnisse zeigen sowohl die Kohlenstoffspeicherung im Holzwerkstoff als auch das Substitutionspotenzial durch den Ersatz von Bauteilen in mineralischer Bauweise durch Holzkonstruktionen. Das Holzbau-KIS soll ein praxisnahes, webbasiertes Planungs- und Kommunikationstool werden, das es den Kommunen in Selbstverwaltung ermöglicht, die THG-Einsparungen durch den Einsatz von Holz als Baumaterial in kommunale Klimaschutzkonzepte zu integrieren. Das Teilvorhaben der RUB befasst sich mit der methodischen Erweiterung und der fachlichen thematischen Ergänzung der bestehenden Konzepte für die drei kommunalen Pilotanwendungen. Außerdem soll die Erstellung eines Transferkonzepts zur Übertragung auf weitere Kommunen begleitet werden und bspw. methodische, aber auch organisatorische Aspekte eines Betriebs des Tools bei einer Kommune beleuchten.

Kartierung von Klimagasen mittels spektroskopischer Messung von reflektiertem Sonnenlicht

Urbane Emissionen von Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) machen einen Großteil der Treibhausgasemissionen weltweit aus. Deshalb sind Städte auch Vorreiter bei der Entwicklung von Emissionsreduktionsmaßnahmen zur Mitigation des Klimawandels. Solche Maßnahmen müssen durch räumlich und zeitlich hochaufgelöste, vollständige, verlässliche und verifizierte Informationen begleitet und in Bezug auf ihre Effizienz überprüft werden. Unter den Beobachtungsmethoden für Treibhausgase gibt es allerdings eine Lücke im Bereich der horizontalen, flächendeckenden Kartierung auf der Skala einiger Kilometer. Dort braucht es eine Technik, die die Empfindlichkeitslücke zwischen lokalen in-situ Messungen und regional-integrierenden Säulenmessungen durch Fernerkundungsmessungen füllt.Hier schlage ich vor, urbane Treibhausgasquellen mit einer innovativen und portablen Technik zu studieren, die die CO2 und CH4 Konzentrationsfelder flächendeckend kartieren kann und so die Beobachtungslücke erfasst. Die erste Studienregion ist der Großraum Los Angeles, wo sich die CO2 und CH4 Emissionen auf mehr als 100 MtCO2/a und 300 ktCH4/a belaufen, was die Region zu einer der größten, lokalisierten Quellen weltweit macht. Los Angeles wurde in der Vergangenheit vielfältig in Bezug auf seine Treibhausgasquellen untersucht, indem beispielsweise Inventarisierungen durchgeführt und durch atmosphärische Messungen bewertet wurden. Ein herausragendes Experiment läuft gerade im Rahmen des CLARS-FTS (California Laboratory for Atmospheric Remote Sensing - Fourier Transform Spectrometer) – ein Spektrometer, das auf Mt. Wilson stationiert ist und reflektiertes Sonnenlicht aus dem Los Angeles Stadtgebiet einfängt. Wir haben eine portable Variante dieses Instruments entwickelt und schlagen nun vor beide Instrumente gemeinsam mit kalifornischen Partnern bei einer Feldkampagne zu betreiben.Dabei ist es unser Ziel das neue portable Observatorium zu validieren und für zukünftige Langfristvorhaben zu empfehlen. Dazu wollen wir innovative Beobachtungsmuster wie die Definition von Zoom-Regionen oder die Verwendung von gekreuzten Lichtwegen ausprobieren, um die räumliche und zeitliche Auflösung zu optimieren. Zudem werden wir die Genauigkeiten verbessern, indem wir einen neuen Ansatz der Strahlungstransportmodellierung implementieren, der simultan mit der Gasbestimmung auch die Streuung an atmosphärischen Partikeln berücksichtigt. Für die Fallstudie Los Angeles werden wir die Variabilität und die Gradienten der CO2 und CH4 Konzentrationen auf ihre Konsistenz mit den Emissionsinventaren überprüfen und untersuchen, bis zu welchem Grad sich die Einflüsse des meteorologischen Transports, der regionalen Advektion, episodischer Ereignisse und der urbanen Biosphäre unterscheiden lassen.

Reiseunterstützung für die Binnenschifffahrt - Empfehlungen auf Basis präziser Verkehrs- und Strömungsprognosen

Mit dem Reiseunterstützungsassistent für die Binnenschifffahrt werden Informationen zu erwartbaren Ankunftszeiten und möglichen Abladetiefen sowie maximaler Durchfahrtshöhen auf Basis von Strömungs- und Verkehrsprognosen bereitgestellt. Das Projekt RUBIN zielt auf die Optimierung des Wasserstraßentransports hinsichtlich der Reisezeiten und des Transportvolumens ab. Dazu wird ein Reiseassistent entwickelt, der auf der Basis verfügbarer Wasserstraßen- und Verkehrsdaten der Wasserstraßenverwaltung Modelle und Verfahren integriert, die eine zuverlässige Prognose der Abladetiefe und Verkehrssituation über mehrere Tage ermöglichen. Aufgabenstellung und Ziel In der Binnenschifffahrt werden voraussichtliche Ankunftszeiten und optimale Ladungsmengen häufig auf der Basis von Erfahrungen und verteilten Informationsquellen abgeschätzt. Zwar geben Routenplaner Reisezeiten (EuRIS 2022) oder mögliche Abladetiefen (Heying 2023) an, sie basieren jedoch nur auf aktuellen bzw. statistischen Verkehrsdaten oder erheblich vereinfachten Methoden. Es besteht daher Innovationsbedarf in der Zusammenführung, Verarbeitung und Veredelung verfügbarer Daten zur Bereitstellung präziser Reiseinformationen. Mit diesen aufbereiteten Informationen sowie erweiterten Diensten der WSV soll der Wasserstraßentransport hinsichtlich der Reisezeiten und des Transportvolumens optimiert werden, indem die Nutzenden durch einen Reiseassistenten mit Angaben von zuverlässigen Reisezeiten und möglichen Abladetiefen Unterstützung erhalten. In dem vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) geförderten mFUND-Projekt RUBIN wird das Reiseassistenzsystem in einer Kooperation zwischen der Firma Alberding GmbH und der BAW, mit den assoziierten Partnern Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt (GDWS) und Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) sowie der Unterstützung durch Reedereien entwickelt und erprobt. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) RUBIN leistet einen Beitrag zur Umsetzung der im Masterplan Binnenschifffahrt genannten Handlungsfelder „Digitalisierung“ (Erweiterung der Wasserstraßeninformationen), „Stärkung der Binnenschifffahrt in der multimodalen Transportkette“ (präzisere Ankunftszeiten, optimiertes Transportvolumen) und „Verbesserung der Umweltfreundlichkeit“ (optimierte Fahrweise). Durch die Prognoseberechnung zu Befahrbarkeit und Verkehrsdichten wird in RUBIN ein in RIS COMEX (RIS COMEX 2023) definierter Level-2B-Dienst umgesetzt und unterstützt damit perspektivisch die Entwicklungen in der GDWS. Eine mithilfe von Verkehrsprognosen optimal ausgelastete Wasserstraßeninfrastruktur führt insgesamt zu einer Verringerung von Wartezeiten an Schleusen, zur Einsparung von Energie und damit zur Reduktion transportbedingter Schadstoff- und Treibhausgasemissionen. Die angestrebte Erhöhung des vergleichsweise umweltfreundlichen Binnenschiffstransports am Modal Split wird durch die verbesserte Reiseplanung mit RUBIN unterstützt. Volkswirtschaftlich essentielle Transportketten lassen sich mithilfe optimierter Binnenschiffstransporte sichern und ökologisch transformieren. Untersuchungsmethoden Im Gegensatz zu bereits verfügbaren Reiseassistenten verwendet RUBIN datenbasierte Prognoseberechnungen der Strömungsverhältnisse und der Verkehrslage für die Routen- und Reiseplanung in der Binnenschifffahrt. Hydrologische und verkehrliche Daten dienen als Eingangsgrößen für Modellrechnungen, die Prognosen über mehrere Tage ermöglichen. Hinsichtlich der Prognose der zukünftigen Strömungen während der Reise und entlang der geplanten Routen wird auf Ergebnisse des operationellen Abfluss- und Wasserstandsvorhersagesystems der BfG aufgebaut. Diese dienen als Eingang für ein instationäres zweidimensionales hydronumerisches Modell (DuMux), welches im operationellen Betrieb über mehrere Tage den Wasserstand und die Fließgeschwindigkeiten auf einem Pilotabschnitt des Rheins (deutsch-niederländische Grenze bis Speyer) simul

Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Potentiale für eine weitergehende Elektrifizierung (PowEr)

Aus Gründen der Energieeffizienz, Ressourcenschonung und Treibhausgas-Minderung zeichnet sich ab, dass die Verkehrsarten möglichst elektrifiziert werden sollten. Sofern das nicht möglich ist, muss der Endenergiebedarf durch andere Kraftstoffe gedeckt werden, die langfristig treibhausgasneutral her- und bereitgestellt werden müssen. Batterien wurden in den letzten Jahren deutlich leistungsfähiger (gravimetrische und volumetrische Energiedichte) und werden auch absehbar noch besser und günstiger. Zukünftig sollten dadurch weitere Verkehrsmodi batterieelektrisch betrieben werden können und andere noch umfassender als bisher. Dies ermöglicht geringere Bedarfe an anderen Endenergieträgern und einen geringeren Energiebedarf. Im Vorhaben sollen die jetzigen und insbesondere zukünftigen Möglichkeiten der Batterie-Technik in Anwendungen des Verkehrs detailliert untersucht werden. Die verkehrsträgerseitigen Anforderungen der jeweiligen charakteristischen Segmente der Verkehrsarten (z.B. Fähren, Binnenschiffe, Zweiräder, Linienbusse) an die Energieversorgung müssen dazu detailliert aufgeschlüsselt werden, um diese anschließend ggf. wieder clustern zu können. Welche Arten von Energiespeichern werden dafür benötigt bzw. jetzt schon entwickelt, welche Kostenentwicklungen sind zu erwarten? Batterietechnisch sind alle Ansätze zu identifizieren, die in den nächsten 2 bis 3 Dekaden aus heutiger Sicht relevant werden könnten. Die Beurteilung erstreckt sich auch auf die Risiken der Technik und die Kritikalität von Rohstoffen. Für die auch zukünftig nicht realistisch elektrifizierbaren Verkehrsträger wäre zu untersuchen, welche Energieträger (PtG-H2, PtG-Methan, PtL) und Antriebe dann, unter Berücksichtigung der Energieeffizienz, Ressourcen und THG-Minderung, als geeignete Alternative erscheinen. Diese Arbeiten sind die Grundlage für eine Abschätzung des zukünftigen Endenergie- und Primärenergiebedarfs im Verkehr, was in drei Szenarien ermittelt werden soll.

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