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Zwischen internationalem Wettbewerb und Klimaschutz – die deutsche Industrie

Um die deutschen Klimaziele zu erreichen, müssen CO 2 -Emissionen drastisch sinken – auch in der Industrie. Gleichzeitig soll Produktion in Deutschland gehalten werden. Die deutschen industriellen CO 2 -Emissionen sind zwischen 2003 und 2017 gestiegen. Woran liegt das? Funktioniert die deutsche Klimapolitik nicht? Die hier zusammengefasste Dissertation zeigt, dass striktere Klimapolitik Industriebetriebe dazu bringen kann, ihre CO 2 -Emissionen zu senken – ohne negative Auswirkungen auf Wettbewerbsfähigkeit oder eine Verlagerung der Produktion ins Ausland. Die Emissionen sind gestiegen, weil die deutsche Industrie gewachsen ist und die deutsche Klimapolitik im Vergleich zum Rest der Europäischen Union in den letzten Jahren eher weniger konsequent geworden ist. Dies verlangt Anpassungen in der Klimapolitik. Auszug aus der Publikation "WISTA - Wirtschaft und Statistik", 4/2025 Autorin: Dr. Elisa Rottner

Verfahrensentwicklung zur klimaneutralen Produktion von Grundchemikalien mittels innovativer Membranverfahren am Beispiel von Alkalicarbonaten

Ressourceneffiziente Lösungen für den Insassenschutz in Leichtbauanwendungen, Teilvorhaben: Werkzeugentwicklung

Elektrolyseure zur Herstellung von Wasserstoff in Nordrhein-Westfalen

Dieser Datensatz enthält eine nicht abschließende Auflistung von Elektrolyseuren zur Herstellung von Wasserstoff innerhalb Nordrhein-Westfalens. Die Herstellung und Verfügbarkeit von Wasserstoff ist für zahlreiche Sektoren wie z.B. die Industrie oder die Energiewirtschaft Voraussetzung für die Erreichung der Klimaschutzziele in 2045.

Klimawirkung der energetischen Holznutzung

Strom und Wärme aus Holz kann nicht uneingeschränkt als erneuerbare Energie im Sinne der Pariser Klimaziele eingestuft werden. Das juristische Kurzgutachten untersucht, wie das geltende Recht die Klimawirkung der energetischen Holznutzung bewertet. Meist wird Holz nur dann als förderwürdig klassifiziert, wenn Nachhaltigkeits- und Treibhausgaseinsparungskriterien erfüllt sind. Das Gutachten übt insbesondere Kritik an der bestehenden Praxis in den Bereichen Bilanzierung, Emissionshandel und Verbraucherschutz. Das Gutachten analysiert den bestehenden Rechtsrahmen auf Inkonsistenzen, unterbreitet Vorschläge zur Harmonisierung und weist auf fehlende rechtliche Definitionen sowie Gesetzeslücken hin. Für die Einführung einer Wärme-Nachhaltigkeitsverordnung müsste erst eine gesetzliche Ermächtigungsgrundlage geschaffen werden.

Optimierung der Produktivität bei der Herstellung von Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen durch die Implementierung des Laserstrahlschweißens im Vakuum, Teilvorhaben: Anlagenentwicklung für das Laserstrahlschweißen mit lokalem Vakuum

Damit die Klimaziele der Bundesregierung erreicht werden, muss in den kommenden Jahren intensiv in die Erschließung und den Aufbau neuer Offshore-Windparks investiert werden. Um diese möglichst schnell und kostengünstig aufbauen zu können, bedarf es hochproduktiver Fertigungsprozesse. Die Schweißtechnik ist nach einer Studie des deutschen Verbandes für Schweißtechnik und verwandte Verfahren (DVS) aktuell der Flaschenhals bei der Herstellung von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA). Da die maximale Produktivität konventioneller Schweißverfahren wie dem Unterpulverschweißen erreicht ist, kann eine nennenswerte Produktivitätssteigerung nur durch echte Innovationen wie der Substitution der konventionellen Verfahren durch Hochleistungsverfahren wie dem Laserstrahlschweißen im Vakuum (LaVa) erreicht werden. Ziel des Vorhabens ist ein ganzheitlicher Anlagenentwurf zur Implementierung des Verfahrens in der Herstellung von OWEA, konkret am Beispiel von Monopiles. Um LaVa in der Fertigung von Monopiles einsetzen zu können, müssen diverse Herausforderungen bewältigt werden.

Lebenszyklusbilanzierung in frühen Bauphasen zur Analyse von Umweltauswirkungen, Teilvorhaben: Einbindung von Nutzer*innen und Stakeholdern

Im Vorhaben wird ein praxisgerechtes Berechnungswerkzeug zur Lebenszyklusanalyse von Gebäuden für die frühen Planungsphasen entwickelt, das die Entscheidungsfindung für klimaverträgliche Lösungen erleichtert. Dafür werden umfangreiche Kataloge mit Beispielgebäuden, Konstruktionen und Anlagentechniken erarbeitet. Bereits existierende Berechnungsverfahren zur Bilanzierung von Neubauten werden für die Anwendung von energetischer Modernisierung weiterentwickelt. Ergänzend wird ein Schätzverfahren erarbeitet, das eine Skalierung der Beispielgebäude auf den konkreten Anwendungsfall erlaubt. Bestehende Klassifizierungen für Gebäude im Lebenszyklus werden vor dem Hintergrund der Klimaschutzziele mit dem Tool getestet. Nutzer*innen und Stakeholdern werden durchgehen bei der Entwicklung des Tools eingebunden. Die Kataloge der Beispielgebäude, der Konstruktionen und der Anlagenvarianten werden als OpenData zur Verfügung gestellt. Eine zielgruppengerechte Kommunikation trägt die Projektergebnisse in die Breite und fördert die Verwendung des Werkzeuges in der Praxis. Ziel des Teilvorhabens ist es insbesondere die Nutzerfreundlichkeit und die Akzeptanz des im Projekt entwickelten Web-Tools bei Architekt*innen, Energieberater*innen, Bestandshalter*innen und der interessierten Bauherrschaft sicherzustellen.

Veredelung von Nassgrünland-Biomasse zu Plattformchemikalien, Verpackungen, Faserguss und Papier, Teilvorhaben 4: PEF-Verpackungen

EDELNASS fokussiert auf die stoffliche Verwertung von Aufwüchsen von wiedervernässten Moor-Grünland, welches heterogen in der Artenzusammensetzung ist und oft Bewirtschaftungseinschränkungen unterliegt (z.B. Erntezeitpunkt). Biomasse und ihre Standortparameter von 5 Moorstandorten in ganz Deutschland werden analysiert und hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in 2 Verwertungsverfahren untersucht, getestet und bewertet: (i) Umwandlung in Bioraffinerien zu den biobasierten, hochwertigen Basischemikalien HMF und Furfural und der Optimierung der Verfahren an der Universität Hohenheim. Ebenso wird Lignin als weiteres Produkt hergestellt. Das HMF kann zur Herstellung des recyclebaren, biobasierten Hochleistungskunststoff PEF weiterverarbeitet werden, woraus die Hochschule Albstadt-Sigmaringen nachhaltige Verpackungslösungen entwickelt, (ii) Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie stellt zusammen mit seinen Partnern Faserstoffe aus der Biomasse her und verarbeiten diese weiter zu Papieren und Fasergussformteilen. Kopplungspotentiale von Stoffströmen der Rohstofffraktionen zwischen den Verfahren untersucht, indem Zwischen- und Nebenprodukte der Verfahren in die jeweils anderen Prozesse eingespeist werden. Ziel der Untersuchungen ist es, neue Wertschöpfungsketten auf der Grundlage von Nasswiesen-Bewirtschaftung zu entwickeln, die eine produktive Nutzung von Nassgrünland mit dem Erreichen von Naturschutz- und Klimaschutzzielen verbindet. Für eine zukünftige Honorierung von Ökosystemdienstleistungen vernässter Moore werden Datengrundlagen erstellt: CO2-Bilanz der Verfahren und möglicher Produkte (inkl. bodenbürtiger Emissionen), Entwicklung von Artenvielfalt und Wasserqualität. Die Kosten von der Rohstoffbereitstellung bis zum Endprodukt werden analysiert, um geeignete Betriebsmodelle für die einzelnen Verfahren abzuleiten und beispielhaft in Moorregionen zu projektieren.

Geothermie für die Wärmewende: Flankierung des Rollouts der Mitteltiefen Geothermie in Deutschland, Teilvorhaben: Verifizierung von Bewertungskriterien nach dem PlayType Konzept, Explorationsseismik und Wissenstransfer über das GeotIS

Das hier skizzierte Projekt WarmUP zielt auf den Roll-Out der mitteltiefen, hydrothermalen Geothermie (Fördertemperaturen von ca. 40 bis 70 Grad C in Tiefen von 500 bis etwa 2.000 m) im Bereich der Wärmenutzung. Mittelfristiges Ziel ist der Ausbau von heute 1,4 TWh/a auf 10 TWh/a in 2030. Zusammen mit dem Projekt WärmeGut, mit dem das Potenzial der oberflächennahen Geothermie gehoben werden soll, wurde von BGR und LIAG im Austausch mit den Plänen des BMWK die 'Nationale Erdwärmestrategie' skizziert. Die Strategie zeigt auf, wie und in welchem Umfang Geothermie für eine nachhaltige, preisstabile, versorgungssichere Abdeckung des Wärmebedarfs in Deutschland umgesetzt werden kann. Für den Bereich der mitteltiefen Geothermie ist eine deutschlandweite Anschubhilfe für Explorationstätigkeiten zur Umsetzung von hydrothermalen Projekten mit hohen Erfolgsaussichten vorgesehen. Eine bundesweite durch Fördermittel unterstützte Explorationskampagne hilft, einerseits die deutsche Wirtschaft im Technologiesektor Energierohstoffe zu unterstützen und gleichzeitig Klimaschutzziele zu erreichen, indem die Geothermie gezielt als Erneuerbare Energie für den Wärmesektor unterstützt wird. Diese bundesweite Explorationskampagne sollte daher nach wissenschaftlich validen Kriterien erfolgen. Geförderte Explorationsstandorte sollten möglichst günstige Voraussetzungen bieten, und zwar geologisch als auch infrastrukturell aussichtsreiche Voraussetzungen. Derzeit fehlt ein Kriterienkatalog, nach dem Explorationsstandorte ausgewählt und bewertet werden können. Dieser Kriterienkatalog sollte praxistauglich sein und sowohl den Untertage- wie Übertage-Bereich abdecken, damit Geologie und Infrastruktur eines Standorts bewertet werden können.

Untersuchung effizienter Einbindungsmöglichkeiten von Hochtemperaturwärmepumpen in Bestandsfernwärmenetze mit Vorlauftemperaturen von typischerweise über 120 Grad Celsius

Zur Erreichung der Klimaziele 2045 der Bundesregierung und der damit verbundenen weitreichenden Dekarbonisierung der Wärmeversorgung spielt die Fernwärmeversorgung eine Schlüsselrolle. Vor dem Hintergrund der Emissionsvermeidung und der gleichzeitigen Steigerung der Versorgungssicherheit der Wärmeversorgung sollen im Forschungsvorhaben HeatSHIFT effiziente Einbindungsmöglichkeiten von Hochtemperaturwärmepumpen in Fernwärmenetze untersucht werden. Der Fokus der Analysen liegt dabei auf Bestandsfernwärmenetzen mit hohen Vorlauftemperaturen von 120 Grad Celsius und höher. Kernziel des Projektes ist die systematische Untersuchung und technische sowie wirtschaftliche Bewertung des Einsatzes der Hochtemperaturwärmepumpen mittels Prozesssimulation unter Berücksichtigung unterschiedlicher Wärmequellen und verschiedener Hochtemperaturwärmepumpentechnologien. Dazu werden auf Basis der Daten der beteiligten Partner realitätsnahe Prozesssimulationsmodelle von Hochtemperaturwärmepumpen sowie von KWK-Kraftwerken (insbesondere Biomasse- und Müllheizkraftwerke) erstellt und kombiniert. Auf Basis der validierten Prozesssimulationsmodelle erfolgt eine Optimierung der Einbindung der Hochtemperaturwärmepumpen sowie eine Bewertung der Wirtschaftlichkeit. Zudem soll ein vereinfachtes Tool zur Erstauslegung des Hochtemperaturwärmepumpeneinsatzes für Fernwärmeversorger erstellt werden.

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