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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>

Untersuchungen zur Verwendung von Abfaellen aus Entschwefelungsanlagen von Steinkohlekraftwerken auf dem Bindemittel- und Baustoffsektor

Zielsetzung: Verwertung der anfallenden Abfallprodukte a) als Zusatz- oder Zuschlagmittel fuer Baustoffe, b) zur gefahrlosen Lagerung auf Deponien. Vorgehensweise: a) Charakterisierung der Abfaelle (chemisch, physikalisch, Mineralanalyse, thermisches Verhalten), b) Herstellung unterschiedlicher Mischungen und Verwendung von Zementen (Variation der Parameter wie W/Z-Wert, Kornaufbau usw.), c) Untersuchungsmethoden: in Anlehnung an bestehende entsprechende DIN-Normen, noetigenfalls Entwicklung neuer Pruefmethoden.

Forschung 'Klimarechner - Abfallwirtschaft': Entwicklung eines Berechnungssystems für Treibhausgase verschiedener abfallwirtschaftlicher Prozesse

Abfallwirtschaftliche Verwertungs- und Beseitigungsverfahren führen zur Freisetzung unterschiedlicher Mengen an Treibhausgasemissionen. Hingegen lassen sich durch die Rückgewinnung von Sekundärmaterialien sowie über die Erzeugung und Abgabe von Strom und Wärme Treibhausgasemissionen vermeiden. Unter der Leitung von Herrn Dr. Wünsch wird gemeinsam mit den Bachelor- und Masterstudenten des Studienganges Abfallwirtschaft und Altlasten ein excelbasiertes Berechnungssystem zur Ermittlung der Treibhausgasbilanzen der folgenden Verwertungs- und Beseitigungsverfahren entwickelt: -Deponierung, -mechanische Aufbereitung, -mechanisch-biologische Stabilisierung, -mechanisch-physikalische Stabilisierung, -mechanisch-biologische (aerobe) Aufbereitung, -mechanisch-biologische (anaerobe) Aufbereitung, -Müllverbrennung, -Verbrennung in Ersatzbrennstoff-kraftwerken, -Verbrennung in Braun- und Steinkohlekraftwerken, -Verbrennung in Zementwerken. Dabei ist es möglich den Abfalloutput eines Verfahrens als Input eines anderen Verfahrens zuzuweisen und somit eine Bilanz um komplette Verwertungs- bzw. Beseitigungsketten zu erstellen. Ziel ist es, eine Berechnungsoberfläche zu entwickeln, die es zum einen ermöglicht, mit der Angabe weniger Daten, wie bspw. der erzeugten Abfallmengen Treibhausgasbilanzen zu ermitteln. Zum anderen soll es aber auch möglich sein sämtliche Parameter, wie bspw. Abfallzusammensetzungen, Treibhausgasemissions- und -substitutionsfaktoren sowie spezifische Daten zu den aufgeführten Verfahren, den Bedingungen des Nutzers anzupassen. Die Ergebnisse lassen sich bezogen auf die Art der freigesetzten und vermiedenen Treibhausgasemissionen darstellen (siehe folgende Grafik), als auch bezogen auf die genutzten Verwertungs- und Beseitigungsverfahren. Aktuell wird daran gearbeitet, automatisch Sankeydiagramme zu erzeugen, welche die verschiedenen Stoff-, Energie und Emissionsflüsse der Einzelverfahren und der kombinierten Verwertungs- und Beseitigungsketten übersichtlich darstellen.

HGHH (Hamburg Green Hydrogen Hub) - Bau eines 100-MW-Elektrolyseurs am Standort Hamburg-Moorburg zur Erzeugung von grünem Wasserstoff, verbunden mit der Installation einer Trailerstation für den Transport von grünem Wasserstoff

STARK TRANSFORMATION WILHELMSHAVEN (TRANSFORMATION-WHV) - Teilprojekt: Nachhaltige Wasserstoffwirtschaft

STARK TRANSFORMATION WILHELMSHAVEN - Teilprojekt: Forschungs- und Transferverbund

Oekologische Bewertung des zur Verfuellung im Kalkbergbau Gerstheim vorgesehenen Materials

Zu begutachten war das Eluat der zur Verfuellung der Hohlraeume im Kalkbergwerk Gerstheim vorgesehenen Wirbelschichtasche des Steinkohlekraftwerkes Roemerbruecke. Dabei wurde von der unguenstigen Bedingung ausgegangen, dass Wasser in die bisher ueberwiegend trockenen Kalkbergwerkstollen eindringt und das angereicherte Eluat das Grundwasser kontaminiert.

RWE Eemshaven Holding II B.V. - Erhöhung des Anteil an Biomasse im Kraftwerk

Die RWE Eemshaven Holding II B.V. betreibt in Eemshaven ein Steinkohlekraftwerk. Zur Erreichung der Klimaschutzziele nach dem niederländischen Klimaschutzgesetz für den Bereich Produktion von Strom und Wärme strebt die RWE die Nutzung der RWE Strategie "Biobased Energy, Carbon Capture, Utilisation & Storage (BECCUS)" an. Vorhabenziel ist die Erhöhung der Einsatzmenge an Biomasse und die Abscheidung von CO2. Die Menge der eingesetzten Biomasse (Primärbrennstoff und Abfälle) soll von derzeit 1,6 Mio Tonnen/Jahr auf 5 - 6 Mio Tonnen/Jahr (Heizwertabhängig) erhöht werden. Auf Steinkohle wird dann ab 2030 vollständig verzichtet. Das abgeschiedene CO2 aus der Verbrennung wird behandelt und per Schiff oder Pipeline abtransportiert. Die Nutzung und unterirdische Lagerung von CO2, d.h. der Teil "Utilisation & Storage" ist nicht Bestandteil des hier geplanten Projektes.

Untersuchung der Krankheitslast in Deutschland durch Kohlekraftwerke

Im Rahmen des Projekts „Untersuchung der Krankheitslast in Deutschland durch Kohlekraftwerke“ (offizieller Titel „Erfassung potentiell gesundheitsförderlicher Effekte durch die Reduktion der Kohlefeuerung zur Energiegewinnung“) (Laufzeit 2018-2022) wurde für das Jahr 2015 die Krankheitslast in der deutschen Bevölkerung quantifiziert, welche auf die Luftschadstoffemissionen von Kohlekraftwerken in Deutschland zurückgeführt werden kann. Neben der Betrachtung von deutschen Kohlekraftwerken insgesamt wurden auch nach Stein- und Braunkohlekraftwerken differenzierte Analysen durchgeführt. Es zeigte sich, dass Braunkohlekraftwerke, im Vergleich mit Steinkohlekraftwerken, zu einer höheren Krankheitslast in der deutschen Bevölkerung beigetragen haben. Ein Ausstieg aus der Nutzung fossiler Brennstoffe kann durch den Wegfall entsprechender Schadstoffemissionen zur Verbesserung der Gesundheit beitragen und unterstützt Deutschland bei die Zielerreichung auf dem Pfad der europäischen Zero Pollution Ambition. Veröffentlicht in Texte | 83/2024.

Untersuchung der Krankheitslast in Deutschland durch Kohlekraftwerke

Im Rahmen des Projekts „Untersuchung der Krankheitslast in Deutschland durch Kohlekraftwerke“ (offizieller Titel „Erfassung potentiell gesundheitsförderlicher Effekte durch die Reduktion der Kohlefeuerung zur Energiegewinnung“) (Laufzeit 2018-2022) wurde für das Jahr 2015 die Krankheitslast in der deutschen Bevölkerung quantifiziert, welche auf die Luftschadstoffemissionen von Kohlekraftwerken in Deutschland zurückgeführt werden kann. Neben der Betrachtung von deutschen Kohlekraftwerken insgesamt wurden auch nach Stein- und Braunkohlekraftwerken differenzierte Analysen durchgeführt. Es zeigte sich, dass Braunkohlekraftwerke, im Vergleich mit Steinkohlekraftwerken, zu einer höheren Krankheitslast in der deutschen Bevölkerung beigetragen haben. Ein Ausstieg aus der Nutzung fossiler Brennstoffe kann durch den Wegfall entsprechender Schadstoffemissionen zur Verbesserung der Gesundheit beitragen und unterstützt Deutschland bei die Zielerreichung auf dem Pfad der europäischen Zero Pollution Ambition.

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