Das Umweltbundesamt berechnet jährlich für alle interessierten Nutzer Indikatoren, die die Klimaverträglichkeit der Stromerzeugung und die Entwicklung ab dem Jahr 1990 charakterisieren. Da gemäß internationalen Bilanzierungsvorgaben alle Emissionen der Stromerzeugung – also auch Stromhandelsüberschüsse - dem Land zuzurechnen sind, in dem sie entstehen, verringern sich die Emissionen des deutschen Strommix entsprechend dem Stromhandelssaldo, der von einem Exportüberschuss in den Vorjahren zu einem Importüberschuss im Jahr 2023 wechselt, der sich im Jahr 2024 fortsetzt. Der diese Bilanzgrenzen berücksichtigende Indikator „direkte CO 2 -Emissionen je Kilowattstunde Strom“ wird als „Emissionsfaktor für den deutschen Strommix“ bezeichnet. Veröffentlicht in Climate Change | 13/2025.
Beim Autokauf Elektroautos bevorzugen, auf geringen Energieverbrauch und CO2-Ausstoß achten Worauf Sie beim umweltbewussten Autokauf achten sollten Kaufen Sie einen Pkw mit geringem Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch und niedrigem CO 2 -Ausstoß – das Elektroauto ist hier die erste Wahl. Es muss nicht immer das eigene Auto sein: Vor allem Wenig-Fahrer können beim Carsharing viel Geld sparen. Gewusst wie Der größte Teil der Umweltbelastungen eines Autos wie Treibhausgase (CO 2 ), Schadstoffe (Stickstoffdioxide, Feinstaub) und Lärm entsteht beim Fahren. Aber bereits beim Kauf entscheiden Sie über den spezifischen Kraftstoffverbrauch ihres Autos und damit über die zukünftigen Umweltbelastungen und Tank- bzw. Energiekosten. Sparsames Auto wählen: Die CO 2 -Emissionen eines Autos und damit seine Klimawirksamkeit hängen direkt vom Kraftstoffverbrauch ab: Pro Kilowattstunde Strom werden rund 0,4 kg CO 2 (Deutscher Strommix), pro Liter Benzin rund 2,3 kg CO 2 und pro Liter Diesel rund 2,6 kg CO 2 freigesetzt. Auch die Kosten für das Tanken steigen linear mit dem Verbrauch. Mit Ihrer einmaligen Kaufentscheidung für ein bestimmtes Auto legen Sie in hohem Maße die Tank- bzw. Energiekosten und CO 2 -Emissionen für die gesamte langjährige Nutzungszeit fest. Es lohnt sich deshalb doppelt, ein Auto mit einem möglichst geringen Energieverbrauch zu wählen. Händler und Hersteller sind deshalb auch gesetzlich verpflichtet, den Kraftstoff- bzw. Stromverbrauch und die spezifischen CO 2 -Emissionen sowohl in der Werbung als auch im Autohaus anzugeben. Häufig weisen schon verschiedene Modellvarianten desselben Herstellers große Spannbreiten beim Energieverbrauch und CO 2 -Ausstoß auf. Elektroantrieb bevorzugen: Die klimaschonendste Antriebsvariante beim Autokauf ist das Elektroauto. Die CO 2 -Einsparungen während der Nutzung übersteigen die höheren Treibhausgasemissionen bei der Herstellung durch den zusätzlichen Aufwand für Batterien deutlich. Ein Vorteil des Elektroantriebs ist auch, dass lokal keine Schadstoffe durch Abgase emittiert werden. Zudem wird die Lärmbelastung reduziert. Bei Elektrofahrzeugen hängen die Emissionen bei der Fahrzeugherstellung und beim Betrieb (Abriebemissionen von Reifen) sowie das Gewicht des Fahrzeuges stark von der Größe bzw. Kapazität der verbauten Antriebsbatterie ab. Deshalb sollte die Antriebsbatterie bedarfsgerecht ausgewählt werden, auch um ein unnötiges Mitschleppen von zusätzlichem Gewicht zu vermeiden. Hierdurch können sowohl Emissionen als auch der Energieverbrauch des Fahrzeuges verringert werden. Wenn man sich nichtdestotrotz zum Kauf eines Verbrenner-Pkw entscheidet, sollte das Neufahrzeug bei einem Dieselantrieb mindestens die Euro 6d-TEMP Abgasnorm einhalten. Ein Otto-Pkw mit Direkteinspritzung muss mindestens die Euro 6c-Norm erfüllen. So wird sichergestellt, dass auch die Partikelemissionen des Otto-Direkteinspritzers gering sind. Auf dem Pkw-Label werden Neuwagen in sieben CO2-Effizienzklassen eingeteilt: von „A“ (grün, beste) bis „G“ (rot, schlechteste). Auf Pkw-Label achten: Wie klimafreundlich und kostengünstig ein Neuwagen im Betrieb ist, lässt sich einfach am Pkw-Label erkennen, mit dem jeder Neuwagen ausgezeichnet sein muss. Das Pkw-Label enthält Informationen zum Energieverbrauch und zum CO 2 -Ausstoß neuer Autos. Außerdem beinhaltet es Kostenrechnungen für die Kraftstoff-/Energie- und CO 2 -Kosten. Somit erhalten Verbraucherinnen und Verbraucher auch Informationen darüber, wie sich die CO 2 -Bepreisung fossiler Kraftstoffe bei den Kosten an der Tankstelle auswirken wird. Die Darstellung des Labels ist analog zum bekannten EU-Energielabel und stuft die Autos nach CO 2 -Klassen (A bis G bzw. dunkelgrün bis rot) ein (siehe Abbildung). Die Einstufung nach CO 2 -Klassen erfolgt in Abhängigkeit von der Antriebsart. Sparsam bei der Ausstattung sein: Klimaanlage , elektrische Fensterheber oder beheizbare Sitze und Heckscheiben sind heute oft Standard. Sie treiben aber auch den Energieverbrauch des Fahrzeugs in die Höhe. Die Klimaanlage ist dabei der größte Spritfresser: Sie erhöht beispielsweise den Verbrauch im Stadtverkehr um bis zu 30 %. Leider wird der Verbrauch durch die Nebenaggregate bei den normierten Verbrauchsangaben der Autohersteller nicht berücksichtigt. Verzichten Sie deshalb beim Kauf nach Möglichkeit auf solche verbrauchssteigernden Nebenaggregate bzw. verwenden Sie diese – insbesondere die Klimaanlage – sparsam. Carsharing nutzen: Oft geht es auch ohne eigenen Pkw. Insbesondere dann, wenn Sie Ihr Auto nicht täglich benötigen. Mit Carsharing können Sie zudem richtig viel Geld sparen. Wenn Sie nicht mehr als 10.000 bis 14.000 km pro Jahr fahren, ist Carsharing in der Regel kostengünstiger als ein eigenes Auto. Die hohen Fixkosten für Anschaffung und Versicherung entfallen. Außerdem müssen Sie sich nicht mehr um die Wartung des Fahrzeugs kümmern. Was Sie noch tun können: Steuern sparen: Je geringer der CO 2- Ausstoß, desto weniger zahlen Sie für ihre Kfz-Steuer. Ein Elektroauto ist sogar steuerbefreit. Sprit sparen: Beachten Sie unsere Tipps zum Sprit sparen . Umweltfreundlich mobil sein: Beachten Sie unsere Tipps zu Bus und Bahn fahren , zu Fahrrad und Radeln und zu Fahrgemeinschaften . Altauto-Entsorgung: Beachten Sie unsere Tipps zur Altautoentsorgung . Grünfläche vs.Carsharing Quelle: Umweltbundesamt Fahrzeug = "Stehzeug" Quelle: Umweltbundesamt Hintergrund Umweltsituation: Der Anteil des Verkehrs an den Treibhausgasemissionen in Deutschland ist seit 1990 von etwa 13 % auf 19,4 % im Jahr 2021 gestiegen. Das lag vor allem am stetig wachsenden Straßengüterverkehr und dem Motorisierten Individualverkehr. Technische Effizienzsteigerungen werden durch höhere Fahrleistungen und dem Trend zu größeren und schwereren Fahrzeugen aufgehoben. Mehr Informationen dazu finden Sie auf unserer Seite Emissionen des Verkehrs . Bezüglich Klimawirkung haben Elektrofahrzeuge die Nase vorn. Gemäß einer Studie im Auftrag des UBA sind im Jahr 2020 zugelassene Elektroautos um etwa 40% klimafreundlicher in ihrer Wirkung als Pkw mit Benzinmotor (UBA 2024). Bei einigen Umweltwirkungen wie die Auswirkungen auf Wasser (aquatische Eutrophierung) und Böden (Versauerung) ergeben sich für E‑Pkw aktuell noch Nachteile, die größtenteils auf die noch fossile Strombereitstellung zurückzuführen sind. Nach Umstellung auf ein erneuerbares Stromsystem liegt der E-Pkw bei allen untersuchten Umweltwirkungen vor Pkw mit Verbrennungsmotoren. Eine weitere Umweltbelastung stellt die Versiegelung und Zerschneidung von Flächen durch den Straßenverkehr dar. Damit wird der Lebensraum der Menschen massiv eingeschränkt sowie die Flora und Fauna stark beeinträchtigt. Gesetzeslage: Fossile Kraftstoffe unterliegen einem CO 2 -Preis, der im Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG) für die Jahre 2024 (45 Euro/ t CO 2 ) und 2025 (55 Euro/ t CO 2 ) festgelegt ist. Das neue Pkw-Label informiert Verbraucherinnen und Verbraucher beispielhaft darüber, wie sich die CO 2 -Bepreisung fossiler Kraftstoffe bei den Kosten an der Tankstelle auswirken kann. Darüber hinaus finden Sie umfassende Hinweise zu gesetzlichen Regelungen auf unserer Themenseite Pkw und leichte Nutzfahrzeuge . Marktbeobachtung: Der Marktanteil von Elektroautos bei Neuwagen nimmt seit dem Jahr 2020 deutlich zu (siehe Abbildung). Allerdings war im Jahr 2023 nur etwa jedes fünfte neue Auto ein Elektroauto. Weitere Marktbeobachtungen finden Sie auf unserer Themenseite Marktdaten: Mobilität . Weitere Informationen finden Sie auf unseren UBA-Themenseiten : Emissionen des Verkehrs Fahrleistungen, Verkehrsleistung und Modal Split Pkw und leichte Nutzfahrzeuge Marktdaten: Mobilität Quellen: UBA (2024): Analyse der Umweltbilanz von Kraftfahrzeugen mit alternativen Antrieben oder Kraftstoffen auf dem Weg zu einem treibhausgasneutralen Verkehr Neuzulassungen und Marktanteil von Pkw mit Elektro- oder Hybridantrieb Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Entwicklung der Pkw im Bestand nach Kraftstoffart Quelle: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur / Kraftfahrt-Bundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten
Die Papierindustrie setzte im Jahr 1990 knapp 49 Prozent Altpapier ein, 2015 74 Prozent und im Jahr 2023 rund 83 Prozent. Diese Steigerung senkte den Holz-, Wasser- und Primärenergieverbrauch pro Tonne Papier. Das Mehr an Papierkonsum relativierte jedoch den Effizienzgewinn. Zudem gefährden Verunreinigungen aus Druckfarben, Kleb- und Papierhilfsstoffen inzwischen das Altpapierrecycling. Vom Papier zum Altpapier Im Jahr 2023 wurden rechnerisch in Deutschland 175,6 Kilogramm (kg) Pappe, Papier und Karton pro Kopf verbraucht. Diese Zahl bezieht neben dem Verbrauch in den privaten Haushalten auch den gesamten Verbrauch an Papier in Wirtschaft, Medien und Verwaltungen mit ein. In privaten Haushalten beträgt die jährlich verbrauchte Papiermenge ca. 105 kg pro Kopf ( INTECUS GmbH ). Dies entspricht einem rechnerischen Gesamtverbrauch von 14,9 Millionen Tonnen (Mio. t). Im gleichen Jahr haben private und kommunale Entsorger 12,7 Mio. t Altpapier gesammelt. Dies ergibt eine Altpapierrücklaufquote von 85 % (siehe Tab. „Papiererzeugung, Papierverbrauch und Altpapierverbrauch“). Die deutsche Papierindustrie Die deutsche Papierindustrie stellte im Jahr 2023 rund 18,6 Mio. t Papier, Pappe und Kartonagen her. Sie setzte dafür rund 15,5 Mio. t Altpapier ein. Die Altpapiereinsatzquote – also der Altpapieranteil an der gesamten inländischen Papierproduktion – lag damit bei rund 83 %. Diese Quote stieg seit dem Jahr 2000 um 23 Prozentpunkte (siehe Tab. „Altpapiereinsatzquoten in Prozent“). Der deutschen Papierindustrie gelang es auf diese Weise, ihre spezifischen Umweltbelastungen zu verringern. Die hohe Altpapiereinsatzquote von 83 % lässt sich kaum noch erhöhen. Dennoch ist es technisch etwa möglich, mehr Altpapier bei der Herstellung von Zeitschriften-, Büro- und Administrationspapieren und vor allem bei der Herstellung von Hygienepapieren zu nutzen. Eine Nachfragesteigerung seitens Verbraucherinnen und Verbraucher würde dies befördern. Der Altpapiereinsatz bei der Herstellung von Hygienepapieren fällt erneut auf nunmehr 40 %. Dies liegt an der Abnahme weißer Altpapiere im Markt durch den Rückgang der graphischen Papiere, bedingt durch die fortschreitende Digitalisierung, bei gleichzeitiger Zunahme von Verpackungspapieren. Der Rohstoff Altpapier ist knapp. Der Einsatz von Altpapier ist vorteilhaft, da Fasern aus Hygienepapieren nach der Nutzung nicht für ein weiteres Recycling zur Verfügung stehen. Bei der Herstellung von Zeitungsdruck- und Wellpappenrohpapieren wurde im Jahr 2023 statistisch gesehen mehr als 100 % Altpapier eingesetzt. Der Grund ist, dass bei der Aufbereitung von Altpapier Sortierreste und alle Verunreinigungen, welche die Qualität des Neupapiers beeinträchtigen, abgeschieden werden. Dabei gehen auch in geringem Umfang Papierfasern verloren, deshalb wird in der Produktion bis zu 20 % mehr Rohstoff, der aber auch papierfremde Bestandteile enthält, eingesetzt. Die Altpapierverwertungsquote, also der Altpapierverbrauch im Verhältnis zum gesamten Papierverbrauch, lag 2023 bei über 100 % (siehe Abb. „Altpapierverwertungsquoten“). Es wurde mehr Altpapier für die Herstellung von Recyclingpapier verbraucht als Papier in Deutschland verbraucht wurde. Das liegt daran, dass mehr Papier für den Export produziert wurde und weniger im Inland verbraucht wurde. Tab: Altpapiereinsatzquoten in Prozent Quelle: DIE PAPIERINDUSTRIE e. V. Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Altpapierverwertungsquote Quelle: DIE PAPIERINDUSTRIE e. V. Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Energieeffiziente Papierherstellung Papier, Pappe und Kartonagen wurden im Jahr 2023 energieeffizienter hergestellt als im Jahr 1990. Der mittlere Energieeinsatz bezogen auf eine Tonne erzeugtes Papier sank in diesem Zeitraum von 3,413 auf 2,789 Megawattstunden (MWh). Diese Effizienzsteigerung wurde durch die erhöhte Produktion im selben Zeitraum überkompensiert. So stellte die deutsche Papierindustrie im Jahr 2023 rund 32 % mehr Papier, Pappe und Kartonagen her als im Jahr 1990. Die Emissionen an fossilem Kohlendioxid pro Tonne Papier konnten trotzdem seit 1990 um etwa ein Drittel gesenkt werden. Sie liegen jetzt bei 526 kg Kohlendioxid pro Tonne produzierten Papiers. Das liegt vor allem am zunehmenden Einsatz von alternativen Brennstoffen und dem steigenden Anteil an erneuerbaren Strom im deutschen Strommix. Die Papierbranche bemüht sich einerseits, den Energieverbrauch weiter zu senken. Gleichzeitig investieren viele Unternehmen in zusätzliche Prozessstufen, um aus dem Rohstoff Altpapier Papiere mit höheren Weißgraden und glatterer Oberfläche herzustellen. Dafür benötigen sie mehr Energie, da mehr Fasern aussortiert und diese stärker gereinigt und gebleicht werden. Der Gesamtenergieeinsatz stieg daher von 157 Petajoule (PJ) im Jahr 1990 um gut 20 % auf 188 PJ im Jahr 2023 (Leistungsbericht Papier 2024). Tipp zum Weiterlesen: DIE PAPIERINDUSTRIE e. V., Leistungsbericht PAPIER 2024. Der Bericht kann beim Verband DIE PAPIERINDUSTRIE e. V. unter https://www.papierindustrie.de/papierindustrie/statistik bestellt werden Grafische Papiere Die grafischen Papiere sind nach den Verpackungspapieren das mengenmäßig wichtigste Papiersegment. Darunter fallen alle Papiere, die für Zeitungen, Zeitschriften, Schreib- oder Kopierpapiere verwendet werden. Für diese grafischen Papiere hat das Umweltbundesamt 2020 in einer Ökobilanz erneut überprüfen lassen, welche Umweltwirkungen während des gesamten Lebensweges der Papiere entstehen und welche Umweltentlastungspotenziale der Einsatz von Altpapieren im Produktionsprozess bietet. Demnach besitzt Recyclingpapier deutliche ökologische Vorteile gegenüber Frischfaserpapieren (Primärfaserpapieren). Der Holzverbrauch verringert sich und steht für langlebigere Nutzungen zur Verfügung. Recyclingpapier muss nicht so intensiv gebleicht werden, wie es bei der Herstellung von Frischfaserpapier der Fall ist. Für die Gewinnung von Recyclingpapier wird damit nur die Hälfte an Energie benötigt und zwischen einem Siebtel bis zu einem Drittel der Wassermenge, die bei Frischfaserpapier eingesetzt wird. Auch die Treibhausgas -Emissionen sind bei Recyclingpapieren auf dem deutschen Markt durchschnittlich 15 % geringer als bei Frischfaserpapieren, auch wenn integrierte Zellstoff- und Papierfabriken aus Frischfaser bessere Treibhausgasbilanzen aufweisen können. Die Wälder werden durch die Verwendung von Recyclingpapier geschont und damit Verlust an Biodiversität durch intensive Forst- und Plantagenwirtschaft und deren soziale und ökologische Folgen weltweit verringert. Ein höheres Altpapierrecycling ist für praktisch alle betrachteten Wirkungskategorien günstiger zu bewerten: Dies betrifft die Knappheit fossiler Energieträger, Treibhauspotenzial, Sommersmog, Versauerungspotenzial und Überdüngung von Böden und Gewässern. Das heißt konkret: Wer beim Kauf von einem Paket Papier mit 500 Blatt, das etwa 2,5 Kilogramm (kg) wiegt, zu Recyclingqualität greift, spart 5,5 kg Holz. Mit den 7,5 Kilowattstunden Energie, die man bei Kauf eines Paketes Recyclingkopierpapier zusätzlich spart, kann man 525 Tassen Kaffee kochen. Der Wald wird geschont. Tipp zum Weiterlesen: Broschüre „Papier. Wald und Klima schützen“ Mögliche Schadstoffanreicherung im Papier Das Schließen von globalen Stoffkreisläufen und die hohe Zahl an Recyclingzyklen kann jedoch auch einen negativen Aspekt haben: So treten immer wieder erhöhte Gehalte unerwünschter Stoffe in den Altpapierkreisläufen auf. Es handelt sich dabei um Chemikalien, die an Papierfasern gut haften und wasserlöslich sind. Beispiele hierfür sind bestimmte Mineralölbestandteile in Druckfarben, per- und polyfluorierte Verbindungen ( PFAS ), Bisphenol S aus Kassenzetteln und gewisse Phthalate aus Klebstoffen. Diese Chemikalien können Altpapier verunreinigen, wenn etwa neue Papierprodukte wie Thermopapier oder neue Druckverfahren mit den dazugehörige Druckfarben, Bindungen, oder Verbundmaterialien entwickelt werden, die nicht auf ihre Auswirkungen auf die Recyclingkreisläufe geprüft werden. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass auch Stoffe, die in Deutschland schon seit Jahren nicht mehr eingesetzt werden, wie z.B. Phthalate in Klebstoffen, in anderen Ländern noch im Einsatz sind und hier in Deutschland über den Recyclingkreislauf wieder in das Papier eingetragen werden. Diese Verunreinigungen gefährden den Einsatz von Altpapier etwa als Verpackung für Cerealien, Mehl oder Reis und anderen Lebensmittelkontaktpapieren. Denn sowohl die Bedarfsgegenständeverordnung als auch die Empfehlung „XXXVI. Papiere, Kartons und Pappen für den Lebensmittelkontakt“ des Bundesinstitutes für Risikobewertung geben für den Gehalt an Schadstoffen in Papier, Pappe und Kartons Obergrenzen vor. Einige dieser Verunreinigungen gelangen nicht bei der Papierherstellung in den Kreislauf, sondern wenn etwa Wellpappenhersteller, Drucker und Verpacker Papier nutzen und weiter verarbeiten. Diese Unternehmen sind mitunter nicht ausreichend sensibilisiert oder motiviert, nur Stoffe einzusetzen, die für das Recycling unkritisch sind. Hier gilt es, durch ein vernetztes Denken und Handeln bei allen Beteiligten die erforderliche Sensibilität zu schaffen, damit das erreichte hohe Verwertungsniveau bei Altpapier nicht gefährdet wird und durch die Verwertung von Altpapier auch zukünftig ein wichtiger Beitrag zum ressourceneffizienten Umgang mit Rohstoffen geleistet werden kann. Das Umweltbundesamt setzt sich für eine Vermeidung von Verunreinigungen möglichst an der Quelle ein.
Im Teilvorhaben wird ein zentraler Baustein des künftigen Sub-MPPT entwickelt. Dieser Baustein ist ein Halbleiter mit integrierter Schaltung und wird als ASIC (Application-Specific-Integrated-Circuit) bezeichnet. Dieser ASIC wird speziell entwickelt um zentrale Aufgaben der Steuerung (Regelung) von Photovoltaik-Anlagen zu übernehmen und dabei deren Effizienz im Verbund zu steigern. Dabei übernimmt der ASIC folgende zentrale Funktionen: Messen, Optimieren und Treiben von externen Power-MOSFETs. Entsprechend der elektrischen Anforderungen muss die Schaltung des Halbleiters entwickelt, gelayoutet, gefertigt und verifiziert werden. Der innovative Ansatz im Teilvorhaben ist dabei eine teils diskrete Schaltung auf Chipebene bereits zu integrieren. Damit können zudem die Gesamtkosten des Sub-MPPT weiter gesenkt werden, wodurch der Einsatz in immer mehr Bereichen ermöglicht würde und damit der Anteil von Photovoltaik am Strommix gesteigert wird. Eine weitere zentrale Aufgabe im Teilvorhaben besteht darin, ein Hochvolt-Prozessmodul zu entwickeln, um die für den ASIC benötigten Bauelemente zur Verfügung zu stellen. Am PREMA-Standort im Mainz befindet sich bereits ein BCD-Prozess bei dem zusätzlich zu bipolaren Strukturen auch C- und DMOS Strukturen auf Wafer gefertigt werden können. Es ergibt sich aus ersten Analysen hinsichtlich der Anforderungen an den ASICs im Sub-MPPT, dass im Rahmen des hier beschriebenen Teilprojektes vor allem Strom- und Spannungsfestigkeit der DMOS-Transistoren auf 1-2 A bei 70 V gesteigert werden müssen, um die geforderten Eigenschaften ermöglichen zu können. Über den bestehenden Prozess hinaus soll ein Hochvolt-Prozessmodul entwickelt werden, welches diese Bauelemente ermöglicht. Im Anschluss an die Verifikation der mit dem zusätzlichen Hochvolt-Prozessmodul hergestellten Wafer wird ein sogenanntes ‚Design-Process-Kit‘ entwickelt auf dessen Grundlage Schaltungsdesign und Layout des ASICs finalisiert wird.
Die Windenergie liefert bereits heute einen bedeutenden Beitrag zum Strommix in Deutschland und wird eine der tragenden Säulen des Energiesystems sein. Damit die Energiewende gelingen kann, sind bei allen erneuerbaren Energien weitere Reduktionen der Stromgestehungskosten (LCoE) notwendig. In den vergangenen Jahren haben technologische Entwicklungen in der Anlagenauslegung, der Regelung und der Vorhersage der Windressource bereits zu signifikanten Reduktionen der LCoE geführt. Dabei spielt der Trend zu immer größeren Windenergieanlagen und Windparks, insbesondere auf See, eine wichtige Rolle. Hieraus ergeben sich enorme Herausforderungen für die zukünftigen Entwicklungen im Bereich der Anlagenauslegung, der Betriebsführung und der Netzeinspeisung. Numerische Strömungssimulationen und insbesondere die skalenübergreifende Modellierung und die gekoppelte Betrachtung multiphysikalischer Prozesse sind hier besonders relevant. In diesem Vorhaben werden skalenübergreifende Ansätze im Bereich mesoskaliger und mikroskaliger Simulation für die Standortbewertung, die Berechnung der Windressource und die Anlagenauslegung untersucht und erweitert. Dabei werden einerseits meteorologische, aeroelastische, ozeanografische und Wellenmodelle in einer Simulationsumgebung miteinander gekoppelt und anderseits werden die Modelle durch Machine Learning Methoden ergänzt, um sehr detaillierte und damit rechenaufwändige Simulationen zu beschleunigen und ihre Präzision zu verbessern. Die gekoppelten Methoden werden im Vorhaben zur Entwicklung neuartiger adaptiver Windparkregler eingesetzt und für die verbesserte Beschreibung der Dynamik von Lasten erprobt. Darüber hinaus werden neue Simulationsansätze höherer Ordnung für die Windenergieanwendung erforscht, die eine weitere Rechenzeitoptimierung versprechen. Um die aufwendigen numerischen Untersuchungen in diesem Vorhaben zu ermöglichen, soll ein Hochleistungsrechner der neuesten Generation an der Universität Oldenburg erweitert werden.
Die Windenergie liefert bereits heute einen bedeutenden Beitrag zum Strommix in Deutschland und wird eine der tragenden Säulen des Energiesystems sein. Damit die Energiewende gelingen kann, sind bei allen erneuerbaren Energien weitere Reduktionen der Stromgestehungskosten (LCoE) notwendig. In den vergangenen Jahren haben technologische Entwicklungen in der Anlagenauslegung, der Regelung und der Vorhersage der Windressource bereits zu signifikanten Reduktionen der LCoE geführt. Dabei spielt der Trend zu immer größeren Windenergieanlagen und Windparks, insbesondere auf See, eine wichtige Rolle. Hieraus ergeben sich enorme Herausforderungen für die zukünftigen Entwicklungen im Bereich der Anlagenauslegung, der Betriebsführung und der Netzeinspeisung. Numerische Strömungssimulationen und insbesondere die skalenübergreifende Modellierung und die gekoppelte Betrachtung multiphysikalischer Prozesse sind hier besonders relevant. In diesem Vorhaben werden skalenübergreifende Ansätze im Bereich mesoskaliger und mikroskaliger Simulation für die Standortbewertung, die Berechnung der Windressource und die Anlagenauslegung untersucht und erweitert. Dabei werden einerseits meteorologische, aeroelastische, ozeanografische und Wellenmodelle in einer Simulationsumgebung miteinander gekoppelt und anderseits werden die Modelle durch Machine Learning Methoden ergänzt, um sehr detaillierte und damit rechenaufwändige Simulationen zu beschleunigen und ihre Präzision zu verbessern. Die gekoppelten Methoden werden im Vorhaben zur Entwicklung neuartiger adaptiver Windparkregler eingesetzt und für die verbesserte Beschreibung der Dynamik von Lasten erprobt. Darüber hinaus werden neue Simulationsansätze höherer Ordnung für die Windenergieanwendung erforscht, die eine weitere Rechenzeitoptimierung versprechen. Das Teilvorhaben 'Anwendungsnahe Entwicklungen' verfolgt das Ziel verschiedene neue Ansätze auf ihre Eignung in der Windenergie und insbesondere auch für die Windenergieindustrie zu testen.
Die Windenergie liefert bereits heute einen bedeutenden Beitrag zum Strommix in Deutschland und wird eine der tragenden Säulen des Energiesystems sein. Damit die Energiewende gelingen kann, sind bei allen erneuerbaren Energien weitere Reduktionen der Stromgestehungskosten (LCoE) notwendig. In den vergangenen Jahren haben technologische Entwicklungen in der Anlagenauslegung, der Regelung und der Vorhersage der Windressource bereits zu signifikanten Reduktionen der LCoE geführt. Dabei spielt der Trend zu immer größeren Windenergieanlagen und Windparks, insbesondere auf See, eine wichtige Rolle. Hieraus ergeben sich enorme Herausforderungen für die zukünftigen Entwicklungen im Bereich der Anlagenauslegung, der Betriebsführung und der Netzeinspeisung. Numerische Strömungssimulationen und insbesondere die skalenübergreifende Modellierung und die gekoppelte Betrachtung multiphysikalischer Prozesse sind hier besonders relevant. In diesem Vorhaben werden skalenübergreifende Ansätze im Bereich mesoskaliger und mikroskaliger Simulation für die Standortbewertung, die Berechnung der Windressource und die Anlagenauslegung untersucht und erweitert. Dabei werden einerseits meteorologische, aeroelastische, ozeanografische und Wellenmodelle in einer Simulationsumgebung miteinander gekoppelt und anderseits werden die Modelle durch Machine Learning Methoden ergänzt, um sehr detaillierte und damit rechenaufwändige Simulationen zu beschleunigen und ihre Präzision zu verbessern. Die gekoppelten Methoden werden im Vorhaben zur Entwicklung neuartiger adaptiver Windparkregler eingesetzt und für die verbesserte Beschreibung der Dynamik von Lasten erprobt. Darüber hinaus werden neue Simulationsansätze höherer Ordnung für die Windenergieanwendung erforscht, die eine weitere Rechenzeitoptimierung versprechen. Um die aufwendigen numerischen Untersuchungen in diesem Vorhaben zu ermöglichen, soll ein Hochleistungsrechner der neuesten Generation an der Universität Oldenburg erweitert werden.
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| Förderprogramm | 33 |
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