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s/thun/THGN/gi

Wissenschaftliche Unterstützung zu Instrumenten- und Maßnahmen zur Beschleunigung des Ausbaus erneuerbarer Energien für Klimaneutralität bis 2045

Das Klimaschutzgesetz sieht eine Treibhausgasneutralität in 2050 u.a. durch den Ausbau an Erneuerbaren Energien vor. In dem Vorhaben soll untersucht werden, wie der aus Klimaschutzsicht erforderliche EE-Ausbau erreicht und Potenziale gehoben werden können. Es wird davon ausgegangen, dass der weitere Leistungszubau maßgeblich im Bereich der Windenergie und Photovoltaik stattfindet. Dies bringt dauerhaft eine Vielzahl technischer, wirtschaftlicher und fachplanerischer sowie zum Teil rechtlicher Fragestellungen mit sich. Im Rahmen der fortzuführenden Diskussionen, Gesetzesnovellierungen und Planungs- und Abstimmungsprozesse besteht für BMU und UBA Bedarf an hochspezialisierter wissenschaftlicher Unterstützung zu Rechts-, Technik-, und Fachfragen. Im Zuge dieser Beratung sollen auch konkrete Vorschläge für modifizierte Instrumente und neue oder flankierende Maßnahmen erarbeitet werden, um die Voraussetzungen für einen aus Klimaschutzsicht robusten und stetigen Ausbau der erneuerbaren Energien zu gewährleisten. Demgegenüber stellen sich im Bereich der Bioenergie vermehrt Fragen, wie eine klimagerechte Nutzung des nur begrenzten nachhaltigen Biomassepotenzials insbesondere im EEG-Kontext ausgestaltet werden kann. Auch hierzu besteht Bedarf für hochspezialisierte wissenschaftliche Unterstützung zu Rechts-, Technik-, und Fachfragen. Inhaltlich werden voraussichtlich folgende Aspekte im Fokus stehen: 1. finanzielle Bürger- oder Gemeindebeteiligung bei Windenergie und insbesondere bei Photovoltaik angesichts zunehmender Anlagengrößen, 2. Anforderungen und Auswirkungen 'besonderer Solaranlagen' (Agrar-PV, schwimmende PV, Parkplatz-PV) im Rahmen der Innovationsausschreibungen, 3. Ausbaupfade , Ziel- und Flächensteuerung, Monitoring, 4. Geschäftsmodelle ohne EEG-Förderung oder andere staatliche Finanzierung, 5. Planungs- und Genehmigungsrahmen für Windenergieanlagen und PV-Freiflächenanlagen, 6. Klimagerechtere Ausrichtung des EEG mit Blick auf die Bioenergie.

Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Brand von Dachziegelprodukten, TP2: Konzeptionelle Vorbereitung zur Umstellung eines Dachziegelbetriebes auf Wasserstoffbetrieb

Einsatz von phototrophen Biofilmen im Agrarsektor zur Verbesserung des Pflanzenwachstums

Im Jahr 2018 wurden in Deutschland rund 866 Millionen Tonnen Treibhausgase produziert, wobei weltweit 10-12 % der anthropogenen Treibhausemissionen der Landwirtschaft zuzuordnen sind. Während der Austausch an CO2 durch die gleichzeitige CO2 Fixierung in organische Masse fast ausgeglichen ist, beträgt der Anteil der Landwirtschaft bei Methan 50 % und Lachgas sogar 60 % aller Emissionen. Dies ist vor allem auf den Einsatz mineralischer und organischer Düngemittel zurückzuführen. Ohne ein aktives Gegensteuern wird eine Steigerung der Lachgasemissionen um 30-65 % bis 2030 in der Agrarwirtschaft erwartet. Um das gesetzte klimapolitische Ziel einer weitgehenden Treibhausgas-Neutralität bis 2050 zu erreichen, stellt ein klimaschonender Anbau von nachwachsenden Rohstoffen in der Landwirtschaft eine wichtige Strategie dar. Ein zentraler Teilaspekt dieser Strategie könnte die Ansiedlung der gegenüber biotischen und abiotischen Bedingungen toleranten terrestrischen Cyanobakterien sein, die in der Lage sind Luftstickstoff zu fixieren und in - für andere Organismen verwertbaren - Stickstoff umzuwandeln und an die Umgebung abzugeben. Zusätzlich dazu wachsen terrestrische Cyanobakterien eingebettet in einer Matrix aus extrazellulären polymeren Substanzen was zu einer wünschenswerten Bodenstabilisierung und damit zum Schutz vor Bodenerosion sowie zur Förderung der Wasserspeicherung im Boden beitragen könnte. Hierzu sollen stickstofffixierende Cyanobakterien, die aus der kühlgemäßigten Klimazone isoliert wurden, eingesetzt werden. Geeignete Stämme müssen die Stickstofffixierung räumlich durch die Ausbildung von Heterozysten vom Photosyntheseapparat getrennt haben und den bioverfügbaren Stickstoff an die Umgebung abgeben. Co-Kultivierungen von Cyanobakterien mit Arabidopsis thaliana (Acker-Schmalwand) sowie Triticum aestivum (Weizen) sollen zeigen, ob eine künstlich induzierte Symbiose möglich ist. Neben der Agrarpflanze Weizen wurde A. thaliana ausgewählt, da es sich hierbei um eine schnellwachsende und gut charakterisierte Modellpflanze handelt und sie zur selben Familie wie die Nutzpflanzen Kohl, Brokkoli und Meerrettich zählt. Zur Ausbringung der Biofilme in die Agrarwirtschaft sollen diese auf einem biologisch abbaubaren Trägermaterial immobilisiert werden. Hierfür soll ein Aerosolreaktor konzipiert und charakterisiert sowie ein Animpf- und Ernteverfahren etabliert werden. Zusätzlich dazu soll der Wasserrückhalt der Biofilme durch Variation der Prozessparameter optimiert werden. Abschließend soll die Co-Kultivierung von immobilisierten Cyanobakterien auf dem Trägermaterial und Pflanzen in Pflanzsubstraten in Abhängigkeit der Temperatur untersucht werden. Hier soll die Frage beantwortet werden, ob ein periodisches Ausbringen der Cyanobakterien notwendig ist, oder ob eine dauerhafte Implementierung von Biofilmen im Boden möglich ist.

Ressourcenschonende und kreislaufwirtschaftsfähige Kraftfahrzeuge: Instrumente und Maßnahmen zur Reduktion des Rohstoffbedarfs im Verkehrssektor durch zirkuläre Ökonomie parallel zu einer Energiewende im Verkehr

Fahrzeuge mit alternativen Antrieben spielen eine maßgebliche Rolle für Klimaschutz und Treibhausgasneutralität. Einsparung von fossilen Brennstoffen, aber auch hohe Bedarfe an teilweise kritischen mineralischen Rohstoffen und entsprechend zusätzlicher Druck auf ihre ohnehin stark ansteigende Primärgewinnung sind die Folge. Um diese mittel- und langfristig zu verringern, ist die zirkuläre Ökonomie (Circular Economy) eine entscheidende Stellschraube. Die UBA-RESCUE-Studie zeigte auf, wie ein ressourcenleichter und treibhausgasneutraler Verkehr bis 2050 aussehen könnte. Im Rahmen des Vorhabens sollen technische und nicht technische Optionen über alle Fahrzeuglebenszyklusphasen zur Reduktion der Auswirkungen des Verkehrs auf Klimawandel und Ressourceninanspruchnahme analysiert sowie konkretisiert werden und Instrumente sowie Maßnahmen entwickelt und bewertet werden, die geeignet sind, die RESCUE-Pfade zu erreichen. Maßnahmen über alle Lebenszyklusphasen sollen abdecken: 1) Verantwortungsvolle Rohstoffgewinnung und -verarbeitung inkl. Sorgfaltspflichten in Lieferketten, 2) Fahrzeugdesign, Kreislauffähigkeit, Materialeffizienz (u.a. Batterien) u.a., 3) THG-arme Produktionsverfahren, Rezyklateinsatz, 4) Verkehrsverlagerung und -vermeidung, Product-as-Service, Sharing, u.a., 5) Umweltaspekte der Anlagen- und Produktsicherheit, 6) Remanufacturing, Second-Life-Batterien, hochwertiges Recycling, 7) Digitaler Produktpass (siehe European Green Deal). Durch die übergreifende Betrachtungsweise können Wechselwirkungen identifiziert, Zielkonflikte minimiert und die Wirksamkeit der Maßnahmen optimiert werden. Detaillierte Modellierungen für den Verkehr unter Nutzung der RESCUE-Szenarien mit dem Fokus der Rohstoffinanspruchnahme. Entwicklung und Diskussion von Maßnahmen zur Erreichung der Transformationspfade. Roadmap für eine optimierte Circular Economy für Fahrzeuge im Rahmen der Verkehrswende und Energiewende im Verkehr. Unterstützung aktuell laufender Rechtsetzungsprozesse.

Entwicklung von nachhaltigen globalen Klimaschutzszenarien

In der Klimaökonomie gibt es Bemühungen, Mängel des konventionellen Integrated Assessment Modelling (IAM) sowohl durch die Verfeinerung bestehender Modelle als auch durch ganz neue Ansätze zu überwinden. Beides zielt unter anderem darauf ab, auch besonders nachhaltige Klimaschutzpfade aufzuzeigen. Das UBA ist bestrebt, seine breite und tiefe umweltwissenschaftliche Expertise in diese fachspezifischen Diskussionen und Entwicklungen direkt mit einzubringen. Durch das avisierte Leuchtturm-Projekt soll aber auch die Expertise des UBAs durch den Ausbau der hausinternen Analyse- und Modellierungskompetenz für globale Klimaszenarien erweitert werden, um auch selbstständig oder in Kooperation mit Partnerschaftsinstitutionen eigene globale Klimaschutzszenarien entwickeln zu können, die wirtschaftlich, ökologisch und sozial nachhaltig sind. Die RESCUE2-Ergebnisse für die deutsche und die europäische Klimapolitik sind dabei der Ausgangspunkt der Überlegungen und stellen ein sehr gutes Beispiel für den Nutzen eigener Klimaschutzszenarien dar.

Regulatorische Möglichkeiten zur weitgehenden Elektrifizierung bei mobilen Maschinen und Geräten, Sportbooten sowie Zweirädern

Um bis Mitte des Jahrhunderts eine weitgehende Treibhausgasneutralität glaubhaft erreichbar zu machen, ist es erforderlich, den Verkehrssektor so weit wie möglich zu elektrifizieren. Die Elektrifizierung von Pkw und Nutzfahrzeugen ist vor allem durch regulatorische Vorgaben getrieben, in der EU insbesondere durch die Verordnungen über die CO2-Flottenzielwerte. Vergleichbare Vorgaben, welche die Elektrifizierung mobiler Maschinen und Geräte, wie Kettensägen, Bagger, Diesellokomotiven, Binnenschiffe, Landmaschinen und Zweiräder anreizen, fehlen bislang auf EU Ebene. Hinzukommt, dass die Ansätze zur CO2-Regulierung für Straßenfahrzeuge nicht einfach auf mobile Maschinen und Geräte übertragen werden können. Zum Beispiel sind Baumaschinen meist 'zulassungsfrei', d.h. die Anzahl der jedes Jahr in Verkehr gebrachten Baumaschinen ist den Behörden nicht genau bekannt. Durch die Elektrifizierung von mobilen Maschinen, Landmaschinen und Zweirädern ergeben sich erhebliche 'Co-Benefits' in Form wesentlich niedrigerer Lärmemissionen, höherer Arbeitssicherheit und weniger gesundheitlicher Belastungen an Baustellen, Entlastung von Anwohner*innen und niedrigerer Luftschadstoffbelastung. Das Vorhaben sollte vor dem Hintergrund des aktuellen regulatorischen Rahmens Regulierungsoptionen zur Elektrifizierung der genannten Fahrzeuge, Maschinen und Geräte in der EU, z.B. über Flottenzielwerte, über Quotensysteme etc., aufzeigen und diese bewerten. Im Ergebnis werden ausgewählte Optionen feiner ausgearbeitet, Vorschläge zu möglichen konkreten Anforderungen bzw. Zielwerten auf Basis von Kosten und technischen Potentialen abgeleitet und in Form eines Abschlussberichts veröffentlicht.

DIY Energiewende

Zielsetzung: Das Energiekonzept der Bundesregierung hat zum Ziel, spätestens zum Jahr 2045 die Treibhausgas-Neutralität zu erreichen. Dies benötigt eine sektorübergreifende Strategie für die Transformation des Energiesystems, wobei die Energiewende von der Bundesregierung als eine gemeinschaftliche Aufgabe angesehen wird. Vor dem Hintergrund der aktuellen Herausforderungen in der Umsetzung der Energiewende gewinnt die Bereitschaft zu einem nachhaltigen Lebensstil und die dazu notwendige Handlungskompetenz in unserer heutigen Gesellschaft zunehmend an Bedeutung. Die Akzeptanz der Energiewende und die persönliche Haltung zur ethischen Verantwortung im Umgang mit Energie spielen dabei eine Schlüsselrolle. Am Beispiel von DIY Energiewende werden in Kooperation mit dem Mehrgenerationenhaus Wohnen mit Alt und Jung (WAJ) in Köln Neuehrenfeld innerhalb von zwei Jahren so genannte Next Practices für eine gemeinschaftlich gesteuerte, nachhaltige Energieversorgung in genossenschaftlichen Wohnstrukturen entwickelt und die Wirksamkeit partizipativer und co-kreativer Bildungsformate zur Förderung eines nachhaltigen Energieverbrauchs in generationsübergreifenden Wohnprojekten untersucht. Durch die partizipative Installation von Balkonsolaranlagen und die Entwicklung eines nachhaltigen Energiemanagements werden die Bewohner*innen aller Altersgruppen für ihren eigenen Energieverbrauch und ihr eigenes Stromnutzungsverhalten sensibilisiert und lernen, diese kritisch zu reflektieren. Die enge Zusammenarbeit mit den Teilnehmenden zielt darauf ab, konkrete Handlungsoptionen zu vermitteln, die auf dem Aufbau von Zukunfts- und Nachhaltigkeitskompetenzen basieren. Dies soll zu einer umweltfreundlicheren Energienutzung beitragen, ganz im Sinne der Bildung für nachhaltige Entwicklung. Somit wird in dem Projekt DIY Energiewende die Umsetzung der Energiewende nicht nur als theoretisches Ideal, sondern als gelebte und umsetzbare Praxis vermittelt, das diverse Menschen aller Altersgruppen befähigt, sich durch einen niedrigschwelligen Einstieg in das Thema erneuerbare Energien aktiv und gestaltend einzubringen.

Weiterentwicklung fachlicher Grundlagen für das Umwelt- und Klimamanagement und die Treibhausgasneutralität von Unternehmen

Auf Grundlage bestehender Initiativen und Standards zum Klimamanagement in Unternehmen soll das Vorhaben wesentliche Anforderungen an die Treibhausgasneutralität von Organisationen herausarbeiten, die einen überprüfbaren Beitrag zu den nationalen und internationalen Klimazielen sicherstellen und Grünfärberei vermeiden. Schwerpunkt sollen Anforderungen an Ziele und Maßnahmen von Unternehmen zum Klimaschutz, zur Klimaanpassung, zur Energieversorgung sowie zu deren Verhältnis zu anderen Umweltaspekten (z.B. Biodiversität oder Ressourcenverbrauch) sein. Diese müssen sowohl den betrieblichen Gegebenheiten in den Unternehmen als auch den gesellschaftlichen Erfordernissen der Nachhaltigkeit (gem. den 17 SDG) genügen. Das Vorhaben soll die praktische Anwendung dieser Anforderungen in den Handlungsfeldern Gebäude, Verkehr, Beschaffung (Lieferketten) und IKT auswerten und die möglichen Zielkonflikte und Synergien zwischen betrieblichen und gesellschaftlichen Zielen und Anforderungen identifizieren. Daraus sollen Empfehlungen an die Unternehmen und an die Politik abgeleitet werden, wie betriebliche und gesellschaftliche Ziele in Einklang gebracht und die Transformation zu einer treibhausgasneutralen Wirtschaft gefördert werden kann.

Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Zielarchitektur und Monitoring fit für die zukünftige Kohlenstoffwirtschaft

Im Koalitionsvertrag ist die Erweiterung des Ausgleichs der residualen Emissionen mittels technischer Senken vereinbart. Mit der Transformation zur Treibhausgasneutralität gehen Änderungen der Kohlenstoffwirtschaft einher. Kohlenstoff wird fossilen, biogenen und atmosphärischen Ursprungs sein. Kohlenstoff wird stärker recycelt/mehrfach verwendet werden (CCU) und in Form von natürlichen und technischen Senken eingespeichert. Die bisherige Zielarchitektur und deren Monitoring (Bundes-Klimaschutzgesetz) wird der Vielschichtigkeit der möglichen Kohlenstoffquellen und Kohlenstoffwege nur begrenzt gerecht. Im Vorhaben ist eine Analyse der bisherigen statistischen Erfassung von Kohlenstoffquelle und Kohlenstoffprozessketten sowie deren Abbildung und Möglichkeiten von CCU/CCUS/CCS im Rahmen von Monitoring (Inventaren) durchzuführen und klimapolitisch im Sinne einer nachhaltigen Transformation zu bewerten. Darauf basierend sollen Vorschläge zur Weiterentwicklung und einer sachgerechten Abbildung von CCU/CCUS/CCS in der Architektur für eine nachhaltige Treibhausgasneutralität und deren Monitoring erarbeitet werden.

Quo Vadis Klimakommunikation? - Neue methodische Ansätze als Teil einer Kommunikationsstrategie für den (internationalen) Klimaschutz

Als wissenschaftliche Bundesbehörde hat das UBA u.a. die Aufgabe, vertrauenswürdige und wissenschaftlich fundierte Informationen für unterschiedliche Zielgruppen aufzubereiten und zu veröffentlichen, um so den Zugang zu Wissen zu erleichtern, das gesellschaftliche Interesse zu fördern und das Verständnis von komplexen Zusammenhängen zu erhöhen. Ziel des Projektes ist die Erarbeitung eines umfassenden und innovativen Kommunikationskonzepts zum Thema internationaler Klimaschutz, welches durch die gezielte Nutzung von vielfältigen Medien auch vorher nicht erreichte Zielgruppen anspricht. Im Fokus steht dabei die breite Öffentlichkeit, die in sozialen Medien häufig mit Falschinformationen konfrontiert wird, schlussendlich für das Gelingen der Transformation aller Sektoren und die Erreichung der Treibhausgasneutralität die politischen Maßnahmen mittragen muss. Eine Lückenanalyse soll aufzeigen, welche relevanten Themen im Bereich des internationalen Klimaschutzes in der Öffentlichkeitsarbeit bisher unterrepräsentiert sind. Ein wichtige Frage ist, wie die komplexen Prozesse der UNFCCC verständlich für die Öffentlichkeit erklärt werden und zum ACE ('Action for Climate Empowerment') Ansatz der UNFCCC beitragen/darauf aufbauen können. Zudem sollen bestehende und neue Inhalte Zielgruppenspezifisch aufbereitet und die Nutzung von alternativen und-wo zielführend-interaktiven Medien geprüft und nach Möglichkeit exemplarisch umgesetzt werden. Zudem soll eruiert werden, wie Grundlagenwissen zu biogeochemischen Prozessen mit Einfluss auf den Klimawandel, Informationen zu internationalen politischen Bemühungen wie multilateralen Abkommen als auch nationalen Maßnahmen sowie historische und aktuelle Daten sinnvoll verknüpft und leicht zugänglich dargestellt werden können. Diese Maßnahmen sollen garantieren, dass die ÖA des UBA weiterhin aktuell, umfassend und sachgerecht Grundlagen im Themenfeld des (internationalen) Klimaschutzes vermittelt und zugleich die Reichweite erhöht wird.

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