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s/thun/THGN/gi

Nutzung der Wasserkraft

<p>Die Kraft des Wassers zu nutzen hat eine lange Tradition und ist bis heute als erneuerbare Energiequelle von Bedeutung. Gleichzeitig hat die Energiegewinnung aus Flüssen vielfältige sozioökonomische und ökologische Wirkungen, die es zu beachten gilt.</p><p>Vom Wasser zum Strom</p><p>Das physikalische Grundprinzip der Wasserkraftnutzung ist, die Bewegungsenergie und die potenzielle Energie des Wassers in nutzbare Energie umzuwandeln. Der Energiegewinn aus Wasserkraft ist umso höher, je mehr Wasser aus möglichst großer Fallhöhe auf die Schaufeln einer Turbine oder eines Wasserrads trifft. Bergige Landschaften mit viel Wasser aus Niederschlägen sind daher besonders für die Wasserkraftnutzung geeignet.</p><p>Bei der Erzeugung von Wasserkraft wird zwischen Laufwasserkraftwerken und Speicherkraftwerken unterschieden. Ein Laufwasserkraftwerk nutzt die augenblicklich verfügbare Wassermenge eines Flusses oder Bachs. Speicherkraftwerke halten das Wasser zurück. Es wird dann zu Zeiten höheren Strombedarfes durch die Turbinen geleitet.</p><p>Pumpspeicherkraftwerke sind eine Sonderform der Speicherkraftwerke. Hierbei wird Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken gepumpt, um es bei Strombedarf nutzen zu können.</p><p>Auswirkungen der Wasserkraftnutzung auf die Gewässerökologie</p><p>Die Wasserkraftnutzung greift erheblich in Natur und Landschaft ein. Aus der Berichterstattung zur EU-⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserrahmenrichtlinie#alphabar">Wasserrahmenrichtlinie</a>⁠ ist bekannt, dass in 37 Prozent aller berichteten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserkrper#alphabar">Wasserkörper</a>⁠ – das sind über 51.000 Flusskilometer – die Wasserkraftnutzung Gewässer signifikant belastet. Dadurch werden die Gewässerschutzziele – der gute ökologische Zustand – nahezu vollständig verfehlt. Zu den gravierendsten Auswirkungen der Wasserkraft auf die Gewässer und Auen zählen:</p><p>Wasserkraftanlagen neu zu bauen oder zu betreiben, ist deshalb kritisch zu bewerten. Die Mehrzahl der existierenden Anlagen in Deutschland ist aus ökologischer Sicht dringend modernisierungsbedürftig. In den kommenden Jahren müssen Durchgängigkeit, Mindestwasserführung, hydrologische Situation und Fischschutz verbessert werden – auch um die gesetzlichen Ziele der Wasserrahmenrichtlinie zu erreichen.</p><p>Leitplanken für die Stromerzeugung aus Wasserkraft und Erneuerbare Energien Gesetz</p><p>Das Umweltbundesamt empfiehlt folgende Leitplanken für die Stromerzeugung aus Wasserkraft:</p><p>Mit dem „Gesetz zu Sofortmaßnahmen für einen beschleunigten Ausbau der erneuerbaren Energien und weiteren Maßnahmen im Stromsektor“ wurde dem Ausbau der erneuerbaren Energien ein überragendes öffentliches Interesse eingeräumt. Im Rahmen der Abwägung verschiedener Interessen und Schutzgüter erhalten die erneuerbaren Energien damit ein besonders hohes Gewicht. Insgesamt verfolgt das EEG dennoch einen einheitlichen Ansatz, um ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>⁠-, Umwelt- und Naturschutz miteinander zu verbinden. Wichtige Belange sollen nicht gegeneinander ausgespielt werden. Zur Frage wie weit das überragende Interesse reicht hat das Umweltbundesamt ein<a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/die-besondere-bedeutung-der-erneuerbaren-energien">Factsheet</a>erstellt.</p><p>Wasserkraftnutzung in Deutschland</p><p>Die Wasserkraft ist mit einem Anteil von etwa 15 Prozent an der weltweiten Stromversorgung eine bedeutende erneuerbare Energiequelle. Im globalen Vergleich zählen China, Kanada, Brasilien, USA, Russland und Indien zu den größten Erzeugern von Strom aus Wasserkraft. In Europa sind Norwegen, Frankreich, Schweden, Türkei und Italien die größten Produzenten.</p><p>In Deutschland wird Wasserkraft vorwiegend in den abfluss- und gefällereichen Regionen der Mittelgebirge, der Voralpen und Alpen sowie an allen größeren Flüssen genutzt. Daher werden über 80 Prozent des Wasserkraftstroms in Bayern und Baden-Württemberg erzeugt. Etwa 86 Prozent des gesamten Leistungsvermögens der großen Wasserkraftanlagen liegt an neun großen Flüssen vor: Inn, Rhein, Donau, Isar, Lech, Mosel, Main, Neckar und Iller.</p><p>Wasserkraftanlagen in Deutschland</p><p>Gegenwärtig werden in Deutschland etwa 8.300 Wasserkraftanlagen betrieben. Vor allem kleine Anlagen mit einer installierten Leistung von höchstens einem Megawatt dominieren den Anlagenbestand mit 95 Prozent; ihr Anteil an der Stromerzeugung ist jedoch gering (s.u.). Den verbleibenden Anteil teilen sich große Wasserkraftanlagen mit einer installierten Leistung über einem Megawatt (436 Anlagen) und Pumpspeicherkraftwerke (31 Anlagen).</p><p>Die Nutzung der Wasserkraft erfolgt in Deutschland vor allem über Laufwasserkraftwerke. Speicherkraftwerke haben demgegenüber einen viel geringeren Anteil von etwa 2,5 Prozent.</p><p>Stromproduktion aus Wasserkraft in Deutschland</p><p>In das öffentliche Stromnetz speisen etwa 7.300 Wasserkraftanlagen ein. Sie decken über die Jahre je nach Wasserführung 2,9 bis 3,8 Prozent des jährlichen Bruttostromverbrauchs bei. Über 90 Prozent des Wasserkraftstromes stammt aus großen Wasserkraftanlagen.</p><p>Der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist über die Jahre gesunken und liegt gegenwärtig noch bei ca. 8 Prozent. Dieser Anteil wird in Zukunft weiter sinken, da die Potenziale der Wasserkraftnutzung in Deutschland weitgehend erschlossen sind, während andere erneuerbare Energieträger größere Potenziale aufweisen und weiter ausgebaut werden. Darüber hinaus kann sich die durch den ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ bedingte Zunahme von Trockenperioden negativ auf den Energieertrag von Wasserkraftanlagen auswirken.</p><p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen">Aktuelle Zahlen</a>zur Wasserkraftnutzung werden regelmäßig von der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) veröffentlicht. Über die Umsetzung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Bereich Wasserkraft unterrichten die<a href="https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Downloads/S-T/schlussbericht-wasserkraft-231027.pdf?__blob=publicationFile&amp;v=6%20l">EEG-Erfahrungsberichte</a>. Anlagendaten sind über das Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur recherchierbar.</p><p>Wasserkraftpotenzial in Deutschland</p><p>Das technisch-ökologische Potenzial der Wasserkraftnutzung in Deutschland wird auf etwa 25 Terawattstunden (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>⁠) Strom pro Jahr beziffert. In den vergangenen zehn Jahren wurden bereits bis zu 23 TWh Strom pro Jahr aus Wasserkraft gewonnen. Damit ist das Wasserkraftpotenzial zu großen Teilen erschlossen. Zwischenzeitlich haben viele Bundesländer die Potenziale der Energiegewinnung aus Wasserkraft weiter konkretisiert. Dafür wurden fast 40.000 Standorte bestehender Querbauwerke und Wasserkraftanlagen sowie auch frei fließende Gewässerstrecken in Hinblick auf noch zu erschließende Wasserkraftpotenziale analysiert. Auf dieser Basis gehen die Länder derzeit von einem grundsätzlich noch erschließbaren Wasserkraftpotenzial von 1,3 bis 1,4 TWh aus. Etwa 70 Prozent dieses Potenzials entfallen auf die Modernisierung bestehender Wasserkraftanlagen.</p><p>Die Rolle der Wasserkraft bei der Energiewende</p><p>In den letzten Jahren wurden die Rahmenbedingungen einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Stromversorgung in Deutschland in verschiedenen Studien analysiert, so auch in der Studie "<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimaschutz-energiepolitik-in-deutschland/szenarien-konzepte-fuer-die-klimaschutz/rescue-wege-in-eine-ressourcenschonende">RESCUE – Wege in eine ressourcenschonende Treibhausgasneutralität</a>" des Umweltbundesamtes. Sowohl die progressiven als auch die konservativen Szenarien unterscheiden sich hinsichtlich der künftigen Entwicklung der Wasserkraft nur geringfügig. Demnach wird die Wasserkraft keinen großen Beitrag zur deutschen ⁠Bruttostromerzeugung⁠ leisten. Alle Szenarien zeigen einheitlich, dass die Wasserkraft ihr technisch-ökologisches Potenzial im Großen und Ganzen bereits ausschöpft.</p><p>Wasserkraft und Klimawandel</p><p>Bei der Abschätzung der zukünftigen Stromerzeugung aus Wasserkraft ist der ⁠Klimawandel⁠ mit zu betrachten, denn die Höhe des Stromertrags hängt u.a. von der Wassermenge ab. Das Umweltbundesamt hat die möglichen Effekte des Klimawandels auf die Ertragssituation der Wasserkraft<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/klimafolgen-fuer-wasserkraftnutzung-in-deutschland">untersuchen lassen</a>. Demnach kann bis zur Hälfte des 21. Jahrhunderts mit einer Mindererzeugung aus Wasserkraft um ein bis vier Prozent und für den Zeitraum danach um bis zu 15 Prozent gerechnet werden.</p><p>So zeigen Berechnungen an ausgewählten Wasserkraftanlagen an Hochrhein, Lech und Main Schwankungen in der Stromerzeugung von plus/minus neun Prozent in Abhängigkeit des Wasserdargebots. Um mögliche Mindererzeugungen der Wasserkraft zu kompensieren, empfiehlt es sich, die Anlagen zu optimieren und die Vorhersagemodelle für den Oberflächenabfluss weiter zu verbessern.</p><p>Wasserkraftwerk bei Griesheim im Main von oberstrom fotografiert.</p><p>Wasserkraftwerk bei Griesheim im Main von unterstrom fotografiert.</p><p>Wasserkraftanlage in der Sieg (Unkelmühle).</p><p>Demonstration der Nutzung von Wasserkraft.</p><p>Wasserkraftanlage in der Saale bei Öblitz.</p><p>Wasserkraftanlage in der Saale unterhalb von Jena.</p><p>Wasserkraftnutzung im Bayerischen Wald.</p><p>Ausleitungswehr für die Wasserkraftnutzung bei Tübingen.</p><p>Literatur</p><p>Anderer Pia, Dumont Ulrich, Linnenweber Christof, Schneider Bernd (2009): Das Wasserkraftpotenzial in Rheinland-Pfalz. In: KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2009 (2) Nr. 4. 223-227.</p><p>Anderer, Pia; Heimerl, Stephan; Raffalski, Niklas; Wolf-Schumann, Ulrich (2018): Potenzialstudie Wasserkraft in Nordrhein-Westfalen. WasserWirtschaft 5 – 2018. 33-39.</p><p>⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BMU#alphabar">BMU</a>⁠ (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit) (2010): Potentialermittlung für den Ausbau der Wasserkraftnutzung in Deutschland als Grundlage für die Entwicklung einer geeigneten Ausbaustrategie. Aachen. 2010.</p><p>Helbig, Ulf; Stiller, Felix (2020): Potentialstudie WKA Brandenburg. Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik TU Dresden. Vortrag. (Unveröffentlicht).</p><p>International Hydropower Association (IHA) 2022: Hydropower Status Report. Sector trends and insights.</p><p>Kraus Ulrich, Kind Olaf, Spänhoff Bernd (2011): Wasserkraftnutzung in Sachsen – aktueller Stand und Perspektiven. 34. Dresdner Wasserbaukolloquium 2011: Wasserkraft – mehr Wirkungsgrad + mehr Ökologie = mehr Zukunft. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen. 11-18.</p><p>LANUV (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen) [Hrsg.] (2017): Potenzialstudie Erneuerbare Energien NRW Teil 5 – Wasserkraft. LANUV-Fachbericht 40. Pia Anderer, Edith Massmann (Ingenieurbüro Floecksmühle GmbH), Dr. Stephan Heimerl, Dr. Beate Kohler (Fichtner Water &amp; Transportation GmbH), Ulrich Wolf-Schumann, Birgit Schumann (Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt mbH). Recklinghausen 2017.</p><p>LfU - Bayerisches Landesamt für Umwelt (2020). Energieatlas Bayern.<a href="https://www.energieatlas.bayern.de/thema_wasser/daten.html">https://www.energieatlas.bayern.de/thema_wasser/daten.html</a>. Zugriff am 04.05.2021.</p><p>MWAG - Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Mecklenburg-Vorpommern [Hrsg.] (2011): Landesatlas Erneuerbare Energien Mecklenburg-Vorpommern 2011. Projektbearbeitung: Energie-Umwelt-Beratung e.V./Institut Rostock. Schwerin – Neubrandenburg.</p><p>Naumann, S. (2022): Aktueller Gewässerzustand und Wasserkraftnutzung. In Korrespondenz Wasserwirtschaft 2022 (15) Nr. 12. 743-748.</p><p>Radinger, J., van Treeck R., Wolter C. (2021). Evident but context-dependent mortality of fish passing hydroelectric turbines. conservation biology. Volume36, Issue3. DOI: 10.1111/cobi.13870.</p><p>Reiss, J.; Becker, A.; Heimerl S. (2017): Ergebnisse der Wasserkraftpotenzialermittlung in Baden-Württemberg. In: WasserWirtschaft 10/2017. 18-23.</p><p>Theobald, Stephan (2011): Analyse der hessischen Wasserkraftnutzung und Entwicklung eines Planungswerkzeuges „WKA-Aspekte“. Universität Kassel. Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft. Erläuterungsbericht i.A. Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Wiesbaden. August 2011.</p><p>TMWAT - Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Technologie [Hrsg.] (2011): Neue Energie für Thüringen Ergebnisse der Potenzialanalyse. Thüringer Bestands- und Potenzialatlas für erneuerbare Energien. Studie im Auftrag des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Technologie 2010–2011.</p><p>⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ - Umweltbundesamt [Hrsg.] (1998): Umweltverträglichkeit kleiner Wasserkraftwerke – Zielkonflikte zwischen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>⁠- und Gewässerschutz. Meyerhoff J., Petschow U.. Institut für ökologische Wirtschaftsforschung GmbH, Berlin, UFOPLAN 202 05 321, UBA-FB 97-093, In: UBA Texte 13/98, 1-150.</p><p>UBA -Umweltbundesamt [Hrsg.] (2001): Wasserkraftanlagen als erneuerbare Energiequelle –rechtliche und ökologische Aspekte. BUNGE T. et. al.. In: UBA Texte 01/01, 1-88.</p>

Woran messen wir Treibhausgasreduktionen von Energiepfaden?

Mit vergleichenden Treibhausgasbilanzen wird ermittelt, welche Energieträger in Zukunft bevorzugt eingesetzt werden sollten, um zur Treibhausgasneutralität bis zum Jahr 2045 beizutragen. In den meisten Festlegungen stellen fossile Energieträger das Referenzsystem für diesen Vergleich dar. Mit zunehmender Verbreitung erneuerbarer Energien erscheint diese Wahl eines Referenzsystems aber als weniger angemessen. Der Kurzbericht untersucht am Beispiel von Bioenergiepfaden, wie Referenzsysteme gewählt werden sollten, um der dynamischen Transformation des Energiesystems gerecht zu werden. Im Ergebnis wird vorgeschlagen, für eine Bewertung absolute ⁠ Treibhausgas ⁠-Grenzwerte mehrerer Referenzsysteme kombiniert zu nutzen, oder das für eine Fragestellung jeweils passende Referenzsystem auszuwählen. Veröffentlicht in Climate Change | 63/2025.

REFINE: Betrachtung von Rohstoffaufwendungen und Umweltwirkungen für die Energiewende in einem ressourcenschonenden und treibhausgasneutralen Deutschland - Teilbericht Rohstoffe

Im Rahmen des Projektes "Betrachtung von Rohstoffaufwendungen und Umweltwirkungen für die Energiewende in einem ressourcenschonenden und treibhausgasneutralen Deutschland" wurde untersucht, wie sich der Rohstoffbedarf unterschiedlicher Transformationspfade zur Treibhausgasneutralität entwickelt und welche Umweltwirkungen sich im In-und Ausland durch die Energiewende in Deutschland ergeben könnten. Zentrale Fragen für diesen Teilbericht waren: Wie ändert sich der Rohstoffbedarf Deutschlands für relevante Rohstoffe? Stehen uns die benötigten Rohstoffe in ausreichender Menge zur richtigen Zeit zur Verfügung? Die Ergebnisse zeigen, dass mit einer ambitionierten Transformation in Deutschland kann der Primärrohstoffkonsum bis 2050 um 55 % auf 7,9 t RME pro Kopf reduziert werden. In den betrachteten Transformationspfaden macht der Rohstoffbedarf für die Schlüsseltechnologien einen überschaubaren Anteil am RMC aus und stellt damit kein Hindernis für eine ambitionierte und schnelle Umsetzung der Energiewende dar. Veröffentlicht in Texte | 129/2025.

REFINE: Betrachtung von Rohstoffaufwendungen und Umweltwirkungen für die Energiewende in einem ressourcenschonenden und treibhausgasneutralen Deutschland - Teilbericht Umweltwirkungen

Im Rahmen des Projektes "Betrachtung von Rohstoffaufwendungen und Umweltwirkungen für die Energiewende in einem ressourcenschonenden und treibhausgasneutralen Deutschland" wurde untersucht, wie sich der Rohstoffbedarf unterschiedlicher Transformationspfade zur Treibhausgasneutralität entwickelt und welche Umweltwirkungen sich im In-und Ausland durch die Energiewende in Deutschland ergeben könnten. Zentrale Fragen im Rahmen dieses Teilbericht waren: In welchem Verhältnis stehen die national eingesparten zu den durch die Energiewende bedingten nationalen und internationalen THG-Emissionen? Welche weiteren Umweltwirkungen im Ausland lösen wir aus? Die Ergebnisse zeigen: Die Wirkung der nationalen ⁠ Treibhausgas ⁠-Emissionen sinkt in den untersuchten Szenarien um 96-99 %, die im Ausland durch Importe ausgelösten um mindestens 84 %. Auch die meisten anderen Umweltwirkungen und Ressourcenbedarfe sinken, wenn auch nicht so stark wie das Treibhauspotenzial. Veröffentlicht in Texte | 128/2025.

Technisches Hintergrundpapier zur Szenarienanalyse

Das Hintergrundpapier begleitet das parallel veröffentlichte Analysepapier „Deutsche Szenarien zur Treibhausgasneutralität im Vergleich“ (Gores et al. 2025). Es erläutert im Detail die Annahmen zur Bilanzierungsmethodik, die für einen Szenarienvergleich verschiedener deutscher Treibhausgasneutralitätsszenarien verwendet wurden. Es wird zwischen erzeugten Treibhausgasen, Brutto- und Netto-Emissionen unterschieden. Neben dem ⁠ LULUCF ⁠-Sektor werden verschiedene technische Senken betrachtet. Kohlenstoffabscheidungen zur Nutzung werden bezüglich der Bindungsdauer unterschieden. Veröffentlicht in Climate Change | 48/2025.

Deutsche Szenarien zur Treibhausgasneutralität im Vergleich

Treibhausgasneutralitätsszenarien stoßen teilweise in Neuland hinsichtlich Bilanzierungsfragen von Kohlenstoffsenken und -nutzung vor und ziehen unterschiedliche, meist unsystematische Lösungen heran. Die vorliegende Studie stellt die zentralen Ergebnisse eines Szenarienvergleichs verschiedener deutscher Treibhausgasneutralitätsszenarien vor, der einen einheitlichen Ansatz verwendet. Es wird zwischen erzeugten Treibhausgasen, Brutto- und Netto-Emissionen unterschieden. Neben dem ⁠ LULUCF ⁠-Sektor werden verschiedene technische Senken betrachtet. Kohlenstoffabscheidungen zur Nutzung werden bezüglich der Bindungsdauer unterschieden. Die Annahmen und zugrundliegenden Daten wurden separat veröffentlicht. Veröffentlicht in Climate Change | 47/2025.

Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie

Das Ziel des Projektes besteht in der Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie. Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. hat im März 2021 eine Roadmap für eine treibhausgasneutrale Ziegelindustrie in Deutschland - Ein Weg zur Klimaneutralität der Branche bis 2050- herausgegeben. Die Treibhausgasemissionen der deutschen Ziegelindustrie betragen rund 1,74 Mio. t CO2 im Jahr. Bis zum Jahr 2050 soll das Ziel der Treibhausgasneutralität, mit dann nur noch Emissionen von rund 0,5 Mio. t CO2/a, erreicht sein. Ein großes Problem bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse wie Ziegel, Dachziegel, Klinker etc. ist der hohe Energieverbrauch. Der Sekundärenergieträger Wasserstoff kann durch seine CO2-freie Verbrennung sehr gut als Brennstoff eingesetzt werden. Wasserstoff ist ein brennbares Gas das exotherm mit Sauerstoff zu Wasser reagiert. Durch die Veränderung der Gasatmosphäre im Ofen gibt es jedoch Auswirkungen auf die Eigenschaften des Brennproduktes, die keramischen Eigenschaften, die Brennfarbe, die Puzzolanität und schädliche Emissionen im Ofenraum. Schwerpunkt ist es, derzeit noch offene Fragestellungen zum Wasserstoff-verfahren zu lösen, d.h. Kenntnisse über die Reaktionsmechanismen in den Rohstoffen bei wasserdampfhaltiger Atmosphäre zu erlangen und ein Konzept für die Verfahrenstechnik zu entwickeln, mit der es nach dem heutigen Stand der Technik möglich wird, ein solches Brennverfahren sicher und wirtschaftlich in einem kontinuierlichen Prozess einzusetzen. Die Projektergebnisse sollen im Werk Rietberg der Wienerberger GmbH in einem Pilotofen umgesetzt und erprobt werden.

Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie, Teilvorhaben: Entwicklung des klimaneutralen Brennverfahrens

Das Ziel des Projektes besteht in der Nutzung von Wasserstoff als klimaneutrales Prozessgas für den Tunnelofenbetrieb in der keramischen Industrie. Der Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V. hat im März 2021 eine Roadmap für eine treibhausgasneutrale Ziegelindustrie in Deutschland - Ein Weg zur Klimaneutralität der Branche bis 2050- herausgegeben. Die Treibhausgasemissionen der deutschen Ziegelindustrie betragen rund 1,74 Mio. t CO2 im Jahr. Bis zum Jahr 2050 soll das Ziel der Treibhausgasneutralität, mit dann nur noch Emissionen von rund 0,5 Mio. t CO2/a, erreicht sein. Ein großes Problem bei der Herstellung keramischer Erzeugnisse wie Ziegel, Dachziegel, Klinker etc. ist der hohe Energieverbrauch. Der Sekundärenergieträger Wasserstoff kann durch seine CO2-freie Verbrennung sehr gut als Brennstoff eingesetzt werden. Wasserstoff ist ein brennbares Gas das exotherm mit Sauerstoff zu Wasser reagiert. Durch die Veränderung der Gasatmosphäre im Ofen gibt es jedoch Auswirkungen auf die Eigenschaften des Brennproduktes, die keramischen Eigenschaften, die Brennfarbe, die Puzzolanität und schädliche Emissionen im Ofenraum. Schwerpunkt ist es, derzeit noch offene Fragestellungen zum Wasserstoff-verfahren zu lösen, d.h. Kenntnisse über die Reaktionsmechanismen in den Rohstoffen bei wasserdampfhaltiger Atmosphäre zu erlangen und ein Konzept für die Verfahrenstechnik zu entwickeln, mit der es nach dem heutigen Stand der Technik möglich wird, ein solches Brennverfahren sicher und wirtschaftlich in einem kontinuierlichen Prozess einzusetzen. Die Projektergebnisse sollen im Werk Rietberg der Wienerberger GmbH in einem Pilotofen umgesetzt und erprobt werden.

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.

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.

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