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s/energieffizienz/Energieeffizienz/gi

Energieverbrauch privater Haushalte

<p>Die privaten Haushalte benötigten im Jahr 2023 etwa gleich viel Energie wie im Jahr 1990 und damit gut ein Viertel des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland. Sie verwendeten mehr als zwei Drittel ihres Endenergieverbrauchs, um Räume zu heizen.</p><p>Endenergieverbrauch der privaten Haushalte</p><p>Private Haushalte verbrauchten im Jahr 2023 632 Terawattstunden (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>⁠) Energie, das sind 632 Milliarden Kilowattstunden (Mrd. kWh). Dies entsprach einem Anteil von gut einem Viertel am gesamten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠.&nbsp;</p><p>Im Zeitraum von 1990 bis 2023 fiel der Endenergieverbrauch in den Haushalten – ohne Kraftstoffverbrauch, da dieser dem Sektor Verkehr zugeordnet ist – um 3,5&nbsp;% (siehe Abb. „Entwicklung des Endenergieverbrauchs der privaten Haushalte“). Dabei herrschten in den Jahren 1996, 2001 und 2010 sehr kalte Winter, die zu einem erhöhten Brennstoffverbrauch für Raumwärme führten. So lag der Energieverbrauch im sehr kalten Jahr 2010 etwa 12 % über dem Wert des eher warmen Jahres 1990.</p><p>Höchster Anteil am Energieverbrauch zum Heizen</p><p>Die privaten Haushalte benötigen mehr als zwei Drittel ihres Endenergieverbrauchs, um Räume zu heizen (siehe Abb. „Anteile der Anwendungsbereiche am ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ der privaten Haushalte 2008 und 2023“). Sie nutzen zurzeit dafür hauptsächlich Erdgas und Mineralöl. An dritter Stelle folgt die Gruppe der erneuerbaren Energien, an vierter die Fernwärme. Zu geringen Anteilen werden auch Strom und Kohle eingesetzt. Mit großem Abstand zur Raumwärme folgen die Energieverbräuche für die Anwendungsbereiche Warmwasser sowie sonstige ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Prozesswrme#alphabar">Prozesswärme</a>⁠ (Kochen, Waschen etc.) bzw. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Prozessklte#alphabar">Prozesskälte</a>⁠ (Kühlen, Gefrieren etc.).</p><p>Mehr Haushalte, größere Wohnflächen – Energieverbrauch pro Wohnfläche sinkt</p><p>Der Trend zu mehr Haushalten, größeren Wohnflächen und weniger Mitgliedern pro Haushalt (siehe „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/private-haushalte-konsum/strukturdaten-privater-haushalte/bevoelkerungsentwicklung-struktur-privater">Bevölkerungsentwicklung und Struktur privater Haushalte</a>“) führt tendenziell zu einem höheren Verbrauch. Diesem Trend wirken jedoch der immer bessere energetische Standard bei Neubauten und die Sanierung der Altbauten teilweise entgegen. So sank der spezifische ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ (Energieverbrauch pro Wohnfläche) für Raumwärme seit 2008 um 20 % (siehe Abb. „Endenergieverbrauch und -intensität für Raumwärme – Private Haushalte (witterungsbereinigt“)).</p><p>Stromverbrauch mit einem Anteil von rund einem Fünftel</p><p>Der Energieträger Strom hat einen Anteil von rund einem Fünftel am ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ der privaten Haushalte. Hauptanwendungsbereiche sind die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Prozesswrme#alphabar">Prozesswärme</a>⁠ (Waschen, Kochen etc.) und die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Prozessklte#alphabar">Prozesskälte</a>⁠ (Kühlen, Gefrieren etc.), die zusammen rund die Hälfte des Stromverbrauchs ausmachen. Mit jeweiligem Abstand folgen die Anwendungsbereiche Informations- und Kommunikationstechnik, Warmwasser und Beleuchtung (siehe Abb. „Anteile der Anwendungsbereiche am Netto-Stromverbrauch der privaten Haushalte 2008 und 2023“).</p><p>Direkte Treibhausgas-Emissionen privater Haushalte sinken</p><p>Der Energieträgermix verschob sich seit 1990 bis heute zugunsten von Brennstoffen mit geringeren Kohlendioxid-Emissionen und erneuerbaren Energien. Das verringerte auch die durch die privaten Haushalte verursachten direkten Kohlendioxid-Emissionen (d.h. ohne Strom und Fernwärme) (siehe Abb. „Direkte Kohlendioxid-Emissionen von Feuerungsanlagen der privaten Haushalte“).</p>

Energieeffizienteres Recyclingverfahren von Altpapier

Die Papierfabrik Palm GmbH & Co. KG, mit Unternehmenssitz in Aalen (Baden-Württemberg), plant Wellpappenrohpapier aus Altpapier zukünftig äußerst energieeffizient bei hoher Qualität herzustellen. Im Vergleich zu konventioneller Technik wird der Energieverbrauch mit einer neuen Technologie um 27 Prozent reduziert. Das Pilotprojekt wird aus dem Umweltinnovationsprogramm mit über 770.000 Euro gefördert. Wellpappenrohpapiere, die das Ausgangsprodukt für Verpackungen sind, werden in einem ständig optimierten Recyclingprozess zu 100 Prozent aus verschiedenen Sorten Altpapier hergestellt. Dabei kommt es vor, dass auch noch wertvolle verwertbare Fasern gemeinsam mit den im Altpapier vorhandenen Störstoffen aussortiert werden und dem Prozess verloren gehen. Daher ist es sinnvoll, die Auflöseaggregate den jeweiligen Festigkeitseigenschaften der verwendeten Altpapiere anzupassen. Mit einer neuartigen Zerfaserungstechnologie für Altpapier soll das bei der Papierfabrik Palm umgesetzt werden. Ziel des innovativen Projektes ist es, die Faserausbeute bei geringerem Energieeinsatz auf nahezu 100 Prozent zu erhöhen. Die technische Lösung hinter dem optimierten Recyclingprozess ist das 'Green Pulping Concept', bei dem zwei Pulpingtechnologien miteinander verknüpft werden. Bei einer jährlichen Produktionsmenge von 750.000 Tonnen Wellpappenrohpapiere kann das Familienunternehmen so 7.440 Megawattstunden Energie einsparen und als Folge dessen den Ausstoß von CO2-Emissionen um 2.403 Tonnen verringern. Bedingt durch die hohe Festigkeit des aufbereiteten Papiers werden zudem weniger chemische Additive eingesetzt und das Kreislaufwasser wird entlastet. Die innovative Technologie ist grundsätzlich auch auf andere Papierfabriken übertragbar, sodass ein Multiplikatoreffekt für die gesamte Branche möglich ist. Mit dem Umweltinnovationsprogramm wird die erstmalige, großtechnische Anwendung einer innovativen Technologie gefördert. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Datengetriebene Anlagenüberwachung und -auslegung zur Sicherung der ökologischen Effizienz im Betrieb, Teilvorhaben: Effizienzmonitoring von Automatisierungseinrichtungen

Der effiziente Umgang mit Ressourcen und Energie ist eine essenziele Größe zum Erreichen der global gesetzten Klimaschutzziele. Insbesondere für die pneumatische Antriebs- und Vakuumtechnik zeigt sich ein bedeutendes Einsparpotenzial von bis zu 60 % des Druckluftverbrauchs, welches jedoch aufgrund von fehlenden Auslegungs- und Überwachungsstrategien unausgeschöpft bleibt. Des Weiteren besteht in der Automatisierungsindustrie ein Bedarf nach einer transparenten Vorgehensweise zur ökologischen Bilanzierung, die trotz der enormen Wichtigkeit kaum durchgeführt wird. Vor diesem Hintergrund ist das zentrale Vorhabenziel die Energieeffizienzsteigerung und die damit einhergehende Reduktion der Umweltauswirkungen der Antriebs- und Vakuumtechnik. Hierfür wird eine Methodik entwickelt, die den energetischen Anlagenzustand überwacht sowie Degradation und Fehlerfälle erkennt und prädiziert. Die Methodik wird durch eine ganzheitliche Bilanzierung der Umweltauswirkungen auf Anlagenebene erweitert und durch die Einbeziehung weiterer Kriterien wie Auslastung oder Robustheit einer Lösung praktisch nutzbar gemacht. Somit wird die Anlage aus ökologischer Sicht von den ersten Schritten der Planungsphase über den Betrieb bis zur Außerbetriebnahme begleitet und so der systematische Einsatz von energieeffizienten Automatisierungslösungen erleichtert. Bei TRUMPF werden Automatisierungslösungen entwickelt, welche während der gesamten Nutzungsphase die im Neuzustand vorhandenen Effizienzwerte einhalten sollen. Abweichungen und deren Ursachen sind zu ermitteln, Maßnahmen zu definieren und ein kontinuierliches Monitoring der Werte ist beim Anwender zu sichern. Damit soll erreicht werden, dass energetisch hocheffektive Systeme ihre Eigenschaften behalten und es zu keiner unbemerkten Verschlechterung kommt. Mittels gezielter Versuche und Analyse von Felddaten sollen Ansätze für Produktverbesserungen sowie eine kostengünstige Überwachung der Energieeffizienz im Feld entwickelt werden.

Durchführung eines Klimaschutz- und Energie-Effizienz-Netzwerkes 'EEN Sachsen

Das wirtschaftliche Potential für mehr Klimaschutz und Energieeffizienz in deutschen Unternehmen ist riesig. Mit derzeit rentablen Technologien können erhebliche Energiekosten eingespart, die Wettbewerbsfähigkeit gestärkt und Treibhausgas-Emissionen vermindert werden. Klimaschutz- und Energieeffizienz-Netzwerke mit 10 bis 15 Unternehmen bieten ein optimales Preis- Leistungsverhältnis, um die vorhandenen Potentiale zu heben. Noch ist dieser Ansatz in Deutschland wenig verbreitet. Dies soll sich in Zukunft ändern. Mit Fördermitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) im Rahmen der Klimaschutzinitiative wird die Wirtschaft in den nächsten Jahren beim Aufbau regionaler Kompetenzen und beim Aufbau von bis zu 30 Netzwerken unterstützt. Dabei werden neu entstehende Netzwerke bezuschusst und deren Arbeit laufend wissenschaftlich begleitet. Moderatoren und beratende Ingenieuren werden in Hinblick auf die Netzwerkarbeit weitergebildet und elektronische Berechnungshilfen für Energieeffizienz-Investitionen und Investitionen in erneuerbare Energien verbessert und neu entwickelt.

Gerechte Prozesse zur positiven Energieplanung in benachteiligten städtischen Gebieten, Teilvorhaben: Verbreitung und Validierung europäischer Erfahrungen für nachbarschaftliche Energielösungen'

Herstellung von feuerfesten NSiC-Materialien mit deutlich verringertem Energieeinsatz

VibroSenLH2, Schadendetektion für Flüssigwasserstofftanks aus Faserverbundwerkstoffen auf Basis passiver akustischer Emissionen

Optimierung der Energieeffizienz, Obsoleszenz und zirkulären Wirtschaft der additiven Fertigungsroute am Beispiel innovativer martensitischer Chromstähle, Teilvorhaben: Werkstofftechnische Optimierung entlang der Prozesskette der additiven Fertigung martensitischer Chromstähle

Der Megatrend des Additive Manufacturing (AM) ermöglicht im Produktdesign neben einer erhöhten Flexibilität, geometrischen Designfreiheit, insbesondere eine Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz. Im Rahmen dieses Vorhabens wird die Wertschöpfungskette des AM ausgehend von der Herstellung der Rohmaterialien bis zum fertigen AM-Bauteil für die Branchen der Medizintechnik und der Schneidinstrumente durchdrungen. Als AM-Verfahren wird hierbei das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen genutzt. Über höchste Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit kann eine hohe Lebensdauer der Endprodukte hier nur durch die martensitischen Chrom-Stähle erreicht werden. Diese lassen sich bisher jedoch nicht mittels Laserstrahlschmelzen verarbeiten. Zudem ist die ökologische Effizienz der AM-Route nur scheinbar hoch. Handlungsbedarf besteht, angefangen von der Pulverurformung bis zur Veredlung des AM-Produktes beim Endkunden an jedem Glied der Wertschöpfungskette. Hierbei lassen sich die Themenbereiche i) Ressourceneffizienz der Pulverurformung, ii) Verfahren zur Vorhersage und Optimierung der Qualität und Obsoleszenz der Metallpulver, iii) Vorhersage und Steigerung der Lebensdauer AM-gefertigter Produkte, iv) Designstrategie zur Erhöhung der Ressourceneffizienz der AM Route, sowie v) Etablierung einer geschlossenen Circular Economy, extrahieren. Das zentrale Anliegen des Projekts ist es einen ganzheitlichen Ansatz zur Effizienzsteigerung der Fertigungskette von additiv gefertigten Produkten aus martensitischen Cr-Stählen erstmalig zu ermöglichen. Angefangen von der Pulverurformung, der AM-Verarbeitung bis hin zum Endanwender werden die Herausforderungen entlang der Wertschöpfungskette adressiert. Das übergeordnete Ziel ist es, die Energieeffizienz vollständig über die Wertschöpfungskette zu analysieren und zu steigern. Hierbei sollen die energetische Effizienz aller Prozessschritte und Zwischenprodukte einzeln, aber besonders auch durch deren Zusammenwirken, erhöht werden.

Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt), Vernetzte Städte zum Thema städtische Energien in Deutschland, den USA und den BRICS-Staaten

Einige sind schon gut aufgestellt, andere können noch etwas lernen: Um Städte fit für die Zukunft zu machen, ist der internationale Austausch mit anderen Städten von großen Nutzen. Hier setzt ein neues Projekt des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) und des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) an, das in Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und dem German Marshall Fund of the United States (GMF) durchgeführt wird. Ob klimagerechter Stadtumbau, Energieeffizienz, bürgerschaftliches Engagement oder soziale Integration - neue Strategien für die Stadtentwicklung sind gefragt und sollen den Projektpartnern und Deutschland neue Impulse für Gesetze und Förderpolitik geben. Ziel: Ziel ist es, das Memorandum STÄDTICHE ENERGIEN als eines der derzeit zentralen städtebau- und wohnungsbaupolitischen Themen mit dem Ansatz der integrierten Stadtentwicklung durch international ausgerichtete Formate der Kooperation mit zentralen Partnern des BMUB umzusetzen. Dies wird auch von der LEIPZIG CHARTA gefordert. Für die Bundesebene werden so auch wichtige Impulse zur kontinuierlichen Anpassung von Gesetzgebung und Förderpolitik an neue Herausforderungen generiert, denen sich insbesondere Kommunen gegenübersehen. Lebenslanges Lernen von unterschiedlichen Akteuren und Institutionen mit dem Ziel der nachhaltigen Stadtentwicklung sowohl in Deutschland als auch weltweit wird durch internationale Zusammenarbeit angereichert. Dies erfordert, neue Kooperationsformen einzugehen und gewinnbringend für kommunale Entwicklung zu nutzen.

Entwicklung eines Verfahrens zum Aufbau eines dynamischen hybriden Zwillings von Gebäuden zur Energieeffizienzsteigerung durch datengetriebene Planung, Umsetzung, Nutzung und Sanierung, Teilvorhaben: Simulationsmodelle für den hybriden Zwilling, LinkedData und SemanticWeb

Dieses Vorhaben verfolgt das Ziel einer durchgängigen Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die einzelnen Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Assistenzsysteme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der gesamten Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Groß-Demonstrators in einem mittelständischen produzierenden Unternehmen sollen die Potentiale eines hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit anschaulich zugänglich gemacht werden, um die Digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Das übergeordnete Ziel der RWTH ist die Entwicklung eines Simulationsmodells und geeigneter Schnittstellen, um Daten des hybriden Zwillings direkt mit einer dynamischen Gebäudesimulation von Bestandsgebäuden sowie Neubauten bidirektional zu koppeln. Nach Abschluss der Simulation sollen die Simulationsparameter und die darauf aufbauenden Ergebnisse wiederum zu dem hybriden Zwilling überführt und dort für weitere Verwendungen gespeichert werden. Änderungen am hybriden Zwilling sollen dann direkt als veränderte Simulationsparameter übernommen werden können, sodass Planungsänderungen erstmals in ihren Auswirkungen direkt berechenbar werden.

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