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Ruß kann wärmend oder kühlend wirken: Unsicherheitsfaktor in Klimavorhersagen

Montag 22. April 2013 von birdfish

Die Verbrennung von fossilen und nachwachsenden Rohstoffen beeinflusst unser Klima durch die Entstehung von Ruß.

Schwarzer RauchRauch eines Feuers in extrem trockener Vegetation in australischer Wüste. Foto: C. Hadfield / NASA

Dieser kann – je nach Situation wärmend oder kühlend wirken. Viele Gründe machen es schwer, eine Bilanz der schwarzen Kohlenstoffpartikel zu ziehen, wie ein Artikel im Forschungsmagazin Science zeigt.

Vor einigen Monaten überraschte eine wissenschaftliche Publikation die Klimaforscher weltweit. Ein amerikanisches Forscherteam kam zu dem Schluss, dass der Beitrag, den Ruß an der weltweiten Klimaerwärmung liefert, etwa doppelt so groß ist, wie bisher angenommen. Rußpartikel entstehen bei der Verbrennung fossiler Energiequellen wie Kohle und Öl und auch bei der Nutzung von Biomasse wie Holz. Die Forscher um die Chemikerin Tami Bond stufen den schwarzen Kohlenstoff (Black Carbon), so der wissenschaftliche Sammelbegriff für Rußpartikel, in seiner Klimaschädlichkeit sogar höher ein als die des Treibhausgases Methan.

Wie es zu solch großen Differenzen in der Bewertung der Klimawirkung von Ruß kommen kann, beschreibt eine aktuelle Publikation im Wissenschaftsmagazin Science. Gemeinsam mit seinem kalifornischen Kollegen Veerabhadran Ramanathan erklärt Meinrat O. Andreae, Direktor am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie, welche globalen und regionalen Klimaauswirkungen die schwarzen Partikel haben können. Ruß ist in der Erdatmosphäre die größte Absorptionsquelle von Sonnenstrahlung.

„Anders als die chemisch präzise definierten Treibhausgase sind Rußpartikel verschiedenartig aufgebaut und haben sehr unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften. Allein das macht es schwierig, den Einfluss von Ruß auf das Klima genau zu bestimmen“, sagt der Mainzer Klimaforscher Prof. Andreae. „Eine konkrete Ursache, warum die Vorhersagen so weit auseinander liegen, sehen wir im sogenannten braunen Kohlenstoff.“ Diese Kohlenstoffpartikel entstehen auch bei der Verbrennung von Biomasse und durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre. Genau wie schwarzer absorbiert brauner Kohlenstoff Licht und Wärme – eine Tatsache, die bisher in den meisten Klimamodellen ignoriert wurde. Man nahm im Gegenteil an, dass brauner Kohlenstoff unser Klima sogar kühlt, da die Partikel mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren als sie an die Erde abgeben.

Für eine Klimabilanz muss man alle Wirkmechanismen von Ruß kennen

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor liegt im Zusammenspiel der kühlenden und erwärmenden Eigenschaften von Ruß. Rußpartikel nehmen nicht nur besonders gut Wärme auf und geben sie an die Erdatmosphäre ab. Sie dienen auch als Keime für die Kondensation von Feuchtigkeit, was schließlich zur Wolkenbildung führt. Und Wolken wiederum reflektieren die Sonnenstrahlung. Um eine korrekte Bilanz für Ruß zu erstellen, muss man also alle klimarelevanten Mechanismen genau kennen – kühlende wie erwärmende.

Eine solche Bilanz erstellten die amerikanischen Wissenschaftler um Bond in ihrer Studie. Sie fassten dazu alle verfügbaren Simulationen und Beobachtungen zusammen und berechneten die Energiemenge, die die schwarzen Partikel aus der Sonnenstrahlung absorbieren und somit an das Klimasystem abgeben können. Der sogenannte Strahlungsantrieb (radiative forcing) liegt mit 1,1 Watt pro Quadratmeter doppelt so hoch wie der Wert, der 2011 in einer Studie des UN Umweltprogramms (UNEP) und der weltweiten Meteorologischen Organisation (WMO) zur Vorhersage der Erderwärmung genutzt wurde. Für Bond und ihre Kollegen ist Ruß also viel klimarelevanter als bisher angenommen.

Wie ist dieser große Unterschied zu früheren Berechnungen zu erklären? Andreae und sein Kollege Ramanathan vergleichen unterschiedliche Ansätze zur Herleitung des Strahlungsantriebs durch die Absorption von Licht durch Ruß. Der Klimaforscher Ramanathan hat ihn aus Absorptionsdaten von Satelliten und 140 Bodenmessstationen ermittelt. Die Bond-Studie leitet zunächst einen wesentlich kleineren Wert aus Emissionsinventaren und Atmosphärenmodellen her, und muss ihn dann hochskalieren um den abgeleiteten Wert in die Nähe des Werts aus den Messdaten zu bringen. Daraus folgern Andreae und Ramanathan, dass in den meisten Klimavorhersagen entweder eine wichtige Quelle für Ruß nicht berücksichtigt wurde oder dass Daten aus sogenannten Abschätzungen der weltweiten Emissionen nicht zuverlässig genug sind.

Ruß macht regionale Klimavorhersagen noch unsicherer

Noch größer werden die Unsicherheiten durch den Faktor Ruß auf regionaler Ebene – beispielsweise bei Niederschlagsvorhersagen. Dies rührt unter anderem daher, dass Ruß gegenläufige Effekte bei der Entstehung von Wolken hat. Bei kleinen Wolken verringern die Partikel die Niederschlagseffizienz, bei großen Wolken steigt sie an. Der Ruß in der Luft über dem indischen Ozean wirkt wie ein Sonnenschirm, so dass sich das Meerwasser weniger erwärmt und deshalb weniger Wasser verdunstet. Als Folge befürchten Forscher, dass sich beispielsweise die Monsun-Regenfälle in Südasien abschwächen – einer Region, in der zunehmend Biomasse verbrannt wird.

Außerdem erzeugt die Absorption von Sonnenstrahlung durch Ruß in der Atmosphäre Wärmegradienten, wodurch sich die Luftströmungen verändern. Das wird unter anderem für die bereits beobachtete Verschiebung des Tropengürtels nach Norden verantwortlich gemacht.

Wurde die Strahlungsabsorption von Ruß in bisherigen Vorhersagen tatsächlich so deutlich unterschätzt, wie die amerikanischen Forscher um Bond behaupten, muss man regionale Klimaeffekte neu bewerten, so Andreae und Ramanathan. Das wiederum erfordert genau definierte Beobachtungen im Klimasystem, von Satellitendaten bis zu mikrochemischen Messungen von Aerosolen.

Und schließlich bleibt die Frage offen, ob sich all die Anstrengungen, die Entstehung von Ruß zu vermindern, wirklich lohnen. Denn mit der Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen auch Stoffe wie Schwefeldioxid, die unser Klima kühlen. Eine Gesamtbilanz für unser Klima wird dadurch umso schwieriger.

Warum wir dennoch alles daran setzen sollten, die Entstehung von Ruß so weit wie möglich zu verringern, liegt in seiner Schädlichkeit für die menschliche Gesundheit. Geschätzte 3,5 Millionen Menschen sterben jährlich durch die Luftverschmutzung mit Ruß und verwandten Feinstaubpartikeln in Haushalten, besonders in den Entwicklungs- und Schwellenländern, wo oft noch am offenen Feuer gekocht wird.

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Das neue EU-Energielabel holt auf: Auszeichnung von Geräten wurde geprüft

Freitag 12. April 2013 von birdfish

Der Handel erfüllt weitgehend die Pflicht zur Kennzeichnung der Energieeffizienz von Elektrogeräten wie Waschmaschinen, Kühlschränken oder Fernsehapparaten.

Skala - Teil des neuen LabelsSkala – Teil des neuen Labels

Dies zeigen Ladenbegehungen des Öko-Instituts, der Deutschen Umwelthilfe (DUH) und der Verbraucherzentralen (VZ) Sachsen und Sachsen-Anhalt. Die Partner im Projekt „Come on Labels“ stellen fest, dass 85 Prozent der insgesamt 2.374 betrachteten Geräte korrekt gekennzeichnet waren. Lediglich vier Prozent waren fehlerhaft ausgezeichnet; elf Prozent der Geräte trugen gar kein Label.

Auszeichnung energieeffizienter Geräte geprüft

Bereits im vergangenen Jahr hatten Öko-Institut, DUH und die VZ Sachsen und Sachsen-Anhalt überprüft, inwieweit die 2011 reformierte Energieeffizienz-kennzeichnung von Haushalts- und Fernsehgeräten im Handel korrekt umgesetzt wurde. Die Expertinnen und Experten kontrollierten dabei insgesamt 20 Geschäfte in den Städten Freiburg, Regensburg, Halle und Leipzig sowie einen Onlinehändler auf die korrekte Anbringung des EU-Energieeffizienzetiketts.

„Im Vergleich zum letzten Jahr, als lediglich 63 Prozent der Geräte im Handel einwandfrei mit dem EU-Energielabel gekennzeichnet waren, sehen wir jetzt eine deutliche Verbesserung“, fasst Dr. Corinna Fischer, Projektleiterin am Öko-Institut die Ergebnisse der Ladenbegehungen zusammen. „Mit den Informationen des Labels können sich Verbraucherinnen und Verbraucher beim Einkauf einfach für energieeffiziente Geräte entscheiden und somit dauerhaft ihre Stromkosten senken. Deshalb rufen wir den Handel weiter auf, den gesetzlichen Verpflichtungen nachzukommen und seinen Kundinnen und Kunden diese Informationen zur Verfügung zu stellen.“

Die Leiterin für Verbraucherschutz bei der DUH, Agnes Sauter, ergänzt: „Haushaltsgroßgeräte sind hochwertige Wirtschaftsgüter. Deshalb möchte der Verbraucher vor dem Kauf besonders gut informiert werden. Die Kennzeichnungsvorschriften sollen zu einem verantwortungsbewussten Umgang mit wichtigen Ressourcen anregen. Gleichzeitig machen die auf dem Label enthaltenen Informationen den Stromverbrauch für den Konsumenten transparent. Das kann erheblich zu Kostenersparnissen beitragen, insbesondere mit Blick auf die gesamte Lebensdauer.“

Wasch- und Geschirrspülmaschinen auf den vorderen Plätzen
Wie bei den Ladenbegehungen in 2012 schnitten Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen am besten ab: 86 beziehungsweise 92 Prozent der Geräte waren korrekt gekennzeichnet. Bei 5,8 bzw. 0,8 Prozent der Geräte entsprach die Kennzeichnung nicht den Vorschriften. So waren die Etiketten entweder unvollständig oder versteckt angebracht. Bei acht bzw. sieben Prozent der Geräte war gar keine Kennzeichnung erkennbar.

Doch auch bei Kühl- und Gefriergeräten hat sich die Kennzeichnung deutlich verbessert: 96 Prozent der Geräte trugen das Energieeffizienzzeichen, lediglich ein Prozent war fehlerhaft gekennzeichnet und nur 2,7 Prozent der Geräte trugen gar kein Label.

Bei Backöfen und Fernsehgeräten besteht nach wie vor der größte Nachholbedarf: Bei den Backöfen trugen 9,6 Prozent der Geräte kein Label; 12,7 Prozent waren fehlerhaft gekennzeichnet. Bei Fernsehgeräten war der Anteil von nicht gekennzeichneten Geräten mit knapp einem Fünftel am geringsten – hier dürfen noch ältere, nicht gekennzeichnete Geräte abverkauft werden. „Der Handel würde aber einen wichtigen Beitrag zur Verbraucherinformation leisten, wenn er auch ältere Fernsehgeräte freiwillig kennzeichnen würde“, so Corinna Fischer weiter.

Unterschiede nach Ladentypen und Regionen

Hinsichtlich der verschiedenen Ladentypen beobachteten die Wissenschaftlerinnen und Verbraucherschützer, dass die Kennzeichnung bei Küchenstudios und Möbelhäusern sich gegenüber der letzten Begehung verbessert hat. Deutlicher Handlungsbedarf besteht noch bei Supermärkten sowie kleinen Elektrofachhändlern: Hier sind jeweils nur 59 Prozent der Geräte korrekt gekennzeichnet.

Im Internet hingegen braucht das Label nicht abgebildet zu werden. Daher sind die Informationen oft schwer aufzufinden, selbst wenn sie vorhanden sind. Die Verbraucherschützer fordern deshalb, dass die Abbildung des Labels auch im Onlinehandel verbindlich gemacht wird. Regionale Unterschiede waren kaum erkennbar, mit Ausnahme von Regensburg. Dort war die korrekte Kennzeichnung um rund zehn Prozent höher als in den übrigen Regionen.

Neues Effizienzlabel ist weniger fehleranfällig
Die Ladenbegehungen zeigten zudem, dass es im Vergleich zum alten Label beim Einsatz des neuen Etiketts deutlich weniger fehlerhaft gekennzeichnete Geräte gibt. Der Hauptgrund dafür ist sehr wahrscheinlich, dass das Label in einem Stück aufgebracht wird, statt wie das alte in zwei Teilen, von denen häufig einer vergessen wurde. Dennoch gibt es noch immer 18 Prozent an Altgeräten, die mit dem alten Label gekennzeichnet sind. Da dieses Nebeneinander für Verbraucherinnen und Verbraucher verwirrend ist, fordern die Organisationen den Handel auf, auch Altgeräte freiwillig mit dem neuen Label zu kennzeichnen.

„Die Ladenbegehungen zeigen, dass die Energieeffizienzkennzeichnung insgesamt auf einem guten Weg ist“, sagt Martina Angelus, Energiereferentin der Verbraucherzentrale Sachsen-Anhalt. „Um den Konsumentinnen und Konsumenten die Auswahl eines energieeffizienten Produktes weiter zu erleichtern, muss die Kennzeichnung mit dem EU-Label bei manchen Produktgruppen und Ladentypen jedoch noch verbessert werden. Das Projekt Come On Labels bietet Händlern dafür eine Broschüre mit Hinweisen für die richtige Kennzeichnung der Geräte an. Sie ist auf Anfrage kostenlos erhältlich.“

Hintergrundinformationen zum Projekt „Come on Labels“:
Das EU-Projekt Come On Labels unterstützt und begleitet die Einführung der neuen Energiekennzeichnung in den teilnehmenden EU-Staaten. Das Projekt wird vom Energieeffizienz-Zentrum SEVEn (CZ) koordiniert und beteiligt Partner in 13 europäischen Ländern. Nationale Kontaktstelle ist das Öko-Institut e.V.

Hauptziel des Projekts ist die Förderung einer Energiekennzeichnung für Energieverbrauchende Geräte. Die Expertinnen und Experten sammeln vorhandene Ergebnisse von Gerätetests, überprüfen die ordnungsgemäße Kennzeichnung in Verkaufsstellen und tragen zur Aufklärung der Verbraucher bei.

Das Projekt Come On Labels

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EU-Grünbuch für Klimaziele 2030 zu schwach Deutschland muss Energiewende europäisieren

Mittwoch 3. April 2013 von birdfish

Der Deutsche Naturschutzring (DNR) begrüßte den Vorschlag der EU-Kommission zur Klima- und Energiepolitik nach 2020.

Energiewende auch EU-weit vorantreiben
Energiewende auch EU-weit vorantreiben – Foto: Dagmar Struß

Die Ziele von 40 Prozent Treibhausgasreduktionen und 30 Prozent erneuerbaren Energien sind aus Sicht des Dachverbands jedoch bei Weitem zu schwach. „Der Weltklimarat hat klar darauf hingewiesen, dass Industrieländer ihre Emissionen schon bis 2020 um bis zu 40 Prozent senken müssen, um die Klimaerwärmung einzudämmen. Es kann nicht sein, dass Europa dieses Ziel erst zehn Jahre später erreicht“, kritisierte Hartmut Vogtmann, Präsident des Deutschen Naturschutzrings.

Aus Sicht des Deutschen Naturschutzrings könnte Europa seine Treibhausgase bis 2030 schon um 55 Prozent reduzieren, wenn es auf Energieeffizienz und erneuerbaren Energien setzt. „Die Kommission vernachlässigt, dass Effizienz mehr als die Hälfte der CO2-Reduktionen stemmen kann, und noch dazu die Kosten der Energiewende bremst. Der Vorschlag einiger Länder, nur noch ein Ziel für Treibhausgase zu vereinbaren, wäre Wahnsinn. Das würde bedeuten, dass wir in Europa Atomkraft fördern, bei erneuerbaren Energien und Energieeffizienz aber Stillstand hätten“, warnte Vogtmann. „Die Bundesregierung hat sich bei der Energiewende auf den Atomausstieg und ehrgeizige Klimaziele festgelegt. Dies muss nun auch in Europa vorangetrieben werden.“

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Ökosysteme sind Partner der Landwirtschaft – wie man die Kräfte der Natur nutzt

Dienstag 2. April 2013 von birdfish

Die Kräfte der Natur nutzen, um die Erträge in der Landwirtschaft zu steigern: Wie das gehen kann, soll ein neuer internationaler Forschungsverbund zeigen. Ökologen vom Biozentrum der Uni Würzburg sind mit dabei.

Effektive Landwirtschaft geht anders
Landwirte müssen umdenken – Foto: André Künzelmann / UFZ

Weltweit wird in den kommenden Jahrzehnten der Bedarf an landwirtschaftlichen Erzeugnissen steigen. Ein Grund dafür: Pflanzen wie Getreide oder Raps werden zunehmend angebaut, um Biogas oder Biodiesel zu produzieren – das soll den wachsenden „Energiehunger“ der Menschheit stillen.

Aber: „Eine weitere konventionelle Intensivierung der Landwirtschaft ist ohne gravierende Nachteile für die Umwelt nicht machbar“, sagt Professor Ingolf Steffan-Dewenter vom Biozentrum der Universität Würzburg. Auch eine Ausdehnung der Anbauflächen sei kaum möglich. Voraussichtlich werde der Klimawandel mit zunehmenden Hitze- und Dürreperioden sogar dafür sorgen, dass die landwirtschaftlich nutzbaren Areale der Erde eher schrumpfen.

Positiven Einfluss der Ökosysteme nutzen
Für dieses Dilemma hat die Wissenschaft verschiedene Lösungsansätze. Einer davon sieht vor, den positiven Einfluss ökologischer Leistungen, wie Bestäubung und Schädlingskontrolle, für die Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion zu nutzen. Dass dieser Ansatz funktionieren kann, will nun der neue europäische Forschungsverbund „LIBERATION“ demonstrieren: bei Feldversuchen mit Getreide, Sonnenblumen und Raps in sieben ausgewählten Gegenden Europas.

Die grundlegende Idee hinter dem Projekt: „Eine hohe Biodiversität, also eine möglichst große Vielfalt von Organismen, bringt der Landwirtschaft höhere Erträge“, so Steffan-Dewenter: Die Bestäubung der Nutzpflanzen durch Insekten und andere Tiere wird optimiert, Pflanzenschädlinge werden von ihren natürlichen Feinden in Schach gehalten, das Bodenleben wird gefördert und damit auch die Fruchtbarkeit der Äcker.

Vorteile von Fruchtfolgen und Mischkulturen erforschen
Die Projektpartner wollen auch die Vorteile von Fruchtfolgen und Mischkulturen untersuchen. Denn es sei wissenschaftlich erwiesen, dass beim Anbau verschiedener Pflanzen in enger Nachbarschaft die Bodennährstoffe effizienter genutzt werden, so der Würzburger Professor. Außerdem wachse in Mischkulturen das Unkraut schlechter und das Risiko für Pflanzenkrankheiten sinke.

Trotzdem werden Mischkulturen bislang kaum angepflanzt, weil die modernen Erntetechniken nicht auf diese Anbauform ausgelegt sind. Auch ist kaum erforscht, welche Pflanzenmischungen sich gut dafür eignen. Ebenfalls Mangelware sind bislang Feldversuche, die den Einfluss von Mischkulturen und unterschiedlichen Fruchtfolgen auf Biodiversität und Ertrag untersucht haben.

Empfehlungen für Politik und Landwirtschaft
Die Projektpartner wollen auch die Vorteile von Fruchtfolgen und Mischkulturen untersuchen. Denn es sei wissenschaftlich erwiesen, dass beim Anbau verschiedener Pflanzen in enger Nachbarschaft die Bodennährstoffe effizienter genutzt werden, so der Würzburger Professor. Außerdem wachse in Mischkulturen das Unkraut schlechter und das Risiko für Pflanzenkrankheiten sinke. Trotzdem werden Mischkulturen bislang kaum angepflanzt, weil die modernen Erntetechniken nicht auf diese Anbauform ausgelegt sind. Auch ist kaum erforscht, welche Pflanzenmischungen sich gut dafür eignen. Ebenfalls Mangelware sind bislang Feldversuche, die den Einfluss von Mischkulturen und unterschiedlich diversen Fruchtfolgen auf Biodiversität und Ertrag untersucht haben.

Empfehlungen für Politik und Landwirtschaft

Am Ende des Projekts sollen Empfehlungen für Politik und Landwirtschaft stehen – etwa Aussagen darüber, mit welchen Produktionsmethoden und mit welcher Gestaltung der Agrarlandschaft sich der positive Einfluss der Biodiversität am besten zur Steigerung der Erträge ausnutzen lässt.

Die Europäische Union fördert das Projekt „LIBERATION“ mit drei Millionen Euro. Es ist auf vier Jahre angelegt; die Versuchsflächen liegen in der Region Würzburg, außerdem in Schweden, Großbritannien, Ungarn, den Niederlanden, Polen und Italien. Koordiniert wird das Projekt von David Kleijn vom Alterra-Forschungsinstitut des Wageningen University and Research Center (Niederlande). Zwei der elf europäischen Projektpartner kommen aus Deutschland, und zwar von der Universität Würzburg (Ingolf Steffan-Dewenter) und von der Universität Bayreuth. Nach Würzburg fließen Projektmittel in Höhe von 350.000 Euro.

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Forscher stellen virtuelles Kraftwerk vor – stabiler Strom aus Erneuerbaren Energien

Donnerstag 28. März 2013 von birdfish

Der Zusammenschluss vieler kleinerer Stromerzeuger kann konventionelle Kraftwerke ersetzen.

Kombikraftwerk 2

Wie mit Erneuerbaren Energien die Stromversorgung ohne erhöhtes Risiko für ein Blackout heute und in Zukunft möglich ist, zeigt das Forschungsprojekt Kombikraftwerk2. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel stellen das Projekt auf der Hannover Messe vom 8.-12. April 2013 (Halle 27, Stand N71) vor.

»Jede Energiequelle – sei es Wind, Sonne oder Biogas – hat ihre Stärken und Schwächen. Wenn wir die unterschiedlichen Charaktere der regenerativen Energien geschickt kombinieren, können wir die Stromversorgung in Deutschland sicherstellen«, prognostiziert Dr. Kurt Rohrig, stellvertretender Institutsleiter des IWES. Das Kombikraftwerk zeigt: es ist technisch möglich, dass jeder einzelne Produzent seinen Strom ins Netz einspeisen kann und das Netz dabei stabil bleibt. Damit das funktioniert haben IWES-Forscher und Kollegen vom Siemens-Konzern in der E-Energy-Initiative des Bundes eine Softwareplattform entwickelt, mit der nach dem Motto »gemeinsam sind wir stark« viele kleinere Erzeuger zusammen als »virtuelles Kraftwerk« agieren können.

Virtuelles Kraftwerk im Praxistest:

Seit Januar 2011 erproben die Forscher in der Regenerativen Modellregion Harz (RegModHarz) ein solches Kraftwerk – mit sehr guten Ergebnissen. Sie haben hier 25 Anlagen mit einer Nennleistung von 120 Megawatt über das Internet und als simulierte Speicher ein Pumpspeicherkraftwerk und Elektrofahrzeuge zusammengeschaltet. Eine zentrale Steuerung sorgt dafür, dass die Nachteile der erneuerbaren Energien gemildert werden. Denn die Sonne scheint nicht immer, und auch der Wind weht nicht kontinuierlich. Wenn aber viele kleine Erzeuger zusammenarbeiten, kann man regionale Unterschiede bei Wind und Sonne durch das Stromnetz oder regelbare Biogasanlagen ausgleichen. Weiter lässt sich überschüssiger Strom speichern oder in Wärme umwandeln. Es entsteht ein leistungsfähiges Netzwerk, das dezentral organisiert ist, aber nach außen hin – etwa an Strombörsen – als größere Gesamtheit auftreten kann. Damit das funktioniert, übernimmt die Leitwarte zwei Rollen gleichzeitig: Als »Energieanlagenmanager« verwaltet und überwacht sie die im virtuellen Kraftwerk zusammengeführten Anlagen. Und als »Poolkoordinator« vermarktet sie gleichzeitig die erzeugte Energie. Die Software des virtuellen Kraftwerks aus dem Harz wird für das Kombikraftwerk2 teilweise übernommen und um Netzstabilisierungsfunktionen erweitert.

Erneuerbare Energien können das Netz stabilisieren

An manchen Tagen des Jahres übernimmt die Elektrizitätserzeugung aus Sonne, Wind, Biomasse, Wasser und Geothermie bereits heute in Deutschland schon mehr als die Hälfte der anfallenden Last. »Dass der Strom auch künftig zuverlässig mit einer Spannung von 230 Volt und einer Frequenz von 50 Hertz beim Nutzer ankommt, dieser Herausforderung müssen sich die Erneuerbaren künftig stellen«, sagt Kaspar Knorr, Leiter des Forschungsprojekts Kombikraftwerk2 am IWES. Die erneuerbaren Energiequellen müssen auch vermehrt zu den Systemdienstleistungen beitragen. Im bisherigen, auf wenige zentrale Produzenten ausgelegten System sorgten vor allem konventionelle Kraftwerke für diese Voraussetzungen. Wie das Stromversorgungssystem der Zukunft aussehen und wie die einzelnen Anlagen über Deutschland verteilt sein könnten, modellieren die Wissenschaftler detailliert in ihrem Projekt. Sie ermitteln auch den Bedarf an Systemdienstleistungen wie Frequenz- und Spannungshaltung, Schwarzstartfähigkeit und Momentanreserve, damit der erneuerbare Strom stabil beim Verbraucher ankommt.

»Schon heute können die Erneuerbaren durch ihren dezentralen Charakter und innovative Entwicklungen dazu beitragen, das Stromversorgungsystem zu stabilisieren. Wir können mit dem Kombikraftwerk2 zeigen, vor welchen Veränderungen unsere Stromversorgung steht. Und wir demonstrieren, wie die Erneuerbaren diese Aufgabe meistern und auch in Zukunft für stabilen Strom sorgen können«, betont Knorr.

Forschungsprojekt und Partner:

Das auf drei Jahre angelegte Forschungsprojekt »Kombikraftwerk2« untersucht, wie ein rein regeneratives Stromversorgungssystem funktionieren könnte und welchen Bedarf es an Systemdienstleistungen geben wird. Zugleich ermitteln die Experten Möglichkeiten, wie die Anlagen für erneuerbare Energien diese zur Netzstabilität notwenigen Dienstleistungen erbringen können. Die Lösungsansätze werden an realen Anlagen untersucht. Die Partner des Konsortiums sind: CUBE Engineering GmbH, Deutscher Wetterdienst, ENERCON GmbH, Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES), ÖKOBIT GmbH, Fachgebiet Elektrische Energieversorgung der Leibniz Universität Hannover, Siemens AG, SMA Solar Technology AG, SolarWorld AG und die Agentur für Erneuerbare Energien. Das Projekt wird vom Bundesumweltministerium gefördert und schließt an das schon 2007 begonnene Projekt Kombikraftwerk1 an, das unter anderem die Machbarkeit einer vollständig auf regenerativen Quellen aufbauenden Stromversorgung aufzeigte.

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Studie: Treibhausgase im Verkehrssektor bis 2050 um 60 Prozent senken können

Mittwoch 27. März 2013 von birdfish

Das europäische Weissbuch für den Verkehr gibt als Ziel bis 2050 eine Reduktion der Treibhausgase um mindestens 60 Prozent gegenüber 1990 vor.

LKW belasten Straßen mehr als andere Fahrzeuge
Bei LKWs durch Effizienztechnologien bis 2025 bis zu 40 Prozent einsparen – Foto: Erika Hartmann / Pixelio

Diese Reduktion kann auch tatsächlich erreicht werden, wie das vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI koordinierte europäische Forschungsprojekt GHG-TransPoRD aufzeigt. Notwendig ist dafür eine Kombination aus technischen Verbesserungen und geändertem Verhalten, die beide durch Anreize in Form von preispolitischen Instrumenten unter Berücksichtigung von sozial- und haushaltspolitischen Rahmenbedingungen erreicht werden könnten.

Im Straßenverkehr können laut Studie die größten Mengen an Treibhausgasen eingespart und auch am schnellsten erzielt werden. Dies gilt insbesondere für den Bereich der PKW und leichten Nutzfahrzeuge. Durch den Einsatz zahlreicher, bereits heute verfügbarer Technologien würden sich für den Verbraucher zwar leicht höhere Fahrzeugpreise ergeben, aber durch den sinkenden Verbrauch kann auf Dauer sogar Geld gespart werden.

Die wichtigste Maßnahme zur Realisierung dieser Einsparungen ist die ambitionierte Setzung von CO2-Flottengrenzwerten für Neuwagen. Wichtig dabei ist vor allem, die richtige Balance zwischen Fortschritten bei der Effizienz fossil betriebener Fahrzeuge und dem Umstieg auf alternative Energieträger wie Strom und Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien zu wahren. Obwohl die Automobilindustrie über die größten Forschungsbudgets in Europa verfügt, können nicht auf beiden Gebieten gleichzeitig die vollen Potenziale ausgeschöpft werden. Kurzfristig ist daher aus Klimaschutzsicht der Fokus auf Effizienztechnologien zu legen, ohne die Reifung und Markteinführung von alternativen Antrieben zu vernachlässigen. Für Dr. Wolfgang Schade, Projektleiter am Fraunhofer ISI, steht fest, „um 2030 dürfte die Verbesserung der Effizienz für fossil betriebene PKW ausgereizt sein. Spätestens dann müssen die alternativen Antriebe einen zuverlässigen und bezahlbaren Ersatz bieten. Dafür müssen sie aber bereits zehn bis 15 Jahre früher in den Markt eingeführt werden, um ihre Kosten zu senken und den Verbraucher damit allmählich vertraut zu machen“.

Die wichtigste Maßnahme zur Realisierung dieser Einsparungen ist die ambitionierte Setzung von CO2-Flottengrenzwerten für Neuwagen. Unter Anrechnung von Elektromobilen mit Null-Emission sind für 2020 Ziele von 70 bis 90 gCO2/km erreichbar. „Damit stellt die europäische Zielsetzung für PKW von 95 gCO2/km für 2020 eine realistische Zielsetzung dar, wie uns auch während unserer Workshops von den Akteuren bestätigt wurde“, so Dr. Wolfgang Schade.

Auch im LKW-Bereich sind durch Effizienztechnologien bis 2025 bis zu 40 Prozent Einsparungen zu erzielen, ergab die Studie. Die übrigen Verkehrsträger Luft, Wasser und Schiene weisen alle lange Erneuerungszyklen ihrer Flotten auf, so das kurz- bis mittelfristig vor allem operative Maßnahmen relevante Einsparungen leisten können. So dürfte beispielsweise für den Luftverkehr mittel- bis langfristig die verbreitete Einführung von nachhaltig erzeugtem Bio-Kerosin den größten Beitrag liefern. Die Entwicklung des Bio-Kerosins erfordert aber Unterstützung seitens des Staates für Forschungs- und Entwicklungsmaßnahmen (FuE). Ansonsten sollte für den Luftverkehr der Grundstein politisch vorbereitet werden, um marktwirtschaftliche Instrumente wie etwa Energiesteuern einzuführen beziehungsweise die Wettbewerbsnachteile anderer Verkehrsträger durch eine Erhebung der Mehrwertsteuer auf internationale Flüge auszugleichen.

Im Schiffsverkehr stellt kurzfristig die Absenkung der Fahrgeschwindigkeit die effektivste Einsparmaßnahme dar. Mittel- und langfristig sind auch hier FuE-Förderungen hinsichtlich schrittweiser Verbesserungen am Antrieb und bei der Einführung Erneuerbarer Energien wie Wind notwendig sowie zur Einleitung von Technologiesprüngen durch neue Designs der Schiffshüllen und -strukturen.

Der Bahnverkehr muss in die Lage versetzt werden, zusätzlichen Verkehr aufzunehmen. Im Güterverkehr bedeutet dies eine Erweiterung der Infrastrukturen durch weitere Gleisanschlüsse und Umschlagterminals sowie spezielle Gütergleise zur Beseitigung von Engpässen und Konfliktstellen mit dem Personenverkehr.

Zur Erreichung des Klimaschutzzieles von 60 Prozent weniger Treibhausgasemission im Verkehr bis 2050 im Vergleich zu 1990 können neue Technologien ungefähr einen Beitrag von 60 Prozent leisten. Änderungen im Verhalten der Verbraucher durch neue Mobilitätskonzepte oder Nutzung von effizienteren Verkehrsmitteln würden 40 Prozent ausmachen. Vor diesem Hintergrund kann der Verkehr gegenüber 2010 bis 2020 eine Treibhausgasreduktion von zehn bis 20 Prozent erzielen, bis 2030 eine Reduktion von 40 bis 50 Prozent und bis 2050 von 70 bis 90 Prozent. Voraussetzung ist dabei aber, dass im Jahr 2050 die Elektrizitätserzeugung zu mindestens 80 Prozent auf Erneuerbare Energien umgestellt ist.

Hier die komplette Studie (PDF, engl.)

Weitere Informationen

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EU-weite Datenbank macht Ergebnisse von Energie-Effizienzprojekten zugänglich

Montag 25. März 2013 von birdfish

“Die Fülle an technischem, wirtschaftlichem und politischem Know-how, das in den 58 Pilotgemeinden entstanden ist, machen wir hier über eine benutzerfreundliche, interaktive Datenbank zugänglich.

Concerto Logo

Hier können Kommunen und Städte angesichts der zu bewältigenden Energie-Herausforderungen Lösungen und Inspirationen finden”, sagte Sven Dammann von der Generaldirektion Energie der Europäischen Kommission.

Eine Datenbank über groß angelegte Neubau- und Sanierungsprojekte in 58 europäischen Städten und Gemeinden hat die EU-Initiative CONCERTO auf der Messe ISH 2013 in Frankfurt vorgestellt.

“Die Fülle an technischem, wirtschaftlichem und politischem Know-how, das in den 58 Pilotgemeinden entstanden ist, machen wir hier über eine benutzerfreundliche, interaktive Datenbank zugänglich. Hier können Kommunen und Städte angesichts der zu bewältigenden Energie-Herausforderungen Lösungen und Inspirationen finden”, sagte Sven Dammann von der Generaldirektion Energie der Europäischen Kommission.

„Wir bieten einen breiten Fundus an Informationen“, berichtete Kilian Seitz vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das die Datenbank erstellt hat.

Zum Beispiel könne sich eine interessierte Gemeinde zunächst einen Überblick verschaffen, welche Technologien in den CONCERTO-Projekten zum Einsatz kommen und mit welchen Ergebnissen. Dabei werden die Ergebnisse über aussagekräftige Indikatoren wie CO2-Vermeidungskosten oder Amortisationszeiten abgebildet. Bei der Berechnung dieser Indikatoren werden sowohl gemessene als auch berechnete Energieflüsse verwendet. Hierbei wird auf eine größtmögliche Transparenz Wert gelegt, um die erhaltenen Werte nachvollziehen und richtig interpretieren zu können.

Damit vom Politiker bis zum Ingenieur jeder Nutzer passende Informationen bekommt, lassen sich Daten und Indikatoren über gezielte Filter eingrenzen: thematisch – “zeige alle Projekte mit Solarthermie”; zielgruppenspezifisch – “zeige alle Daten und Indikatoren die für Bauherren interessant sind”; geografisch oder auch anhand von Ereignissen – “zeige alle Indikatoren, die für ein Neubauprojekt oder die Entwicklung eines Förderprogramms interessant sind”. „Auch Fragen wie „Welche Demonstrationsobjekte haben die geringsten CO2-Vermeidungskosten?“ lassen sich beantworten“, so Seitz. Allerdings, räumte er ein, müssten bei einer Analyse immer auch die Rahmenbedingungen im jeweiligen Land und in der Region in die Betrachtung einbezogen werden. Aus diesem Grund sei es empfehlenswert, sich zunächst die Projekte im eigenen Land anzuschauen.

Doch auch beim Blick über die Grenzen hinweg lassen sich aus der Datenbank wertvolle Erkenntnisse ziehen, sind die Beteiligten der EU-Initiative CONCERTO überzeugt. „Städte und Gemeinden, die Energieeffizienzprojekte oder neue Anlagen für mehr erneuerbare Energien planen, können hier handfeste Argumente finden, etwa um die Entscheidungsträger zu überzeugen“, sagte in Frankfurt Emil ter Horst von der Gemeinde Almere in den Niederlanden. Dort ist in den vergangenen Jahren ein neuer Stadtteil entstanden, der unter anderem mit Fernwärme aus einem solarthermischen Kraftwerk versorgt wird. Dieses sorgt dafür, dass 10 Prozent der benötigten Wärme vor Ort aus Erneuerbaren erzeugt werden. Insgesamt wurde der CO2-Ausstoss bei der Wärme um 93 Prozent reduziert, der Strom ist zu 100 Prozent Ökostrom.
„Welche Erkenntnisse diese Datenbank tatsächlich ermöglicht, lässt sich heute noch gar nicht absehen“, ergänzte Ciaran Lynch vom Limerick Institute of Technology in Irland. In North Tipperary ist in den vergangenen Jahren nicht nur das erste Öko-Dorf in ganz Irland entstanden, es wurden auch zahlreiche bestehende Gebäude energetisch saniert und mit modernen Heizsystemen wie hocheffizienten Gasbrennern, Solarthermie und Biomasseheizungen ausgestattet. Das Monitoring der verschiedenen Maßnamen war wichtiger Bestandteil des Projekts.

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CONCERTO Initiative

Montag 25. März 2013 von birdfish

Im Rahmen der CONCERTO-Initiative arbeiten 58 europäische Städte und Gemeinden an dem gemeinsamen Ziel, die Energiewende in Europa Realität werden zu lassen.

Energieeffiziente Neubauten werden errichtet, bestehende Gebäude saniert und komplette Stadtquartiere so umgebaut, dass sie weniger Energie verbrauchen, und den verbleibenden Bedarf weitgehend mit lokalen erneuerbaren Energien decken.
Dabei setzen sie je nach lokalen Gegebenheiten auf einen unterschiedlichen Mix aus Effizienzmaßnahmen in Gebäuden und  Erneuerbaren Energien. Die CONCERTO Initiative wird von der Europäischen Union durch das Europäische Forschungsrahmenprogramm gefördert.

Zur CONCERTO website

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