Fotovoltaik im Energiesystem - Der Joker der Energiewende? Aus heutiger Sicht ist nicht davon auszugehen, dass die Energieversorgung Deutschlands oder Europas ausschließlich mithilfe der Fotovoltaik realisierbar ist oder sein könnte. Würde aber eine völlige oder weitgehende Defossilierung unseres Energiesystems aus Umwelt- und Klimaschutzgründen angestrebt, könnte die fotovoltaische Stromerzeugung eine der wesentlichen Schlüsseltechnologien darstellen, die eine derart weitgehende Reduzierung der Klimagasemissionen maßgeblich unterstützen würde - idealerweise im systemischen Zusammenspiel mit der Windenergie. Durch die sich entwickelnde Elektromobilität wird die Kostenreduktion bei Batterien u.a. weiter vorangetrieben. Dies wird zu energietechnischen Optionen führen, die immer größere Anteile einer fluktuierenden Strombereitstellung aus Fotovoltaiksystemen im Gesamtversorgungssystem ermöglichen. Insgesamt könnte die Fotovoltaik damit eine starke - wenn nicht dominierende - Rolle im Energiesystem bzw. im Strombereitstellungssystem in den kommenden Jahren und Jahrzehnten in Deutschland und in Europa einnehmen.  Trends und Entwicklungstendenzen – auch solche, die nur indirekt durch die Fotovoltaik angestoßen und forciert werden – werden in der vorliegenden Publikation dargestellt, analysiert und diskutiert.

Fotovoltaik wird tragende Säule der Stromversorgung Der Energiemarkt ist stark in Bewegung und steht unter äußerst großem Veränderungsdruck. Der Klimawandel, dessen Wirkungen zunehmend spürbar werden, erfordert eine Beschleunigung der Energiewende. Durch den Krieg in der Ukraine wurden die Verletzlichkeit unserer Volkswirtschaft aufgrund einer zu großen Importabhängigkeit von fossilen Energieträgern sichtbar gemacht und große Energiepreissprünge ausgelöst. Die Diskussion um das Gebäudeenergiegesetz und die Einführung der Elektromobilität zeigt, dass es noch keinen ausreichenden Konsens in der Gesellschaft darüber gibt, wie die Energiewende gestaltet werden soll. 

Fuel Cell and Battery Electric Vehicles - Significance for Electromobility This VDI/VDE-study presents the current state of development of fuel cell-electric vehicles (FCEVs) and battery-electric vehicles (BEVs) within the framework of an interdisciplinary working group from universities, research institutions, and industry. By involving a wide range of expertise, the relevant technical, ecological, and economic aspects of both technologies can be appropriately evaluated. The analyses focus primarily on the passenger car sector.  It is the opinion of the VDI and VDE expert group that fuel cell-based electric transportation can also make an important contribution to reducing greenhouse gas emissions. This assessment is shared by the railway operators and, in addition to cost aspects, a weighty reason for their decision to invest in fuel cell-driven trains, in addition to battery-operated ones. The aim of this study is to compare the advantages and disadvantages of these technologies as objectively as possible in order to provide representatives from politics, the media, and interested members of the public with the opportunity to obtain balanced information.

H2-Readiness stationärer Verbrennungsmotoren In einer zukünftigen Energieversorgung, in der Wassersstoff ein wichtiger Energieträger sein wird (siehe dazu auch die Nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung), können stationäre Wasserstoffmotoren eine wichtige Rolle spielen.  Aufgrund der Volatilität von erneuerbaren Energien kann der Überschussstrom u. a. in chemischer Energie (z. B. Wasserstoff) umgewandelt (siehe Power-to-Gas-Anlagen) werden. Eine Umwandlung der gespeicherten chemischen Energie, also Wasserstoff in Strom (Rückverstromung), sollte möglichst in effizienten Kraft-Wärme-Kopplungs(KWK)-Anlagen geschehen. Motoren für Brennstoffmischungen bis zu 100 % Wasserstoff sind bereits kommerziell erhältlich. Für jeden spezifischen Anwendungsfall kann es auch kurzfristig passende Lösungen geben. Die Motorentechnik kann sich an die Vorgaben des Kraftstoffs im Energiesystem anpassen.  Diese Publikation soll aus neutraler, technischer Sicht die oben erwähnten Zusammenhänge verdeutlichen, die Herausforderungen und Chancen der stationären Wasserstoffmotoren in KWK-Anlagen aufzeigen und Handlungsempfehlungen für die Entscheidungsträger vorschlagen.

Industrie-4.0-Technologien in der Landwirtschaft In der Landwirtschaft findet Automatisierung derzeit weitgehend nur in den einzelnen Prozessschritten statt. Nur selten erfolgt bereits eine Vernetzung von Prozessschritten untereinander. Zu der geringen Interoperabilität zwischen Systemen verschiedener Hersteller kommen die Einschränkungen der Internet- und Mobilfunk-Infrastruktur hinzu. In der I4.0 sind Produkte direkt vom Kundenbedarf getrieben. In der Landwirtschaft kommen zusätzliche Herausforderungen hinzu: Bei der Arbeit mit Tieren findet eine Mensch-Tier-Technik-Interaktion statt, die von Umweltbedingungen abhängig ist. Die Außenwirtschaft findet mit mobilen Maschinen auf heterogenen Flächen mit unmittelbarer Abhängigkeit vom Wetter statt. Die landwirtschaftliche Produktion muss zusätzlich zur Kundenorientierung flexibel und individuell auf die variablen Bedingungen des Produktionssystems und der biologischen Individuen reagieren. Für einen weiteren Einzug von I4.0-Konzepten in die landwirtschaftliche Produktion ergeben sich einige Kernforderungen, die in diesem Statusreport beschrieben werden.

Industrielle CO2-Kreisläufe Die Reduktion der Emission von Treibhausgasen ist eine der großen Herausforderungen dieses Jahrhunderts. Bei den anthropogenen Treibhausgasemissionen gehört das Kohlendioxid (CO2) aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen sowie aus industriellen Prozessen zu den Hauptverursachern des Treibhauseffekts. Auf der anderen Seite ist Kohlenstoff – und damit auch Kohlendioxid – ein wichtiger Rohstoff in der Chemischen Industrie. Daher ist es naheliegend, den „Schadstoff“ CO2 als Rohstoff zu nutzen. Doch welche CO2-Quellen können hierfür sinnvoll angezapft werden, welche Abscheidetechnologien gibt es?  Wie kann die stoffliche CO2-Nutzung in CO2-Kreisläufen aussehen, welche Nutzungen sind bereits etabliert, was für Neuentwicklungen gibt es, wie sehen die Umweltaspekte hierbei aus und vor allem, was sind die Potenziale?  Da die CO2-Quellen und der Ort und Zeit der CO2-Verarbeitung bzw. -Nutzung nicht immer zusammenliegen, beschäftigt sich dieser Statusreport auch mit der Transportinfrastruktur, der temporären Lagerung und den Risiken beim Umgang mit Kohlendioxid. Da die Errichtung von technischen Anlagen ohne Akzeptanz in der Gesellschaft und der Absatz der Produkte ohne Akzeptanz bei den Kunden nicht möglich sind, wird auch auf diese Aspekte kurz eingegangen.

Klimafreundliche Nutzfahrzeuge Die Vermeidung von CO2 Emissionen beim Betrieb von Nutzfahrzeugen steht im Fokus der Fahrzeughersteller und -nutzer.  Die Unternehmen entwickeln deshalb Konzepte, die zum großen Teil auf elektrischen Antriebsystemen basieren. Mit der vorliegenden Kurzstudie untersuchen VDE und VDI die Auswirkungen der Elektromobilität für den Nutzfahrzeugsektor. Im Einzelnen werden in der Studie die elektrischen Antriebssysteme mit Batterien, Brennstoffzellen, Oberleitungen, aber auch mit regenerativen Energien erzeugter Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe in Verbrennungsmotoren betrachtet.

KRdL-Sachstandsbericht Ermittlung der Deposition mithilfe von Ausbreitungsrechnungen im Rahmen der Prüfung der FFH-Verträglichkeit Stickstoffeinträge durch Deposition können langfristig zur Versauerung des Bodens beitragen. Dadurch können in Fauna-Flora-Habitaten (FFH-Gebieten) die ursprünglichen Standortbedingungen verändert und die Artenvielfalt von Lebensräumen gefährdet werden.