GSB 7.0 Standardlösung

Themenfeld 5: Erneuerbare Energien

Einsatzpotenziale erneuerbarer Energien

für Verkehr und Infrastruktur verstärkt erschließen

Bis zum Jahr 2030 möchte die Bundesregierung die Treibhausgasemissionen in Deutschland um mindestens 55 Prozent im Vergleich zu 1990 reduzieren. Der Verkehrssektor kann einen substantiellen Beitrag zur Reduktion der Treibhausgasemissionen leisten. Dafür muss das Verkehrssystem gezielt durch emissionsärmere Verkehrsträger ersetzt werden. Hierfür sind verkehrsträgerübergreifende Synergien und somit die Vernetzung der Verkehrsträger Straße, Schiene und Wasserstraße unerlässlich. Neben den Bereichen Personen- und Güterverkehr kann auch die Verkehrsinfrastruktur selbst einen Beitrag zur Reduzierung der Emissionen im Verkehrssektor leisten, indem sie zukünftig energieeffizienter wird, verstärkt erneuerbare Energien nutzt und gegebenenfalls lokal speichert.

Das Themenfeld Erneuerbare Energien hilft in einem verkehrsträgerübergreifenden Ansatz, erneuerbare Energien für Verkehr und Infrastruktur zu erschließen und Einsparpotenziale zu identifizieren. Hierdurch trägt die Forschung dazu bei, die Emissionen der Verkehrsinfrastruktur zu vermindern.

Thematische Schwerpunkte

Potenziale und Hindernisse erkennen

Die Expertinnen und Experten im Themenfeld Erneuerbare Energien führen unter Berücksichtigung der oben genannten Ziele in einem ersten Schritt eine Ist-Analyse des Energieverbrauchs für den Betrieb der Verkehrsinfrastruktur durch. In der vorherigen Forschungsphase des BMVI-Expertennetzwerks (2016–2019) wurde auch die Wasserstraße mit einbezogen, derzeit liegt der Schwerpunkt auf den Untersuchungen im Bereich Straße und Schiene. Anschließend identifizieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mögliche Einsparpotenziale, beispielsweise durch den Einsatz von energiesparenden Technologien. Die weitere Analyse und Verbesserung der energetischen Versorgung von Gebäuden hängen auch von den regionalen meteorologischen Gegebenheiten ab. Deshalb werden vielfältige relevante meteorologische Informationen regelmäßig in die Forschung integriert.

Das Bild zeigt die Forschungsfragen des Themenfeldes Erneuerbare Energien Forschungsfragen des Themenfeldes Erneuerbare Energien (EE)

Ergänzend ermitteln die Forschenden, wie die Infrastrukturen mit erneuerbaren Energien versorgt werden können. Hierfür sind u.a. Einstrahlungs- und Winddaten aus mehrjährigen Re-Analysen erforderlich, um das Stromerzeugungspotenzial sowohl im Bereich der Verkehrsträgerflächen als auch im Einzugsbereich der Stromtrassen zu bestimmen. Ein Untersuchungsbeispiel aus der vorherigen Forschungsphase war die Pufferung der variablen Energieerzeugung in Kanalstauhaltungen. Neben den technischen Voraussetzungen erarbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Lösungsvorschläge, um auch organisatorische und rechtliche Barrieren für den gegenseitigen Austausch erneuerbarer Energien zwischen den Verkehrsträgern und zwischen öffentlichen und privaten Einrichtungen abzubauen.

Zusätzlich betrachtet das Themenfeld aber auch neue Systeme, wie beispielsweise sich selbst versorgende (Zug-)Brücken oder Straßenoberflächen und Schallschutzwände mit integrierter Photovoltaik. Zu weiteren potenziellen erneuerbaren Energiequellen gehören biogene Energieträger, Kleinwindkraftanlagen und die Erdwärme. Zum Betrieb bzw. der Instandhaltung der Verkehrsinfrastruktur zählt neben den oben genannten Aspekten auch der Einsatz der Wartungs-Fahrzeugflotte. Die Erzeugung erneuerbarer Energien mittels Photovoltaik und Windkraft hängt vor allem von den meteorologischen Bedingungen ab. Die notwendigen meteorologischen Daten stellen die jeweiligen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der passenden räumlichen und zeitlichen Auflösung zur Verfügung. Sie berücksichtigen dabei auch die Variabilität des Wetters und verschiedene Zukunftsprojektionen bzgl. des Klimawandels.

Desweiteren prüfen die Expertinnen und Experten die Umstellung der jeweiligen Fahrzeuge auf elektrische Antriebe, Wasserstoff (Brennstoffzelle) oder Biogas als Energieträger. Die Beiträge, die alle Verkehrsträger zur Reduktion von Treibhausgasemissionen leisten können, unterscheiden sich naturgemäß aufgrund ihrer jeweiligen Charakteristik. Die Wasserstraßen können zusätzlich durch Pufferung von elektrischer Überschussenergie in Form von Lageenergie zur nachhaltigen Energieversorgung beitragen. Aus diesem Grund sind synergetische und verkehrsträgerübergreifende Forschungsansätze maßgeblich. Die Forschenden im Themenfeld Erneuerbare Energien verfolgen das Ziel, bestehende Herausforderungen für einen verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien für Verkehr und Infrastruktur zu benennen und Handlungsstrategien anzubieten, beispielsweise auch durch Vorschläge zur Schaffung notwendiger Anreize oder Änderung gesetzlicher Auflagen.

Ergebnisse

Die BASt und das DZSF/EBA betrachteten gemeinsam mit dem DWD und der BfG deutschlandweit das Anwendungspotenzial erneuerbarer Energien für den Verkehr und die Verkehrsinfrastruktur. Die so gewonnenen Erkenntnisse dienen weiteren regionalen und lokalen Untersuchungen. Alle bisherigen Ergebnisse sind im Themenfeldbericht zusammengefasst. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehören:

  • Neue hochaufgelöste klimatologische Datensätze sind maßgeblich für praktische energiebezogene Anwendungen.
  • Die Verkehrsinfrastruktur weist ein hohes Potenzial für die Nutzung von Photovoltaik auf.
  • Photovoltaik-Anlagen können die Stromversorgung der Infrastruktur sinnvoll ergänzen und dazu beitragen, Betriebskosten zu senken.
  • Eine verkehrsträgerübergreifende Perspektive hilft, Synergien zu nutzen und die Einsatzpotenziale erneuerbarer Energien für Verkehr und Infrastruktur besser zur erschließen.

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