Die direkte Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft, das sogenannte Direct Air Capture (DAC), wird vermehrt als eine der Möglichkeiten zur Reduzierung von Treibhausgasen und damit der Begrenzung der Klimaerwärmung diskutiert. Vorteilhaft gegenüber anderen technischen Ansätzen zur Entnahme von atmosphärischen CO2 (Negativemissionstechnologien) ist die genaue Planbarkeit, die geringen Auswirkungen auf die Umwelt und die Ausgabe von CO2 in Reinform. Das CO2 kann anschließend dauerhaft gespeichert (Direct Air Capture and Sequestration) oder zur Erzeugung von bspw. synthetischen Brennstoffen (Direct Air Carbon Capture and Utilization) in Power-to-X-Routen (PtX) genutzt werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, im Kontext der deutschen Klimaneutralitätsziele bis 2045 beispielhaft eine Auslegung von DAC-Anlagen in Deutschland zu untersuchen. Dabei werden die unterschiedlichen Ressourcenverbräuche (Energie, Wasser, Fläche) sowie Kosten und mögliche Einsparungen durch eine Abwärmenutzung dargestellt und verglichen.
Dabei soll diese Arbeit zur Beantwortung der folgenden Forschungsfragen beitragen:
Welche technologischen DAC-Ansätze sind für Deutschland realisierbar? Welche Mengen an CO2 müssen in Deutschland umgesetzt werden, um den Bedarf an Negativemission zu decken? Welcher Ressourcenverbrauch entsteht in Deutschland, wenn die betrachteten Fallstudien umgesetzt werden? Welchen Infrastrukturaufwand hat dies zur Folge? Ist eine Implementierung in den notwendigen Größenordnungen realisierbar, und welche Faktoren wirken hierbei beschränkend?
Für eine systematische Analyse wurden die DAC-, die PtX- und die elektrischen und Wärmeenergieerzeugungsanlagen modular für die Jahre 2020, 2030, 2040 und 2045 aufbereitet. Die Bezugsgrößen wurden so gewählt, dass sie dem DAC-Modul entsprechen. In vier Fallstudien wurden mögliche Kombinationsmöglichkeiten und Implementierungspfade bis 2045 zusammengestellt, analysiert und diskutiert. Es zeigt sich, dass ein großskaliger Einsatz von DAC in Deutschland realisierbar ist. Zentrale Herausforderungen ergeben sich allerdings aus dem hohen Flächen- und Energiebedarf. Der Flächenbedarf resultiert dabei vor allem aus den flächenintensiven erneuerbaren Energieerzeugern. Mit Fokus auf ertragreiche Standorte sind Nord- und Süddeutschland, mit Blick auf ihr Wind- bzw. Sonnenpotenzial, als vielversprechend bei der Implementierung der DAC- Technologie einzustufen. Eine Implementierung der DAC-Technologie mit dem Ziel der dauerhaften CO2-Speicherung ist an norddeutschen Küstengebieten im Vergleich zu Süddeutschland vorteilhafter. Die Installation der DAC-Technologie in Kombination mit der PtX-Route wird aufgrund des hohen elektrischen Energiebedarfs in Deutschland als nicht realisierbar eingeschätzt.
Die Energiewende ist einer der größten Transformationsprozesse, die unsere Gesellschaft in Zukunft bewältigen muss. Sie ist als Gemeinschaftsprojekt zu sehen, in das unterschiedlichste Akteure in verschiedener Art und Weise eingebunden sein sollten. Die Bundesregierung setzt die Ziele und kann Rahmenbedingungen schaffen, die Umsetzung der Energiewende findet aber in den Städten und Gemeinden vor Ort statt. Dazu ist insbesondere bürgerschaftliches Engagement gefordert, welches durch Politik und Planung gefördert und unterstützt werden sollte.
In ländlichen Räumen unterscheiden sich die Herausforderungen dabei noch einmal deutlich von denen in urbanen Gebieten. Auch die Möglichkeiten und Potenziale für den Ausbau erneuerbarer Energien sowie von Energieeffizienzmaßnahmen sind teilweise aufgrund anderer Gegebenheiten und Ressourcen sehr unterschiedlich.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich vor dem Hintergrund der Transitions-Forschung insbesondere mit der Frage, wie bürgerschaftliches Engagement für neue Energieprojekte in ländlichen Räumen angestoßen werden kann und welches Potenzial das Instrument der visuellen Kartographie in diesem Zusammenhang besitzt.
Die Analysen erfolgten im Untersuchungsraum Südwestfalen, in dem zum einen die Praxisstudie "Dorf ist Energie(klug)" dazu diente, Potenziale bürgerschaftlichen Engagements in ländlichen Räumen herausfiltern und bewerten zu können. Zum anderen konnte die mögliche Rolle digitaler Visualisierungen zur Förderung bürgerschaftlichen Engagements anhand bestehender Visualisierungsinstrumente im Untersuchungsraum analysiert werden.
Basierend auf den Analyseergebnissen wurde ein "Bürgerenergiekompass" für den Hochsauerlandkreis erarbeitet. Dieser stellt als Ergebnis der Arbeit ein Beispiel für ein Visualisierungsinstrument dar, das möglichst viele Anforderungen erfüllt, um bürgerschaftliches Engagement insbesondere in den ländlichen Räumen Südwestfalens zur Umsetzung der Energiewende zu fördern.
Anpassung an den Klimawandel : Planungsansätze regionaler Entwicklungsstrategien im Vergleich
(2012)
Das Weißbuch der EU zum Thema Klimaanpassung sowie die deutsche Anpassungsstrategie nennen die Raumplanung als wichtige Koordinatorin für die Entwicklung und Koordination von Klimaanpassungsstrategien. Es gibt jedoch auch andere Ausgangspunkte für eine Entwicklung, mit denen eine Anpassungsstrategie formuliert werden kann. Wie Regionen ihre Anpassungsstrategien entwickeln, wurde im Rahmen dieser Arbeit anhand von vier Beispielprojekten untersucht. Es wurden jeweils zwei Projekte aus den Forschungsvorhaben KlimaMORO vom Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Stadtentwicklung (BMVBS) und zwei Projekte aus dem Forschungsvorhaben KLIMZUG vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) analysiert. Beide Fördervorhaben haben das Ziel regionale Anpassungsstrategien zu erarbeiten, verfolgen dabei jedoch unterschiedliche Herangehensweisen. KlimaMORO ist auf die Entwicklung neuer regionalplanerischer Instrumente und Anpassungsmaßnahmen konzentriert, während Klimzug einen innovativen und wirtschaftlich orientierten Weg vorschreibt. So bieten bereits diese Vorgaben unterschiedliche Ansätze einer Strategieentwicklung. Im Zuge dieser Arbeit wird untersucht, ob die unterschiedlichen Ansätze der Strategien der jeweiligen Projekte dennoch mit ähnlichen Chancen und Hemmnissen konfrontiert werden. Durch die Analyse der Planungsansätze der Beispielprojekte wurden Elemente für eine geeignete Anpassungsstrategieentwicklung identifiziert. In einer Gesamtbetrachtung aller Vorgehensweisen wurden die unterschiedlichen Lösungsansätze verglichen und potenzielle Chancen und Hemmnisse in einer Gesamtbetrachtung erarbeitet.