Category: Erneuerbare Energien

Forschung für die Energiewende

Die deutsche Forschung im Bereich Energie bzw. Energieeffizienz ist maßgeblich geprägt durch die Energiewende. Laut EU-Vorgaben soll der Ausstoß von Kohlendioxid bis zum Jahr 2050 um mindestens 80 Prozent gegenüber dem Niveau von 1990 sinken. Um dieses ehrgeizig Ziel zu erreichen, muss Energie eingespart und der Anteil erneuerbarer Energien erhöht werden. Diese beiden Felder stehen deshalb im Fokus des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung, mit dem Ziel einer umweltschonenden, zuverlässigen und bezahlbaren Energieversorgung.

Schwerpunkt erneuerbare Energien

Von den 863 Millionen Euro, die der Bund 2015 in die Energieforschung investiert hat, floss mehr als ein Drittel in die erneuerbaren Energien. Hauptnutznießer waren die Photovoltaik (Stromerzeugung mit Sonnenlicht) und die Windenergie. Bei der Photovoltaik konzentrieren sich die Forschungsvorhaben vor allem darauf, den Wirkungsgrad der Energieumwandlung, d.h. den Anteil des Lichts, der zur Strom wird zu erhöhen. Mit bis zu 25 Prozent sind deutsche Versuchsanlagen darin heute weltspitze. Gleichzeitig sollen die Lebensdauer verbessert und die Herstellungskosten der immer noch recht teuren Siliziumplatten gesenkt werden.

Windkraft ist zurzeit die kostengünstigste erneuerbare Energie und gilt, zumindest an Land, als technologisch ausgereift. Durch die Entwicklung innovativer Materialien lassen sich immer größere Anlagen mit einer hohen Lebensdauer bauen. Auch hier ist eine weitere Kostensenkung wichtiges Forschungsziel. Zunehmend werden aber auch Umweltaspekte und die Erforschung ökologischer Auswirkungen gefördert.

Bei der Erforschung der Bioenergie geht es darum, bestehende Verfahren, wie die Biogaserzeugung weiter zu optimieren und neue Ansätze wie z. B. die Herstellung von Biotreibstoff aus Algenkulturen zu testen. Weitere Forschungsthemen sind die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie, die Solarthermie (Gewinnung von Wärme aus Sonnenlicht) und die sogenannte „tiefe Geothermie“, also die Nutzung von Wärme aus tiefen Erdschichten mit Hilfe von Bohrungen. Von untergeordneter Bedeutung ist die Erforschung der Wasserkraft und Meeresenergie.

Neben den erneuerbaren Energien fördert der Bund mit durchschnittlich 30 Millionen Euro jährlich die Weiterentwicklung konventioneller Kraftwerkstechnik. Moderne Anlagen für fossile Brennstoffe müssen darauf optimiert werden, in kurzer Zeit verfügbar und auch bei längeren Stillstandzeiten wirtschaftlich tragbar zu sein. Nach wie vor ist die Entwicklung von Fusionsreaktoren, welche die Kernschmelze auf der Sonne zum Vorbild haben, fester Bestandteil der Energieforschung. Und nicht zuletzt gibt der Bund etwa 25 Millionen Euro jährlich für die Erforschung der Reaktorsicherheit aus, der beim Abbau der alten Kernkraftwerke und der Lagerung des Atommülls eine zentrale Bedeutung zukommt.

Energie effizient verteilen und nutzen

Bei der effizienten Energienutzung kommt es einerseits darauf an, Energie zu sparen. Andererseits muss vorhandene Energie gespeichert und sinnvoll verteilt werden. Für die Erforschung dieser beiden komplexen und sich gegenseitig beeinflussenden Felder stehen jährlich etwa 250 Millionen Euro zur Verfügung.

Im ersten Fall konzentriert sich die Forschung auf Einsparmöglichkeiten in privaten Haushalten sowie in Industrie, Gewerbe und Dienstleistungen. Mit technologischem Fortschritt im Heizungsbau und bei der Gebäudedämmung mit luftdichten Fenstern und Türen sowie computergesteuerter Belüftung konnte den Wärmeverlust bei Neubauten drastisch gesenkt werden. Beim Beheizen von Altbauten könnten mit innovativen Ansätzen, wie z. B. Infrarotheizungen, die ein angenehmes Wärmegefühl bei niedrigerer Raumtemperatur erzeugen, Fortschritte erzielt werden. Bei der Raumbeleuchtung ersetzen Sparlampen und Leuchtdioden (LED) die herkömmlichen Glühbirnen.

Bei der Energiespeicherung kommt es darauf an, Versorgungslücken in Zeiten hohen Verbrauchs und Überschüsse, die z. B. nachts entstehen, auszugleichen. Energiespeicher können direkt Wärme aufnehmen oder elektrischen Strom in Batterien speichern. Auch die Erzeugung von Wasserstoff und sein Einsatz in Fahrzeugen und Kraftwerken zählt dazu. Die technische Reife der Speicher ist teilweise noch gering und weitere Forschung nötig. Das gilt auch für die Stromnetze, die durch die Einspeisung aus regenerativen Quellen vor völlig neue Herausforderungen gestellt werden. Deshalb wurden die Forschungsmittel dafür von 2012 bis 2015 in etwa verdreifacht.