Energieforschungskonzept

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND InhaltsvErzEIchnIs Zusammenfassung (Executive Summary) 5 Teil I: Einleitung 9 – Ausgangssituation 9 – Der systemische Ansatz der energieforschung als zentrales element 13 – Notwendige prämissen der energieforschung 14 – Aufbau dieses energieforschungskonzepts 15 Teil II: No Regret-Forschungsschwerpunkte 17 – einleitung 17 – Die energieeffiziente stadt als integrativer forschungsansatz 17 – innovationen und marktdurchdringung 22 – ziele und instrumente 22 – Nutzerverhalten und Konsum 24 Teil III: Forschungspotenziale für eine langfristig gesicherte und nachhaltige Energiezukunft 25 – einleitung 25 – modul 1: erneuerbare energien 26 – modul 2: fossile energien 33 – modul 3: Kernenergie 43 Teil IV: Wissenschaftliche Querschnittsthemen für den Übergang zu einer 48 nachhaltigen Energiegesellschaft – Naturwissenschaftliche grundlagen von energietransferprozessen 48 – szenarienbildung und Krisenmanagement 49 – märkte, staat und zivilgesellschaft (governance) 50 – Technikfolgenabschätzung und risikoanalyse 51 Teil V: Leitlinien für eine integrative Energieforschung 52 – grundsätzliche strukturelle Anforderungen 52 – handlungsempfehlungen 53 – empfehlungen für die staatliche forschungsförderung 54 – Kapazitäten für die Nachwuchsförderung 55 Teil VI: Ausblick 57 Anhang 58 3

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND impressUm: herausgeber: Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina emil-Abderhalden-str. 37 06108 halle/saale acatech – DeUTsche AKADemie Der TechNiKWisseNschAfTeN geschäftsstelle residenz münchen hofgartenstr. 2 80539 münchen hauptstadtbüro e-Werk, Bauteil e mauerstr. 79 10117 Berlin Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften Jägerstr. 22/23 10117 Berlin layout und satz: pm-grafikDesign im alten Weg 7 63607 Wächtersbach Druck: seltersdruck gmbh 65618 selters/Ts. Juni 2009 4

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND zUsammEnFassUng Zusammenfassung (Executive Summary) Die energieforschung in Deutschland muss alle optionen für die zukünftige Energieversorgung im spannungsfeld von Klima- und Umweltschutz und versorgungssicherheit zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten bereitstellen. Nur so eröffnet sie der politik einen langfristigen handlungs- und entscheidungs- spielraum. hierbei liegen schwerpunkte der forschung sowohl auf der Angebotsseite (Bereitstellung und Verteilung) wie auch auf der Nachfrageseite (Anreize für nachhaltige energieversorgung, neue Konsum- modelle und Akzeptanz durch regierungen, Wirtschaft, zivilgesellschaft und individuen). Um den Weg für die Umsetzung zukünftiger Technologieoptionen und maßnahmen offenzuhalten, muss die forschung dabei die Unabhängigkeit besitzen, auch über längere zeiträume Aspekte zu bearbeiten, die gegenwärtig nicht im mittelpunkt der politischen handlungsoptionen liegen. Dies ist besonders dringend vor dem hintergrund, dass die politischen, sozioökonomischen, ökologischen und klimatischen randbedingungen und handlungsoptionen der politik für die nächsten 20, 50 oder gar 100 Jahre kaum vorhersehbar sind. Bei der Betrachtung der gegenwärtigen forschungslandschaft wird deutlich, dass häufig – meist rein technologische – einzelaspekte der Bereitstellung, Wandlung, Verteilung, speicherung und Nutzung von energie im zentrum stehen, was den Blick auf das gesamtsystem verstellt. Dreh- und Angelpunkt der energieforschung muss jedoch eine systemische Perspektive sein. Die technischen und organisatori- schen Lösungen für den notwendigen übergang in eine nachhaltige energieversorgung lassen sich nur in dem komplexen Umfeld von technischen, sozialen, politischen, kulturellen und wirtschaftlichen Wechsel- beziehungen beurteilen und effektiv umsetzen. im zeitalter der globalisierung ist die energieforschung dabei auf eine integrative und internationale perspektive angewiesen. folgende Forschungsfelder können diese Leitlinien umsetzen: eine zukünftige energieversorgung muss zwingend Effizienzpotenziale ausschöpfen. Dieses gilt sowohl für bestehende wie auch für zukünftige systeme entlang der gesamten Prozesskette – von der Bereitstellung über den transport und die speicherung bis hin zur nutzung. Besondere chancen bieten sich in einer vernetzten energieoptimierung in urbanen Ballungszentren unter einbeziehung von stadtplanung, raumordnung, gebäudeauslegung, integrierten mobilitätskonzepten sowie in diesen systemzusammenhang passenden Technologien wie intelligente Wärme und stromsteuerung in haushalten und integrierte Abwärmenutzung (Energieeffiziente stadt). gleiches gilt für großenergie- verbraucher wie die stahl- und zementindustrie. mittelfristig werden weltweit die fossilen Energieträger bedeutend bleiben. Da bei ihrer Verbren- nung klimarelevantes co2 anfällt, ist eine weitgehende Entkarbonisierung des energiesystems eine schlüsselaufgabe. Wichtig ist dabei, dass alle optionen der entkarbonisierung vergleichend untersucht und ihre Nebenwirkungen auf Wirtschaft, Umwelt und gesellschaft abgeschätzt werden. optionen wie die Abtrennung und speicherung des Kohlendioxids (ccs: carbondioxide capture and storage) oder die Nutzung von co2-senken müssen dabei auf ihre technische machbarkeit, Langzeit- sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Kompatibilität mit dem restlichen energieversorgungssystem und der Vereinbarkeit mit den Werten und präferenzen der Bürgerinnen und Bürger überprüft werden. 5

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND zUsammEnFassUng Bei allem Bemühen um eine effiziente Nutzung der bisher eingesetzten primärenergieträger werden innovative technologien der Bereitstellung dringend benötigt. entwicklungslinien mit hohem forschungsbedarf sind photovoltaik, offshore-Windanlagen, grundlastgeeignete Kraftwerke für tiefe geothermie, solarthermische großkraftwerke in südeuropa mit den entsprechenden Konsequenzen für speicherung und Transportnetze sowie Kernkraftwerke der 4. generation. Unabhängig davon, ob Deutschland den pfad der Kernenergienutzung weiter verfolgt, ist die erforschung neuer nuklearer Technologien vor allem auch im hinblick auf die Verbesserung der sicherheit und die endlagerung eine zukunftsaufgabe, an der sich Deutschland aus nationalem und weltweitem interesse wie aus Verantwortung für die globale energieversorgung beteiligen sollte. Bei der erschließung nicht-konventioneller Öl- und gasvorkommen sollte Deutschland auf den forschungsfeldern mitwirken, auf denen ein wissenschaftlicher oder technologischer Vorsprung vor Ländern besteht, die über die entsprechenden Lagerstätten verfügen. eine langfristig besonders vielversprechende option ist die Kernfusion, deren erforschung in den etablierten internationalen Kooperationen weiter vorangetrieben werden sollte. Begleitend ist die erforschung der Bedingungen erforderlich, unter denen innovative Lösungen entstehen und sich im markt etablieren, sowie auch die Barrieren, die innovationen im energiesystem verhindern. Die eignung verschiedener Arten von Biomasse für die energetische Nutzung sollte neu überprüft und die forschung unter Berücksichtigung von skaleneffekten und unter systemischen gesichtspunkten (Nahrungsmittel-Konkurrenz, hoher Wasserbedarf, Umweltverträglichkeit, Logistik, Basis des mobilitätssystems, Biomasse als co2-senke, Bioökonomie) vorangetrieben werden. hierbei sollte das potenzial moderner Verfahren der Biomasseverwertung (Verfahren der 2. generation) durch intensive forschung eruiert und weiterentwickelt werden. für die in zukunft stärker diversifizierten Bereitstellungstechnologien müssen verlustarme netzkon- zepte entwickelt werden, mit denen auf schwankungen oder auf störungen flexibel reagiert werden kann. hierzu wird eine hoch entwickelte Netzsteuerung mit fortgeschrittenen speichertechnologien zu kombinieren sein. Die speichertechnologien müssen deutlich weiterentwickelt werden, da sowohl direkte elektrische als auch thermische, mechanische sowie stoffliche speicher zukünftig wichtige Bausteine einer integrierten Netzstruktur sein werden. im sinne der systemischen perspektive ist auf eine optimale Auswahl und Kopplung von Netz- und speichertechnologien sowie auf interaktionen mit den markt-, Vertrags- und rechtssystemen der beteiligten staaten besonders zu achten. Bei den verschiedenen Nutzungsformen ist besonders die forschung im Bereich der mobilität geboten, da hier der energieverbrauch weltweit kontinuierlich. zu erwarten ist eine mittelfristige Umstellung des individualverkehrs auf elektroantriebe. im fokus sollte dabei die erforschung der potenziale und der probleme bei einer Umstellung des individualverkehrs auf elektroantriebe stehen. Dabei kommt der Batterieforschung, auch jenseits der Lithium-ionen-Batterie, besondere Bedeutung zu. grund- sätzlich muss eine stärkere Integration technologischer und gesellschaftlicher mobilitätskon- zepte untersucht werden, wozu auch die integration von elektrofahrzeugen in die Netzinfrastruktur gehört. hohe Temperaturen, verbunden mit aggressiven medien oder hohen Neutronenflüssen, erfordern neue materialien für den Einsatz unter extremen Bedingungen (z. B. für effizientere thermische, solarthermische oder nukleare Kraftwerke). Basierend auf der stärke der material- und Werkstoff- forschung in Deutschland sollte dieses fue-gebiet in Deutschland schnell und effizient ausgebaut werden. 6

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND zUsammEnFassUng Unabhängig von der Umsetzung von Technologien besteht aber auch die Notwendigkeit, das grundlegende verständnis von energieübertragenden Prozessen auf molekularer ebene zu verbessern, insbesondere von mehrelektronen-Transferprozessen, auch über phasengrenzen hinweg. ein enges zusammenspiel von chemie, physik und Biologie kann hier die grundlage für die optimierung bestehender Verfahren und für die entwicklung ganz neuer Technologien bilden. entscheidungen in energiepolitik und energieforschung erfolgen vor dem hintergrund von Annahmen über zukünftige entwicklungen („Energiezukünfte“) Diese Annahmen betreffen z.B. die Verfügbar- keit und sicherung der wirtschaftlichen Versorgung angesichts geopolitischer Verschiebungen, die Wirksamkeit von Anreizsystemen und die Abschätzung von Kosten und folgen im gesamten zyklus (Vollkostenrechnung), die reichweite von internationalen Vereinbarungen oder die Akzeptanz von Technologien oder Lebensstiländerungen. zur Ausgestaltung des notwendigen übergangs in eine nachhaltige energieversorgung benötigt die energiepolitik deshalb integrierte modelle und szenarien, die in der Lage sind, verschiedene handlungsoptionen, deren voraussichtliche Vor- und Nachteile sowie deren Umsetzungschancen zuverlässig abzuschätzen – und zwar mit allen Unsi- cherheiten, die damit verbunden sind. Die forschungsaktivitäten sind vor allem auf die interaktionen zwischen den Bereichen Technologieentwicklung, Diffusion von innovationen, rechtliche und ethische Bewertungen, staatliche regulierung sowie sozio-politische Anreize und Barrieren auszurichten. Be- sonderes Augenmerk muss dabei auf die globale situation und die möglichkeiten internationaler Ko- operation gelegt werden. Die bisher erreichten einsparungen im energieverbrauch durch Verbesserungen der effizienz wurden weltweit immer wieder durch den mehrkonsum von energiedienstleistungen in nahezu allen Ländern überkompensiert. Dem Thema nachfrage nach Energiedienstleistungen sollte künftig wesentlich mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden. ein schwerpunkt liegt dabei auf der systematischen und praxisorientierten instrumentenforschung. Bis heute ist weitgehend ungeklärt, welche ökono- mischen, rechtlichen und politischen steuerungsinstrumente die energie- und klimapolitischen ziele effektiv, effizient, rechts- und sozialverträglich erfüllen helfen und wie sich diese in die globalen rechts- und governance-strukturen wirksam einbinden lassen. Dies erfordert die entwicklung völlig neuer integrativer forschungsansätze. Vor allem sind sogenannte second Best-strategien zu erforschen, die dann greifen, wenn beispielsweise ein weltweit geltendes klimapolitisches Abkom- men nicht zustande kommt. Die energiepolitik braucht mehr Wissen darüber, in welcher Wei- Abb. 1: Handlungsfelder der Energieforschung se psychologische, kulturelle und institutionelle Kontextbedingungen die Nachfrage nach energiedienstleistungen und die Akzeptanz von energietechnologien und energiepolitischen maßnahmen beeinflussen. Das zusammenspiel aller angesprochenen – und in Abbildung 1 schematisch dargestellten – forschungsfelder lässt sich nur durch eine systemische herangehensweise, unter einbeziehung von expertise aus unterschiedlichen Wissenschaftsbe- reichen, adäquat bearbeiten. energieforschung wird in Deutschland an Universi- täten, großforschungszentren, in max-planck- und fraunhofer-instituten und in der industrie durchge- 7

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND zUsammEnFassUng führt. eine solche pluralität an energiebezogenen forschungseinrichtungen im grundlagen- wie Anwen- dungsbereich ist grundsätzlich positiv zu beurteilen. Um die notwendigen forschungsanstrengungen in Deutschland effizient umzusetzen, ist aber eine geeignete Koordinationsstruktur zu schaffen, weil sich sonst die erforderliche systemische sichtweise nicht durchsetzen wird. für eine kontinuierliche, interdisziplinäre und systemische Arbeit auf dem feld der energieforschung ist in Deutschland mindestens ein großes Forschungszentrum erforderlich, das großtechnische Vorhaben breit und multidisziplinär in Kooperation mit industrie, Universitäten und außeruniversitäre forschungseinrichtungen durchführt. in einem solchen zentrum, das idealerweise aus bestehenden strukturen – etwa aus einem oder mehreren helmholtz-zentren – entwickelt würde, sollten alle Aspekte der energieforschung, von den Technikwissenschaften über die Naturwissenschaften bis hin zu den sozial- und geisteswissenschaften, vereint werden. ein derartiges zentrum muss in der Lage sein, Technologien durch forschung und entwicklung bis zur marktreife zu betreuen. Die finanzierung muss langfristig gesichert sein. Wegen der Bedeutung der wissenschaftlichen Ausbildung des Nachwuchses muss Wert auf eine enge Anbindung an universitäre forschung und Lehre gelegt werden. Den Universitäten kommt in einer zukünftigen struktur eine besondere Bedeutung zu, da sie in vielen Be- reichen der energieforschung spitzenleistungen erbringen sowie den wissenschaftlichen nachwuchs für die Energieforschung ausbilden. Um bei den Universitäten den systemischen charakter der forschung zu stärken, sind einerseits themenspezifische Verbünde und andererseits interdisziplinäre Ex- zellenz-cluster oder Kompetenzzentren dringend zu empfehlen. Auf diese Weise können bestimmte problembereiche der energieversorgung und der energienachfrage interdisziplinär und vernetzt erforscht werden. in der Lehre fehlt es an fundiert, breit und fachübergreifend ausgebildetem Nachwuchs im Be- reich energie. hier sollten vor dem hintergrund des Querschnittcharakters des Themas energie enge Verknüpfungen zwischen Disziplinen wie maschinenbau, material- und Werkstoffwissenschaften, elektrotechnik, chemie, physik, Biologie, Volkswirtschaftslehre und sozialwissenschaften hergestellt werden. entsprechende studiengänge sollten etabliert werden. promotionen und promotionskollegs mit einem solchen übergreifenden forschungsansatz sind zur Nachwuchssicherung empfehlenswert. hinsichtlich der notwendigen Kooperation zwischen hochschulen, außeruniversitären forschungseinrichtungen und der industrie ist die projektförderung in ihrer derzeitigen struktur für die energieforschung meist noch zu diskontinuierlich und für forscherinnen und forscher an den hochschulen oft wissenschaftlich nicht attraktiv genug ausgestaltet. zur Verbesserung dieser situation sollte die förderung verstärkt auf die genannten Verbünde, cluster und zentren konzentriert werden, um den bestmöglichen Wirkungsgrad der fördermittel zu erreichen. Dennoch sollte immer auch raum für innovative einzelansätze bleiben. Die förderung der energieforschung in Deutschland hat in den letzten Jahren schon zunehmend interdis- ziplinäre Aspekte und eine systemische Betrachtung einbezogen. Dennoch ist die systemische sicht in der energieforschung noch zu wenig verbreitet, was sich auch in einer fragmentierung der zuständigkei- ten in der forschungsförderung niederschlägt. effiziente energieforschung bedarf aber klarer zuständig- keiten. Daher sollte ein mit richtlinienkompetenz ausgestatteten gemeinsamen Koordinierungsgremium „energieforschung“ (mit einer struktur wie die BW+ initiative des Landes Baden-Württemberg) etabliert werden, in dem neben den ressorts auch unabhängige Wissenschaftler vertreten sein sollten. ein solches gremium würde die vielfach zu einzelnen förderprogrammen existierenden Beiräte ablösen. Alternativ dazu könnte die zuständigkeit für die energieforschung sogar in einem ressort zusammengeführt werden. einem solchen ministerium sollte ein wissenschaftlicher Beirat zur seite gestellt werden. im Aufbau eng gekoppelter und vernetzter strukturen liegt eine der größten chancen für eine effiziente, zielgerichtete und nachhaltige energieforschungspolitik. 8

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND EInlEItUng I I Einleitung Ausgangssituation Die Vereinbarkeit von energieversorgungs- und Klimaschutzzielen gehört zu den zentralen her- innovative forschung ist Deutschlands wichtigs- ausforderungen der gegenwart. Auf dem Kopen- te ressource und Basis für die entwicklung rea- hagen-gipfel im Dezember 2009 dürften die listischer optionen zur gestaltung der künftigen Klimaschutzziele eine weitere Verschärfung er- Energieversorgung im spannungsfeld von Kli- fahren. zunehmend tritt angesichts der globalen ma- und Umweltschutz auf der einen und ver- entwicklung auf den Weltenergiemärkten auch sorgungssicherheit zu vertretbaren Kosten auf das Thema verteilungsgerechtigkeit auf die der anderen seite. Damit dies gelingt, ist eine sys- politische Agenda. Konflikte zwischen diesen zie- temische sichtweise unabdingbar. Diese erfor- len werden nicht nur im hinblick auf unterschied- dert eine enge und vernetzte zusammenarbeit der liche entwicklungen in den oecD-staaten und Wissenschaften über den gesamten zyklus der den schwellenländern oder bei einem zwischen- energieumwandlung von der Bereitstellung über staatlichen Vergleich der industrieländer deutlich, die Verteilung bis zur Nutzung der energie. Da die sondern zeigen sich bereits in den stufen der politischen, sozioökonomischen, ökologischen energieversorgung entlang der prozesskette Be- und klimatischen randbedingungen ebenso wie reitstellung – Verteilung – Nutzung. der wissenschaftlich-technische fortschritt für die nächsten 20, 50 oder gar 100 Jahre kaum vor- Die primärenergieversorgung (Abbildung 2) in hersehbar sind, muss die energieforschung ab- Deutschland wird heute zu etwa 80 % durch fos- sehbare entwicklungen antizipieren und auf über- sile energieträger gedeckt. Auch in den nächsten raschende Änderungen der Bedingungen flexibel zwei Jahrzehnten werden Kohle, gas und Öl die reagieren. Diese Anforderung bedingt, dass Wis- mit Abstand wichtigsten energieträger sein. Die senschaft auch über längere zeiträume unabhän- stromproduktion (Abbildung 3) in Deutschland gig die Aspekte bearbeiten kann, die nicht im fo- wird gegenwärtig zu 60 % durch Kohle und gas kus der tagespolitischen Aufmerksamkeit liegen. gesichert, zu 22 % aus Kernenergie und zu 14 % Abb. 2 und 3: Primärenergieverbrauch (links) und Stromproduktion (rechts) in Deutschland in den Jahren 2007 bzw. 2008 (Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V.) Sonstige Übrige Energieträger 8 % einschl. Außenhandel Strom 0,0 (0,0) % Erneuerbare Energie 7,4 (7,0) % Mineralöl 34,7 (33,4) % Windkraft 6 % Braunkohle 24 % Kernenergie 11,6 (11,1) % Wasserkraft 4 % Mineralölprodukte 2 % Braunkohle 11,1 (11,6) % Erdgas 14 % Steinkohle 13,1 (14,3) % Erdgas 22,1 (22,6) % Steinkohle 19 % Kernenergie 23 % 9

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND I EInlEItUng aus regenerativen energiequellen. gleichzeitig gerungen besonders wichtig. einige der Aktivitä- werden die 2020-Klimaschutzziele mit hohem ten in der energieforschung sind – unabhängig von Druck verfolgt. den Ausgangsbedingungen, energiepolitischen Weichenstellungen und der sozioökonomischen Dies unterstreicht die Notwendigkeit, mittel- und entwicklung – von hoher Bedeutung für zukünf- langfristig nach Wegen zu suchen, die fossilen tige energiesysteme. Diese maßnahmen sollten energieträger sukzessive zu ersetzen und kurzfris- in jedem falle bei der entwicklung von energie- tig maßnahmen der einsparung und effizienzstei- forschungskonzepten berücksichtigt werden. sie gerung vorzunehmen. Diese Ansätze müssen in sind unter dem stichwort No regret-strategien allen Verbrauchssektoren verfolgt werden, weil sie im anschließenden Kapitel näher dargestellt. alle in etwa dem gleichen Ausmaß energiedienstleistungen in Anspruch nehmen. insbesondere in Der übergang zu einem neuen energiesystem der Umwandlung von energie treten beträchtliche wird nicht frei von zielkonflikten sein. Die energie- Verluste auf (Abbildung 4); hier sind effizienzstei- dichte regenerativer energiequellen ist überwie- Abb. 4: Energieflussdiagramm 2007 für die Bundesrepublik Deutschland. Zahlenangaben in Millionen Tonnen Steinkohleeinheiten (SKE) (Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V.) 10

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND EInlEItUng I gend gering. ihre Nutzung erfordert daher mehr Abfälle für mehrere zehntausend Jahre sicher material, flächen und Aufwand für die Bereitstel- gegen die Biosphäre abzusichern, wird kontro- lung der gewünschten energiedienstleistung. vers diskutiert. Die fusionsforschung verspricht eine günstige Alternative in der zukunft, die ein- im Bereich der mobilität sind flüssige Brennstoffe lösung dieses Versprechens ist jedoch noch nicht mit hoher energiespeicherdichte im hinblick auf gesichert. schließlich sind auch Verbesserungen reichweite, zuverlässigkeit, Komfort und Kosten der effizienz in der Umwandlung und Nutzung im Vorteil, auch wenn Alternativen (stichwort elek- der energie zum Teil mit hohen investitionskosten tromobilität) derzeit intensiv in Betracht gezogen verbunden, die sich nach dem heutigen energie- werden (siehe folgendes Kapitel zu No regret- kostenniveau teilweise nicht oder erst nach lan- strategien). Die Alternative Kernenergie erscheint gen zeiträumen rechnen. gleichwohl besteht hier vielen Ländern wieder attraktiv, ist aber vor allem ein sehr wirkungsvoller hebel, der genutzt werden in Deutschland gesellschaftlich umstritten – und muss. die frage, ob es gelingen kann, die nuklearen Abb. 5 und 6: Projektionen der Zunahme des Primärenergiebedarfs und der energiequellenbezogenen CO2-Emissionen im Referenzszenario des World Energy Outlook 2008 (Quelle: IEA 2008). 11

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND I EInlEItUng Die globale Nachfrage nach energie ist ungebro- rade im Bereich der Klimapolitik ist es unabding- chen. Die projektion des jährlichen Anstiegs des bar, ein global wirksames und von allen staaten primärenergiebedarfs im referenzszenario des mitgetragenes regime einzurichten, das die be- World energy outlook 2008 beläuft sich auf 1,6 %, kannten probleme bei der Nutzung von gemein- und der vorhergesagte Anstieg des co2-Aussto- schaftsgütern (Allmende-Dilemma) überwinden ßes liegt in der gleichen größenordnung, vor allem hilft. für diesen zweck sind zum einen global in den Nicht-oecD-staaten (Abbildung 5 und 6). wirksame instrumente zu entwickeln, zum anderen geeignete steuerungsformen aus der erfor- Diese zunahme des energieverbrauchs kann in schung von internationalen institutionen, politiken den meisten oecD-staaten durch effizienzver- und mehrebenensystemen abzuleiten. Nicht zu- besserungen ausgeglichen werden, sodass sich letzt stärkt eine dezidiert internationale Ausrich- der Verbrauch der primärenergie pro einheit ener- tung die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen giedienstleistung verringert, zum Teil allerdings energieforschung. so ist zum Beispiel der inter- schon jetzt zu hohen Kosten. Auf Dauer wird sich nationale rechtsvergleich eine wesentliche Vor- eine ständige steigerung der Nachfrage wegen aussetzung für eine übertragung des deutschen des abnehmenden grenzertrages der effizienz- energierechts oder Teile daraus in internationales erhöhung nicht mehr ohne erheblichen Aufwand recht (inkl. Benchmarking). kompensieren lassen. in den Nicht-oecD-staaten eröffnen maßnahmen zur effizienzsteigerung Unabhängig davon, ob man die energiesituation ein enormes energieeinsparpotenzial, das bisher aus einer globalen perspektive oder aus der per- jedoch viel zu wenig genutzt wird. spektive europas oder Deutschlands betrachtet: es schälen sich einige robuste ziele heraus, die zudem sind energieprobleme nicht mehr auf die bei energiepolitischen entscheidungen durchweg nationale ebene begrenzt, geschweige denn im und gleichzeitig angestrebt werden müssen. Dazu nationalen rahmen zu lösen. Antworten auf die gehören vor allem: herausforderungen der zukünftigen energieversorgung sind im zeitalter der globalisierung auf die langfristige sicherung von energiedienst- eine internationale, wenn nicht gar globale per- leistungen für eine beständig zunehmende spektive angewiesen. Dies betrifft nahezu alle Weltbevölkerung, die durch die absehbare relevanten energiethemen – angefangen bei der Knappheit der heute dominierenden energie- sicherheit und Transportabhängigkeit, über die träger gefährdet ist, wechselseitige Beziehung von regionalen, nationalen, europäischen und internationalen steue- die Bereitstellung von energie zu vernünftigen rungsinstrumenten der energiepolitik und zur finanziellen Konditionen als Basis für den er- Verteilung von chancen und risiken, bis hin zur halt von Wohlstand und Wettbewerbsfähigkeit Versorgungssicherheit für die jeweils betroffenen in Ländern wie Deutschland und für Aufbau regionen (stichwort: energiearmut). Von inter- und entwicklung von lebenswerten Bedin- nationalen Normen und Konventionen, grundent- gungen in den sich entwickelnden Ländern, scheidungen (speziell im Umweltrecht) und von regulierungsstrategien der einzelnen staaten und der schutz von Klima und Umwelt, staatengemeinschaften hängt maßgeblich ab, ob die als richtig anerkannten maßnahmen auch die sicherstellung von Verteilungsgerechtig- weltweit umgesetzt werden. keit in der Versorgung mit energiedienstleistungen. Die internationale Wirksamkeit von steuerungsprozessen zur erreichung von zielen wie Klima- Diese ziele stoßen zwangsläufig auf randbedin- schutz, effizienzerhöhung und weltweiter Ver- gungen, die ihre gleichzeitige erreichung schwie- sorgungssicherheit ist bislang noch zu wenig im rig machen: Ungeachtet vieler Bemühungen seit fokus der energieforschung in Deutschland. ge- den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts, den 12

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND EInlEItUng I Ökonomische, ökologische, rechtliche und soziologische Forschung Enabling Technologies IT Infrastruktur Sensorik & Sensornetze Aktuatorik… Effizienz in der Effizienz in der Effizienz in der Bereitstellung Übertragung Nutzung Biotechnologie Produktionstechnik Messtechnik Verfahrenstechnik Werkstoffwissenschaften… Abb. 7: Integrierte Sichtweise einer zukunftweisenden Energieforschung. Anteil fossiler energieträger stetig zu senken, ist entsprechende strukturierung der anstehenden er weltweit angestiegen. Trotz großer erfolge bei forschungsfragen. der Verbesserung der effizienz übertraf der An- stieg der Nachfrage nach energiedienstleistungen energiedienstleistungen werden über die Kette stets den gewinn durch effizienzsteigerung. Und Bereitstellung-übertragung-Nutzung vom erzeu- trotz der weltweiten einsicht, dass aus gründen ger zum Verbraucher transportiert. Traditionell des Klima- und ressourcenschutzes global wirk- setzt die forschung an einzelnen Technologie- same programme und instrumente für den Um- komponenten dieser Kette an, bestenfalls werden bau der energieversorgung unerlässlich sind, fehlt zusammenhänge innerhalb der Kette berücksich- es bis heute an einem weltweiten, alle Länder ver- tigt. Dieser Ansatz greift aber zu kurz. er verkennt, pflichtenden Abkommen, um eben dieses ziel zu dass die effizienzerhöhung entlang der Kette nur erreichen. dann optimal erreicht werden kann, wenn gleichzeitig andere Technologien in die forschungsak- Der systemische Ansatz der Energie tivitäten eingebunden werden. Weiterhin ist eine forschung als zentrales Element technologische entwicklung immer in ein Umfeld an sozioökonomischen zusammenhängen ein- in dieser situation kommt der energieforschung gebunden, das in der forschung an energietech- zentrale Bedeutung zu. Diese ist in Deutschland nologien ebenfalls berücksichtigt werden muss gegenwärtig durch eine nur schwach ausgepräg- (Abbildung 7). rein technologische forschungs- te Kongruenz von zielsetzung und handeln zwi- ansätze werden in der mehrzahl zum scheitern schen den einzelnen Bundesministerien geprägt. verurteilt sein, wenn etwa die gesellschaftlichen Darüber hinaus trägt die föderale struktur der rahmenbedingungen, die Nachfragesteuerung Bundesrepublik Deutschland mit dazu bei, dass oder die Akzeptanz einer Technologie nicht mit in eine klare, in sich konsistente und zielorientierte die systementwicklung einbezogen werden. zu- Ausrichtung der energiepolitik nur in Ansätzen zu dem ist eine enge Verknüpfung zwischen Techno- erkennen ist. logieentwicklern im akademischen und privatwirt- schaftlichen Bereich und Technologienutzern zu es wäre allerdings falsch, diesen eindruck der in- berücksichtigen. konsistenz allein der politik anzulasten. Vielmehr findet sich auch in der Wissenschafts- und for- schließlich darf gerade bei der einfühung neuer schungslandschaft Deutschlands eine fragmen- energietechnologien die frage der rohstoffver- tierte und wenig koordinierte sicht des Themas fügbarkeit nicht vernachlässigt werden. Beson- energie: eine integrierende, prozessketten- ders in den massenmärkten können knappe roh- orientierte und systemische sichtweise ist je- stoffe, wie etwa indium, Lithium oder gallium, von doch eine unabdingbare Voraussetzung für eine hoher strategischer Bedeutung sein, sowohl in 13

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND I EInlEItUng hinblick auf die gesamte Verfügbarkeit als auch reich nicht denkbar. Dementsprechend muss der hinsichtlich der geographischen Verteilung von stellenwert der Energieforschung in Deutsch- Lagerstätten, die im ungünstigen falle das risiko land erheblich angehoben werden. politischer erpressbarkeit mit sich bringt. zum zweiten wird die forschung nur dann wirk- Das heute durch Natur- und Technikwissenschaf- same Lösungsvorschläge hervorbringen können, ten geprägte Bild der energieforschung bedarf wenn sie nicht disziplinär und abgeschottet Teil- aus dem systemischen Blickwinkel einer engen aspekte des jeweiligen problems angeht, sondern Verknüpfung mit ökonomischen, ökologischen, – wo immer sinnvoll – von vornherein als interdis- rechtlichen und gesellschaftswissenschaftlichen ziplinäre oder sogar transdisziplinäre forschung entwicklungen. es ist daher ein Kernanliegen der angelegt ist. drei an diesem Konzept beteiligten Akademien, mit diesem papier ein integriertes Konzept vorzu- Um die herausforderungen bei der Transforma- legen, das Natur-, Technik- sowie geistes-, Wirt- tion unseres energiesystems effektiv, effizient und schafts- und sozialwissenschaften gleichermaßen gerecht anzugehen, benötigt die gesellschaft einbezieht. Wenn man die Anbieter und die Nutzer Wissen auf vier ebenen: von Technologien im fokus hat, sind fragen der Wirtschaftlichkeit, der institutionellen steuerung grundlagenwissen: hier geht es um die ent- und der Akzeptanz zentral für die innovations- wicklung neuer ideen und um die erforschung und Wandlungsfähigkeit einer gesellschaft. grundlegender zusammenhänge, innovativer materialien und alternativer Verfahren. Detail- Auch in der Lehre, die heute – trotz zahlreicher lierte Kenntnisse naturwissenschaftlicher Vor- Versuche – immer noch stark sektoral geprägt ist, gänge und technischer prozesse ermöglichen besteht erheblicher reformbedarf, um die systemi- eine optimierung bestehender energieum- sche sicht auf die energieforschung zu verankern. wandlungs- und energienutzungstechniken Derzeit wird der wissenschaftliche Nachwuchs nur und eine entdeckung neuer und günstigerer eingeschränkt auf die anstehenden herausforde- Wege. rungen vorbereitet. Neben der Ausstattung mit unverzichtbarem spezialwissen muss die nächste Orientierungswissen: hier geht es um for- generation von Wissenschaftlern an transdiszipli- schung, die für die wichtigen entscheidungen näre und systemische sichtweisen herangeführt in der energiepolitik und energiewirtschaft ref- werden. Nicht nur im wissenschaftlichen, sondern lektives Wissen zur Verfügung stellt. sie trägt auch im technischen und handwerklichen Bereich dazu bei, zielkonflikte zu identifizieren, die ist eine gezielte Nachwuchsförderung unverzicht- unterschiedlichen perspektiven der Akteure bar, wenn Deutschland mittel- und langfristig ein konstruktiv (und partizipativ) einzubinden und produktionsstandort im Bereich der hochtechno- in Abwägung von Wünschbarem und mach- logie bleiben soll. barem tragfähige strategien des übergangs zu entwerfen. Notwendige Prämissen der Energieforschung systemwissen: hier geht es um forschung, welche die vernetzten Ursachen und Wir- Aus der genannten Aufzählung der herausforde- kungen menschlicher interventionen in Natur rungen und ziele lassen sich zwei schlüsse für die und Technik im fokus hat. Am Beispiel der grundlegende Beschaffenheit einer zukünftigen Biomassenutzung ist deutlich zu erkennen, energieforschung ziehen: zum ersten ist eine er- dass die anfängliche euphorie in Bezug auf folgversprechende Lösung der energieprobleme diese energiequelle viele implikationen ihrer ohne die erweiterung der Wissensbasis sowohl verstärkten Nutzung, von der gefährdung im technologisch-grundlagenwissenschaftlichen der Biodiversität bis hin zum starken Anstieg als auch im gesellschaftswissenschaftlichen Be- eines Teils der Lebensmittelpreise, nicht hin- 14

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND EInlEItUng I reichend berücksichtigt hatte. Wissen, das Aufbau dieses Energieforschungs entscheidungsträgern hilft, die erwünschten konzepts Leistungen zu erbringen, ist ebenso notwendig wie Wissen um nicht beabsichtigte im folgenden Kapitel werden zunächst die Be- Nebenwirkungen, risiken wie chancen. reiche der energieforschung beschrieben, die in jedem falle prioritär angegangen werden sollen, transformationswissen: hier geht es um die entweder weil sie von überragender Bedeutung Umsetzung als sinnvoll erkannter ziele in die sind oder weil sie – unabhängig von Verände- realität. in erster Linie handelt es sich dabei rungen der randbedingungen – in jeder wahr- um angewandte forschung und entwicklung, scheinlichen Energiezukunft entscheidende vor allem im naturwissenschaftlichen und Komponenten bilden werden. sie sind hier als technischen Bereich, mit dem ziel, neue pri- „no regret-maßnahmen“ bezeichnet. märenergieträger zu erschließen, die effizienz der Umwandlung und Nutzung zu verbessern, Das dritte Kapitel entwickelt anschließend spe- die Anforderungen an die infrastruktur festzu- zifische forschungsmodule (regenerative ener- legen und die systemischen Voraussetzungen giequellen, kohlenstoffbasierte energieträger, für neue energiepfade zu erkunden. in zweiter Kernenergie), die auf der Basis eines forcierten Linie geht es aber auch um die politische und Ausbaus einer Klasse von Bereitstellungstechno- soziale Umsetzung: Vieles was technisch und logien optionen im sinne von Wenn-Dann-Be- ökonomisch sinnvoll sein mag, wird dennoch ziehungen beschreiben. Durch die Diskussion nicht realität, sei es weil falsche oder unwirk- der drei module werden die über die No regret- same instrumente eingesetzt werden, sei es maßnahmen hinausgehenden handlungsmög- weil eine Diskrepanz zwischen der rationali- lichkeiten unter variablen Ausgangsbedingungen tät der einzelnen Akteure und dem gemein- aufgezeigt und deren Vor- und Nachteile für ihre wohl aller Akteure besteht (Allmende-prob- notwendige politische Bewertung charakterisiert. lem) oder weil bestimmte maßnahmen oder in Verbindung mit dieser Bewertung stellen sich Technologien nicht akzeptiert werden. hier fragen wie: sind die Kulturwissenschaften gefragt. Was wäre zu tun, wenn der Klimawandel Diese vier miteinander verwobenen ebenen des noch dramatischer ausfallen würde als jetzt Wissens machen einmal mehr die systemische berechnet? Natur der energieforschung deutlich. ein Kon- zept, das nur eine oder wenige dieser Dimensio- Was müsste man erforschen, wenn alle Be- nen adressiert, wird zu kurz greifen und dadurch mühungen um ein internationales Abkommen Lösungen hervorbringen, die nur bis zu einem scheitern oder in ein scheinabkommen mün- gewissen grade tragfähig sind. Das folgende den (second Best-szenarien)? energieforschungskonzept, das die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina, acatech Was würde es für die forschung bedeuten, – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften wenn sich die internationale gemeinschaft und die Berlin-Brandenburgische Akademie der auf einen forcierten Ausbau der Kernenergie Wissenschaften gemeinsam erstellt haben, trägt einigen würde? der systemischen Natur des problems rechnung und versucht, eine integrierende sichtweise zu Welche Art von forschung ist prioritär, wenn vermitteln, ohne auf klare empfehlungen bezüg- trotz aller Bemühungen die fossilen energie- lich der forschung an konkreten problemen zu träger weiterhin die energielandschaft domi- verzichten. nieren? Naturgemäß können hier nicht alle denkbaren Wenn-Dann-Beziehungen berücksichtigt werden, 15

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND I EInlEItUng aber es erscheint sinnvoll, drei module aufzuzei- gieforschung wesentlich breiter angelegt sein gen, mit denen durch Kombination von elementen muss als die jeweilige Energiepolitik, um mög- in unterschiedlicher Art und Weise auf eine große lichst viele Optionen für die zukunft offenzu- Bandbreite veränderter rahmenbedingungen re- halten. agiert werden könnte. im vierten Kapitel werden wissenschaftliche Der zweck dieser extremszenarien (regenera- Querschnittsthemen beschrieben, die bearbeitet tiv, fossil, nuklear) besteht darin, den möglichen werden müssen, um den übergang zu einer ge- handlungsspielraum in den jeweiligen feldern sellschaft mit langfristig gesicherter, nachhaltiger bis hin zu extremen Anforderungen abzudecken energiewirtschaft vorzubereiten. Aus den Ausfüh- und die damit verbundenen forschungsanforde- rungen der Kernkapitel zwei, drei und vier werden rungen möglichst genau herauszuarbeiten. es ist in Kapitel fünf strukturelle empfehlungen zu fra- dann die Aufgabe der politik festzulegen, wie viel gen der infrastruktur, der forschungsförderung, davon umgesetzt werden soll, um über die ohne- der forschungsorganisation und der Nachwuchs- hin notwendigen maßnahmen (No regret-) hinaus förderung gegeben. flexibel auf Änderungen der rahmenbedingungen und Annahmen reagieren zu können. Nochmals es schließt sich ein Ausblick als sechstes Kapitel sei an dieser stelle allerdings betont, dass Ener- an. 16

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND nO rEgrEt-FOrschUngsschWErPUnKtE II II No Regret-Forschungsschwerpunkte Einleitung ren hilfe aus elektrischer energie unmittelbar die jeweils benötigte Nutzenergie gewonnen wird. eine reihe von energieforschungsfeldern muss unabhängig von den gewählten Technologie- Die energieeffiziente Stadt als integrativer schwerpunkten in jedem falle – und im Wortsinn Forschungsansatz „ohne Bedauern“ – aus den weiter oben skizzierten gründen mit höchster priorität verfolgt werden. Die hälfte der Weltbevölkerung lebt in städten, und dieser Anteil wird in den nächsten Jahr- effizienzmaßnahmen bergen ein großes potenzial zehnten weiter stark wachsen. es ist daher von und sind durch einen hohen grad an Kompati- zentraler Bedeutung, Visionen einer nachhaltigen bilität gekennzeichnet, da sie für alle Bereitstel- stadtinfrastruktur zu entwickeln, welche die Be- lungsoptionen gelten bzw. neue ermöglichen. ef- völkerungskonzentration zu einer steigerung der fizienzoptionen decken bereits heute einen weiten energieeffizienz zu nutzen helfen. für die for- Bereich der energieforschung ab. sie reichen von schung stellen sich dazu zahlreiche fragen: Wie der Wirkungsgradsteigerung bei der Wandlung kann die raumanordnung nachhaltiger städte von primärenergie in nutzbare energie – z. B. bei aussehen und was ist ihre optimale größe? Wel- gasturbinen oder photovoltaischen elementen – chen Beitrag können sie zur Verringerung des über die Absenkung von Verteilungsverlusten bei energieverbrauchs und des Treibhausgasaus- der übertragung von elektrischer energie durch stoßes beitragen? Auf welche Weise kann dies etablierung von hochspannungs-gleichstrom- geschehen? Welche Technologien benötigen wir leitungen für längere Transportentfernungen bis dazu? in welchem maß können städte als inno- zur Anwendung durch Nutzer in industrie und pri- vationszentren und Labors einer nachhaltigen zu- vaten haushalten oder zu der energieeffizienten kunft fungieren? sanierung von gebäuden. Wenn diese fragen beantwortet werden sollen, Die energienutzung wird sich in zukunft zuneh- treten zwei sektoren besonders in der Vorder- mend in richtung der elektrischen energie ver- schieben, da die meisten Bereitstellungstechnolo- gien, die fossile energiequellen ersetzen können, primär elektrische energie liefern und weitere Um- wandlungen grundsätzlich mit Verlusten verbunden sind. Die elektrische energie kann insofern als höchstwertige form betrachtet werden, als sie in ihrer Anwendung die größte flexibilität bietet. Aus ihr kann ohne großen Aufwand und mit hoher effektivität jede andere energieform bereitgestellt werden (Wärme, Licht, Bewegung usw.). man spricht deshalb bereits heute vom ziel einer All electrical society, einer weitgehend elektrifizierten gesellschaft – ein ziel, das auch für Deutschland von relevanz ist. Als Konsequenz ergibt sich daraus zwangsläufig, dass ein zukünftiges energiesystem sich auf elektrische Netze, speicher und © fotolia.de, fotoflash Umwandlungstechnologien stützen wird, mit de- 17

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND II nO rEgrEt-FOrschUngsschWErPUnKtE grund: die gebäude und der Verkehr. mit 33,5 % fordert neben ökonomischen insbesondere ver- gesamtanteil verbraucht der gebäudebereich für haltenswissenschaftliche ansätze. fassaden die energiedienstleistungen raumwärme, Warm- könnten besser isoliert werden; anstelle veralteter wasser und Beleuchtung den größten einzelnen heizungsanlagen könnten moderne, energiespa- Anteil der endenergie in Deutschland. Wenn man rende systeme eingebaut werden, energiespar- bedenkt, dass 80 % aller haushalte nicht auf dem lampen könnten weitgehend die bisherigen glüh- neuesten stand der Technik sind, besteht offen- lampen ersetzen, Kraft-Wärme-Kopplung unter sichtlich ein hohes energiesparpotenzial. Der ge- einsatz von Nah- und fernwärmenetzen würden samte Verkehrssektor benötigt einen ähnlichen die gesamteffizienz der systeme verbessern. Anteil der endenergie wie der private sektor (sie- Viele dieser maßnahmen sind auf längere sicht he oben, Abbildung 4); allerdings liegt in diesem unter ökonomischen gesichtspunkten besonders Bereich das rein technologische sparpotenzial sinnvoll. Technologische Weiterentwicklungen er- vermutlich niedriger. Verbunden mit diesen beiden scheinen hier zum Teil nicht unmittelbar vordring- sektoren, die für die erhöhung der energieeffi- lich, doch gibt es erheblichen forschungsbedarf zienz von städten besonders wichtig sind, müs- zur frage einer besseren Umsetzung. Was sind sen auch die Versorgungsnetze und – wo nötig die richtigen Anreizsysteme? Welche ökonomi- – speicher so weiterentwickelt werden, dass sie schen, rechtlichen und politischen steuerungsins- neue Angebots- und Nachfragestrukturen bedie- trumente können dafür sorgen, die technischen nen können. Diese drei forschungsthemen ent- möglichkeiten auch auszureizen? in welcher Wei- falten ihre größte Wirkung zwar in der Anwendung se beeinflussen psychologische, kulturelle und auf Ballungsräume, sie sind aber vielfach auch für institutionelle Kontextbedingungen die geschwin- ländliche regionen relevant. digkeit, mit der innovationen umgesetzt werden? Diese ziel- und Instrumentenwirkungsfor- Gebäude schung ist auch über das problemfeld „energieeffiziente stadt“ hinaus ein Thema, das dringend im gebäudesektor könnten bereits heute ohne intensiver bearbeitet werden muss. weitere Technologieentwicklung große einspar- potenziale realisiert werden; vielfach scheitert dies gleichzeitig gibt es auch im Bereich der energie- aber an der Umsetzung. ihre erforschung er- effizienten gebäude weiterhin technologisch ge- prägten forschungsbedarf. es müssen architek- tonische und gebäudetechnische Konzepte entwickelt werden, die den heizwärmebedarf – und zunehmend auch den Kühlungsbedarf – von Wohngebäuden stark zurückdrängen und vom Verbraucher akzeptiert werden. Bei gebäuden mit niedrigem Wärmebedarf könnten sich andere als die jetzigen heizkonzepte durchsetzen, um den dann noch vorhandenen restenergiebedarf zu decken, insbesondere in Verbindung mit leistungs- fähiger sensorik. hier ist über Lebenszyklusana- lysen zu untersuchen, welche heiztechnologien am günstigsten sind. in einer zunehmend elektrifizierten energieinfrastruktur könnten dies Wär- mepumpen oder die dynamische flächenheizung auf elektrobasis ein. Derartige systeme sollten besonders in den schwerpunkt von forschungs- © passivhaus institut, germany / bearb. Thomas Langer aktivitäten zur effizienzverbesserung rücken. heute ist die Bereitstellung von elektrischer Energie Schematische Darstellung eines Passivhauses für heizungsanwendungen zwar aufgrund des 18

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND nO rEgrEt-FOrschUngsschWErPUnKtE II niedrigen durchschnittlichen Wirkungsgrades des von Bio-Kraftstoffen (allerdings nur der 2. und 3. Kraftwerkparks mit relativ hohen Verlusten verbun- generation) möglich, mit dem damit verbundenen den. fortschritte bei der Kraft-Wärme-Kopplung forschungsbedarf hinsichtlich der Technologie- und zunehmende Anteile regenerativer energien entwicklung und der systemischen Aspekte, wie bei der Bereitstellung elektrischer energie werden etwa der Nutzungskonkurrenz zu anderen ener- dieses Verhältnis jedoch verbessern, sodass die gie- und rohstofftechnologien, die auf Biomasse Nutzung elektrischer energie für die Bereitstellung zugreifen. forschung zu Veränderungen des Ver- des restwärmebedarfs akzeptabel oder sogar braucherverhaltens (etwa Verzicht auf fahrzeuge systemisch vorteilhaft werden kann. mit hoher Beschleunigungsleistung oder benzin- sparendes fahrverhalten) können die Aktivitäten Straßengebundene Mobilität zur effizienzverbesserung auf der Angebotsseite auch von der Nachfrageseite unterstützen. Der Verkehr wird in Deutschland – und weltweit – in den nächsten Jahren deutlich ansteigen. Von Angesichts der oben erwähnten entwicklung hin diesem Anstieg sind insbesondere die Ballungs- zu einer weitgehend elektrifizierten gesellschaft räume als Kerne der Wirtschaftsentwicklung und und der erwartung, dass unabhängig von der der individuellen mobilität betroffen. ein konzer- energiebereitstellungstechnologie, die mobili- tierter forschungsansatz zur Verkehrsproblema- tät zunehmend elektrisch gewährleistet werden tik ist also für die realisierung energieeffizienter muss, ist forschung zu Konzepten zur realisie- städte wichtig. Dazu kommt die forderung, co2- rung von E-mobilität (elektrohybrid bis e-fahr- emissionen in die Atmosphäre zu senken. Wäh- zeug) und zur sicherstellung einer entsprechen- rend in Kraftwerken und anderen konzentrierten den Versorgungsinfrastruktur von besonderer co2-Quellen die Abscheidung an der Quelle zu- Bedeutung. Dass sich energieeffiziente städte als mindest grundsätzlich möglich scheint, ist dies bei primäre zielrichtung solcher Konzepte besonders verteilten, jeweils kleinen Quellen wie Autos kaum gut eignen, liegt auf der hand. Da die Umwand- vorstellbar. hier sind dringend Lösungen erforder- lung von elektrischer energie in einen stofflichen lich. speicher und dann wieder zurück in elektrische Beim straßengebundenen Verkehr besteht die besondere herausforderung darin, dass dieser momentan und vermutlich auch für die nächsten zwei bis drei Dekaden überwiegend auf den einsatz flüssiger energieträger in Verbrennungs- motoren angewiesen sein wird. gleichwohl gibt es zu einer weitgehenden entkarbonisierung dieses Teils des Transportsektors keine klima- freundliche Alternative. Klassische Verbrennungs- motoren weisen nach wie vor große verbrauchs- optimierungspotenziale auf (pKW-otto: ca. 35 %; pKW-Diesel: ca. 20 %), wobei zukünftige mo- torentwicklungen auch zu einer Konvergenz der Diesel- und otto-Technologie führen können. hier ist auch ein enges zusammenwirken entlang der prozesskette Kraftstoffherstellung – verbrennung im motor – abgasbehandlung ein un- verzichtbares element. eine nachhaltige Lösung bezüglich des co2-problems für Verbrennungs- motoren erscheint nur durch zunehmende Kraft- stoffdiversifizierung insbesondere zugunsten Elektroauto Chevrolet Volt (Bildquelle: General Motors) 19

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND II nO rEgrEt-FOrschUngsschWErPUnKtE energie mit erheblichen Verlusten über die gesam- Netze und Speicher te prozesskette hinweg belastet ist (derzeit muss mit 75 % Verlust gerechnet werden), sollten sich Die entwicklungen im Bereich der energetischen forschungsanstrengungen primär auf Batterie- gebäudeversorgung und der elektrifizierten mobi- konzepte zur realisierung von elektrofahrzeugen lität sind im zusammenhang mit dem zunehmen- richten. Diese Technologie wird unabhängig von den Anteil erneuerbarer energien, insbesondere den randbedingungen benötigt und eignet sich – der Windenergie, in der strombereitstellung zu aufgrund der limitierten reichweiten, die für Batte- sehen. sie bedingen intensive forschungsan- riefahrzeuge auf absehbare frist erwartet werden strengungen im Bereich der elektrischen netze – besonders für Ballungsräume. forschungskon- und von speichertechnologien. Auch hier han- zepte sollten nicht bei der derzeit diskutierten Lit- delt es sich eindeutig um No regret-maßnahmen, hium-ionenbatterie stehen bleiben, sondern auch da die erwartete verstärkte elektrifizierung eine systeme zukünftiger Batteriegenerationen ein- Anpassung, wahrscheinlich aber eine umfassen- schließen. schließlich besteht großer forschungs- de Neukonstruktion unserer Netzinfrastruktur un- bedarf zur frage integrierter mobilitätskonzep- abdingbar macht. te. Dabei geht es beispielsweise um die optimale Kombination von privaten und öffentlichen Trans- Daher muss die energieforschung auf alle op- portmitteln und die gemeinschaftliche Nutzung tionen gerichtet werden, die die speicherbarkeit von fahrzeugen (car sharing, fahrgemeinschaf- oder die stoffliche Nutzung von elektrischer ener- ten, car pools). Auch städtebauliche Aspekte wie gie massiv verbessern und die dazu beitragen die „stadt der kurzen Wege“ können Bestandteil können, die bisherigen netzstrukturen in einem integrierter mobilitätskonzepte sein. Dabei sind wesentlich komplexeren und dynamischen technische, organisatorische und psychologische Umfang zu verstehen und zu beherrschen. Die Aspekte eng miteinander verbunden. zu schaffenden Netzstrukturen müssen künftig 20

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND nO rEgrEt-FOrschUngsschWErPUnKtE II nicht nur die Abnehmer mit den standorten der Um die möglichkeiten eines smart grid voll aus- Kraftwerke und der großen Windenergieparks in zunutzen, müssen auch die verbraucher einbe- Norddeutschland, bzw. off-shore und mit einer zu- zogen werden, d.h. über geeignete software- nehmenden elektrizitätserzeugung durch photo- konzepte müssen in zeiten knappen Angebots voltaik oder solarthermie, schwerpunktmäßig in beispielsweise geräte und Anlagen, bei denen südlichen gegenden, verbinden. in ganz europa dies unkritisch ist, abgeschaltet werden können werden zunehmend regionen planerisch erfasst, (e-energy). Dazu muss zum einen das Verbrau- die besondere standortvorteile für unterschied- cherverhalten intensiv untersucht werden, zum liche Arten regenerativer erzeugung haben und anderen sind aber auch Untersuchungen dazu er- die netztechnisch erschlossen werden müssen. forderlich, in welchem maße einzelne Verbraucher Die übertragung großer energiemengen über dies als unzulässigen eingriff in ihre privatsphäre weite strecken – etwa von solarthermischen An- empfinden würden und wie entsprechende Bar- lagen in Nordafrika zu Nutzern in Deutschland rieren abgebaut werden können. Da Konzepte – ist technisch aufwendig und stellt besondere zur elektromobilität und zur Neuauslegung der Anforderungen an die Belastbarkeit der Netze. Netze voraussichtlich zeitgleich entwickelt wer- zudem stellen sich hier fragen der Versorgungs- den, muss bereits frühzeitig eine enge Verbindung und importsicherheit. zwischen den entwicklungen gewährleistet sein. Während in der Vergangenheit die Ausgestaltung es besteht zwar die hoffnung, dass intelligent elektrischer Netze meist im Bereich von Teilnet- geregelte Netze unter einbeziehung sowohl der zen auf der Basis quasistationärer Berechnungs- erzeuger als auch der Verbraucher einen erheb- modelle erfolgte, wird in zukunft eine ganzheit- lichen Teil der schwankenden einspeisung und liche und hochdynamische Untersuchung des Nachfrage ausgleichen können. Dennoch wird es Übertragungssystems unter einbeziehung aller unabdingbar sein, für alle zeitskalen – von minu- erzeuger, der Lastentwicklung und auch des ad- ten bis Tagen – und auf verschiedenen größen- äquaten speichereinsatzes erforderlich werden. skalen speichertechnologien zu entwickeln. hierzu sind modellierungswerkzeuge zu ent- hierzu kommen unterschiedlichste speicher- wickeln, die sowohl hinsichtlich größe als auch konzepte in frage, für die unterschiedlich hoher Dynamik den zukünftigen Anforderungen gerecht forschungsbedarf besteht. Auf systemebene ist werden. Außerdem wird der einsatz schneller zu- dazu zunächst zu untersuchen, welche speicher- standsbeobachtungen durch Netzinformations- technologien in welcher form untereinander und systeme erforderlich werden, um aus einer zu- mit dem Netz optimal kombiniert werden können. standsbestimmung eine stabilitätsanalyse bzw. fast alle speichertechnologien benötigen noch er- Netzsicherheitsanalyse online durchführen zu heblichen forschungs- und entwicklungsbedarf. können. für Druckgasspeicher (z.B. Kavernen in salzstö- cken) ist eine Verbesserung des Wirkungsgrades zwar laufen viele Aktivitäten in die richtung, eng- durch entwicklung der adiabatischen Betriebs- pässe im europäischen 400 kV-Verbundsystem weise erforderlich. für elektrische speicher – zu beseitigen. Da aber in der zukünftigen er- wie redox-flow-systeme oder konventionelle zeugungsstruktur deutlich größere entfernungen Batterien – muss die speicherdichte verbessert zwischen erzeugung und Verbrauch verlustarm werden; viele systeme verfügen über nicht auszu überbrücken sein werden, ist die schrittweise reichende zyklenstabilität, auch die schnelllade- etablierung einer überlagerten spannungsebe- und schnellentladefähigkeit müssen in der regel ne in europa unumgänglich, unabhängig davon, deutlich verbessert werden. latentwärmespei- ob dies in Drehstrom- oder gleichstromtechnik cher werden bereits technisch eingesetzt, wie der ausgeführt werden wird. Die Verknüpfung dieses NaNo3/KNo3-schmelzspeicher zur pufferung der European super grid mit den bestehenden 400 Tag/Nacht-Differenz im solarthermischen Kraft- kV-Verbundnetzstrukturen wird ein hohes maß an werk Andasol in spanien. Allerdings müssen hier begleitender forschung erfordern. viele weitere systeme identifiziert und entwickelt 21

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND II nO rEgrEt-FOrschUngsschWErPUnKtE werden, die sowohl Niedertemperaturwärme für Technik und wirtschaftlicher Wettbewerbsfähig- den gebäudesektor als auch hochtemperatur- keit ab, sondern ebenso von ihren kulturellen, so- wärme für solarthermische Kraftwerke unter- zialen und rechtlichen rahmenbedingungen. ins- schiedlicher Bauart effizient speichern können. besondere muss der zusammenhang zwischen Technologiewahl und -entwicklung auf der einen, für größere energiemengen wird eine stoffliche und marktstruktur, rechtlichen Bedingungen und speicherung unvermeidbar sein. Dazu bietet sich geeigneten institutions- und organisationsformen zunächst die herstellung von Wasserstoff durch auf der anderen seite besser verstanden werden. elektrolyse an. Diese ist allerdings weit von der zu untersuchen ist beispielsweise, was private maximal möglichen effizienz entfernt. Bei großska- und was staatliche Akteure dazu beitragen kön- liger Anwendung ist daher dringend die Effizienz nen, um innovative Technologien zu entwickeln von Elektrolyseeinheiten zu verbessern. zu und ihre marktdurchdringung zu verbessern. untersuchen ist dann auch, wie der Wasserstoff solche fragen können allerdings nur beantwor- wieder – möglicherweise unter einkopplung von tet werden, wenn die klassischen innovations- Biogas – optimal rückverstromt werden könnte. konzepte des Technology push und market pull Allerdings sollte hier auch auf der systemebene durch Netzwerkansätze ergänzt oder sogar abge- untersucht werden, ob nicht ein alternativer zu- löst werden. gerade für die politikberatung sollten gang zu großen, strategisch gespeicherten ener- diese Untersuchungen, wo immer möglich, quan- giemengen über andere Wege, etwa Biomasse, titativ modelliert werden. möglich ist. prioritäre forschungslinien sind hier die analyse maßnahmen zur Verbesserung der effizienz kön- kultureller und interkultureller Faktoren in der nen interessante marktpotenziale haben. gerade verbreitung von Energietechnologien, auch im Bereich der energieeffizienz könnten weltwei- hinsichtlich globaler entwicklungen und rahmen- te märkte entstehen, auf denen Technologien zur bedingungen. Weiterhin müssen strukturelle In- co2-armen energie-Bereitstellung, Umwandlung novationshemmnisse identifiziert und analysiert und Nutzung von energie miteinander konkurrieren. werden. Das reicht von rechtlichen Bedingungen Aber auch für den heimischen markt eröffnen sich (aus den Bereichen zulassungs- oder patent- chancen, wenn man etwa die gebäudesanierun- recht), über wirtschaftliche rahmenbedingungen gen nach der einführung der energieeinsparver- (z.B. flexibilitätsmargen oder unterschiedliche ef- ordnungen betrachtet. Aus diesem grunde sind fizienzanforderungen an Technologien mit unter- forschungsanstrengungen sowohl im Bereich der schiedlicher marktreife) bis hin zu sozialen oder technologien als auch bei den maßnahmen zu institutionellen faktoren (wie präferenzen, Tech- ihrer Implementierung (information, finanzierung, nikleitbildern, organisationsformen oder Arrange- rechtliche fragen) von besonderer Bedeutung. ments der Wissensgenerierung). Darüber hinaus sollten normative grundlagen und regeln zur Innovationen und Marktdurchdringung gewährleistung von Innovationsverantwor- tung (insbesondere bei einführung neuer Tech- Die Umstellung auf eine nachhaltige energiever- nologien, wie der ccs-Technologie) entwickelt sorgung wird nur gelingen, wenn die Vorausset- werden. schließlich gilt es, die problemlösungs- zungen für innovationen und deren marktdurch- kapazität innovativer deliberativer und partizi- dringung verbessert werden. Dies erfordert ein pativer verfahren (z.B. im rahmen von demo- gründliches Verständnis der gesellschaftlichen, kratischer Technikentwicklung) zu analysieren und ökonomischen, politischen und rechtlichen Be- deren praxistauglichkeit zu verbessern. dingungen der entstehung und markteinführung von innovativen Lösungen bei der gewinnung, Ziele und Instrumente Umwandlung, speicherung, Verteilung und Nut- zung von energie. Denn das gelingen von inno- Die realisierung auch von No regret-maßnah- vationsprozessen hängt nicht nur von exzellenter men ist in einer pluralen und von interessens- 22

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND nO rEgrEt-FOrschUngsschWErPUnKtE II und Wertkonflikten bestimmten gesellschaft an ziele durch technologische Verbesserungen (sie- die Wirksamkeit von politischen und rechtlichen he z.B. clean coal-Technologien) zu erreichen. steuerungsprozessen gebunden. ein umfassen- Die Akzeptanz und die Durchsetzbarkeit techni- des Verständnis der Wirkungen – und Nebenwir- scher entwicklungen sind eng an Wirkungsweise kungen – von energiepolitischen instrumenten ist und effizienz ökonomischer instrumente und ihre daher für die gestaltung einer nachhaltigen und rechtlichen und institutionellen rahmenbedingun- verantwortlichen energiepolitik unabdingbar. eine gen gekoppelt. wirksame energie- und insbesondere Klimapolitik ist auf der globalen ebene auf die freiwillige Ko- operation von 203 souveränen staaten angewiesen. es zeigt sich aber, dass die bestehenden An- reizsysteme nicht ausreichen, um beispielsweise die Bildung global verbindlicher regelwerke zur Vermeidung von Kohlendioxidemissionen zu för- dern. zu fragen ist also, mit welchen spezifischen Anreizen wichtige entwicklungs- und schwellen- länder und die staaten der opec in ein effektives Klimaabkommen eingebunden werden können. ein weiteres problem besteht in der Abhängigkeit von energieimporten aus unsicheren gebieten. mit welchem instrumenten- und institutionen-portfo- lio lässt sich diese auf möglichst wirtschafts- und sozialverträgliche Weise verringern? insbesondere sollte untersucht werden, welche Bedeutung die gestaltung internationaler Verträge bei der gewinnung, Lieferung und Durchleitung von energie und energierohstoffen für die gewährleistung der Ver- sorgungssicherheit und für das Nutzen- und risi- © fotolia.de, Boguslaw mazur koverhältnis zwischen den Akteuren haben kann. Neben staatlichen spielen private Akteure eine eine systematische, praxisbezogene und dis- entscheidende rolle in der energiepolitik. hier ist ziplinenübergreifende ziel-, Instrumenten- und von interesse, welche Anreize Unternehmen dazu Wirkungsforschung sollte deshalb einen hohen motivieren, externe effekte zu internalisieren und stellenwert in der energieforschung erhalten. Da- durch ihr unternehmerisches handeln übergrei- bei sollten nicht nur ideale, sondern auch real fende energiepolitische ziele zu unterstützen. für World-Voraussetzungen zugrunde gelegt werden. die Klimapolitik besonders relevant ist eine bes- folgende schwerpunkte bieten sich an: zum ers- sere einschätzung der Wirkungen und Neben- ten sollten die Effektivität und Effizienz einzelner wirkungen von alternativen steuerungsoptionen Instrumente (der direkten steuerung ebenso wie (wie cap and Trade systeme oder instrumente der indirekten Anreize) und deren zusammenspiel des Kapitalmarkts) oder neuen Technologien (wie untersucht werden. Neben den wirtschaftlichen solarzellen, clean coal Technologien oder geo- und sozialen, sollten dabei auch die juristischen engineering zur erhöhung der senkenkapazität und institutionellen rahmenbedingungen auf na- für die Aufnahme von co2). Dabei stehen die Ab- tionaler, europäischer und internationaler ebene hängigkeiten zwischen erzeugungstechnologien, berücksichtigt werden. zum zweiten sollten die Verteilungsinfrastruktur und strategischem Verhal- erfahrungen im Bereich zwischen regulierung ten von Akteuren im Vordergrund. erforderlich ist und selbstregulierung genauer analysiert und diese forschung nicht zuletzt für die Bewertung bewertet werden. zum dritten sind organisatori- derzeit viel diskutierter Ansätze, die Klimaschutz- sche, institutionelle und rechtliche Arrangements 23

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND II nO rEgrEt-FOrschUngsschWErPUnKtE in internationalen, europäischen und nationa- kultureller Bedingungen der energienachfrage len mehrebenensystemen auf ihre Wirksamkeit (Lebensstil, milieu) sowie für das Verhalten der und Nebenwirkungen zu untersuchen. Verbraucher in entwicklungs- und schwellenlän- dern. Nutzerverhalten und Konsum Daher sollten folgende schwerpunkte einer inte- Neben der Notwendigkeit, innovative prozesse grativen Konsumverhaltens- und akzeptanz- zeit- und bedarfsgerecht einzuleiten, spielt die forschung gefördert werden: zum ersten geht es Untersuchung der Nachfrage nach energiedienst- um die erforschung der Präferenzen und Werte leistungen eine wichtige rolle, weil der Umgang der abnehmer von energiedienstleistungen und mit energiedienstleistungen und die Aufgeschlos- die Art und Weise, wie sich diese Vorlieben durch senheit gegenüber verschiedenen energiequellen demographische, kulturelle und soziale Wand- von strukturellen, institutionellen und kulturellen lungsprozesse verändern. zum zweiten gilt es, die faktoren maßgeblich bestimmt wird. zwar hat forschung zu den anreizen für private Akteure, sich die Lebensstilforschung als eine vielver- organisationen und staatliche institutionen zu in- sprechende forschungsrichtung erwiesen, wenn tensivieren, welche geeignet wären, die Nachfrage aussagekräftige und differenzierte ergebnisse nach energiedienstleitungen in richtung auf einen zur Akzeptanz von maßnahmen zur nachhaltigen nachhaltigen Umgang mit energie zu lenken. Nutzung von energie gefragt sind. es fehlen aber zum dritten sollte die frage untersucht werden, Querbezüge zwischen empirischen Untersuchun- welche faktoren die akzeptanz von energie- gen und allgemeinen zeitgeschichtlichen Trends, sparmaßnahmen und von energietechnologien in die langfristige Konsum- und Nachfragemuster haushalten, Betrieben oder Verwaltungen beein- bestimmen und sich oft auch gegenüber kurzfris- flussen und welche möglichkeiten bestehen, die tigen steuerungsimpulsen durchsetzen. Dies ist Akzeptanz durch modifikation von Technologien, gegenstand geisteswissenschaftlicher, insbeson- einführungsstrategien oder verbesserte Kommu- dere historischer forschung. Die umweltpsycho- nikationsformen zu beeinflussen. ein viertes for- logische interventionsforschung hat Techniken zur schungsfeld sind die situativen und strukturel- unmittelbaren Verhaltensänderung und methoden len Kontextfaktoren, die auf das Verhalten von zur Bewertung ihrer Wirksamkeit entwickelt. Ver- individuen und organisationen einfluss haben, gleichsweise wenig ist allerdings über das Kon- sowie die möglichkeiten, diese im sinne einer auf sumverhalten nicht-individueller Verbraucher, wie Nachhaltigkeit orientierten energiepolitik zu be- handel, handwerk und Kleingewerbe bekannt. einflussen. schließlich sollte die Konsumverhal- gleiches gilt für den indirekten energieverbrauch tens- und Akzeptanzforschung stärker mit rechts- durch Konsumgüter (etwa im Bereich der Unter- wissenschaftlichen fragen, beispielsweise zum haltungselektronik, der freizeitgestaltung oder der Auftrag (und den grenzen) staatlicher informations- elektronischen Kommunikation), für den einfluss tätigkeit in der energiepolitik, verknüpft werden. 24

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III III Forschungspotenziale für eine langfristig gesicherte und nachhaltige Energiezukunft Einleitung der Nutzung fossiler energiequellen untrennbar verbunden sind, unabdingbar. Die im folgenden im vorigen Kapitel wurden forschungsfelder iden- diskutierten module erlauben eine schlüssige Dar- tifiziert, deren Bearbeitung unabhängig von poli- stellung systemischer implikationen, und in allen tischen, gesellschaftlichen, ökonomischen und drei modulen zusammengenommen werden alle sonstigen randbedingungen unabweisbar ist, wesentlichen handlungsfelder der energiefor- da sie entweder von so überragender Bedeutung schung angesprochen. einige modulübergrei- sind, dass sie in jedem fall bearbeitet werden fende Querschnittsthemen werden im Anschluss müssen, oder weil sie unabhängig von politischen diskutiert. schwerpunktsetzungen in jeder „energiezukunft“ relevant werden. Viele andere forschungsfelder zukünftige energielösungen werden nicht mono- in der energieforschung sind ebenfalls sehr wich- lithisch gestaltet sein, sondern sich vermutlich als tig; ihre relative Bedeutung hängt allerdings von Kombination verschiedener Energiequellen zahlreichen faktoren und politischen Weichen- erweisen. Die zusammensetzung dieses energie- stellungen ab. Außerdem ist zu berücksichtigen, mixes kann jedoch heute weder für Deutschland dass entscheidungen für bestimmte energiequel- noch für ein anderes Land vorhergesagt werden. len – unter der Voraussetzung, dass grundsätzlich Abhängig von der erwartung, wie dieser mix aus- so viel energie zur Verfügung steht, dass man frei sehen könnte, wird auch die energiepolitik priori- auswählen kann – Konsequenzen für die energie- täten setzen, die wiederum Auswirkungen auf die infrastruktur und die energienutzung haben, mit forschungspolitik haben können. eine weise und denen wiederum erfordernisse für die energiefor- vorausschauende energiepolitik wird sich nicht schung verbunden sind. ausschließlich auf eine energiequelle oder eine Klasse von energiequellen verlassen, sondern im folgenden werden die Komponenten eines Forschungspolitik so offen gestalten, dass bei energieforschungsprogramms daher für drei sich verändernden rahmenbedingungen jeweils unterschiedliche Klassen von primärenergiequel- tragfähige Lösungen vorbereitet sind. Bei der len diskutiert. Diese Darstellung sollte jedoch kei- festlegung der mischung sollen die folgenden nesfalls im sinne von alternativen szenarien ver- Ausführungen eine hilfestellung geben, No reg- standen werden, sondern sie dient zur schärfung ret-Aktivitäten sollten in jedem falle und möglichst des Blicks auf die systemischen Implikationen, schnell begonnen werden. wenn bestimmte Weichenstellungen bezüglich der Quelle der primärenergie getroffen werden. schon heute lässt sich aus diesen überlegungen so wird beispielsweise klar werden, dass, wenn ein entscheidender schluss ziehen, der in gewis- sich die politik für eine primär auf erneuerbaren ser Weise einen paradigmenwechsel illustriert: Quellen beruhende Versorgungsstruktur entschei- Langfristig müssen wir uns darauf einstellen, fle- den sollte, in der forschung mit höchster priorität xible, der kurzfristigen Änderung der weltweiten an einer Verbesserung der zum einsatz kommen- ökonomischen, sozialen und technologischen den Netze und an neuen methoden der energie- rahmenbedingungen angepasste strategien be- speicherung gearbeitet werden muss. Bei einer reitzuhalten. insofern werden wir uns stärker als im Wesentlichen auf fossilen Quellen beruhenden bislang auf permanente Transformationsprozesse struktur ist eine Konzentration auf Technologien einzustellen haben und lernen müssen, eine reihe zur Beherrschung der co2-emissionen, die mit von Brückentechnologien und Krisenüberbrü- 25

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE ckungsstrategien bis zur einsatzfähigkeit zu ent- terium und Tritium – den erneuerbaren energien wickeln, selbst wenn – je nach veränderten rah- gleichzustellen. menbedingungen – nicht alle von ihnen benötigt werden. in einigen Ländern (z. B. in Deutschland, spanien, den UsA, aber auch china) nimmt die regenerativ Modul 1: Erneuerbare Energien gewonnene energiemenge derzeit rasch zu. ein weltweites Wachstum wird jedoch noch durch – erneuerbare energien, auch regenerative energien im Vergleich zu konventionellen energieträgern genannt, stammen aus nachhaltigen Quellen. sie – teilweise relativ hohe Kosten erschwert. Außer- bleiben − nach menschlichen zeiträumen gemes- dem sind einige der eingesetzten Technologien, sen − kontinuierlich verfügbar und stehen hier- wie etwa die Kernfusion oder photovoltaische mit im gegensatz zu fossilen energieträgern und großkraftwerke, noch nicht in einem genügend Kernbrennstoffen, deren Vorkommen bei kontinu- fortgeschrittenen entwicklungsstadium, als dass ierlicher entnahme stetig abnimmt. erneuerbare sie umfassend großtechnisch eingesetzt werden energien (aus Biomasse, sonne, Wind, Wasser- könnten. kraft und geothermie) werden fossile energien und Kernenergie langfristig ersetzen, da letztere ein energiesystem, das langfristig auf erneuerbare nur in begrenztem Umfang zur Verfügung stehen Quellen setzt, wird zumindest auf absehbare zeit und ihr einsatz ökologisch zunehmend problema- ein szenario des eher knappen energieangebots tisch wird. insbesondere tragen erneuerbare ener- sein. Dies würde sich vermutlich erst bei einem gien wesentlich geringer zur globalen erwärmung Durchbruch in der einführung von fusionskraft- bei als die fossilen energien. Die Kernfusion ist werken ändern. Daher ist höchste Effizienz in aufgrund der faktisch unbegrenzten Verfügbarkeit allen Bereichen auch bei vollständiger implemen- ihres Brennstoffs – der Wasserstoff-isotope Deu- tierung erfolgskritisch. Der übergang zu einer auf 26

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III erneuerbaren energiequellen beruhenden ener- sungen anzustreben, die allerdings die parallele gieversorgung kann unter anderem auch aus die- entwicklung und implementierung von leistungs- sem grund nur langfristig erfolgen. fossile und fähigen regionalen, nationalen und internatio- möglicherweise nukleare energiequellen werden nalen transportnetzen notwendig machen. in deshalb mittelfristig noch eine wesentliche rolle einem derartig ausgleichenden Verbund könnten spielen. speicher für die verschiedenen energieformen nicht mehr so wichtig sein wie in einem regio- im Bereich der erneuerbaren energien ist die nalen Versorgungssystem; nichtsdestoweniger Windenergienutzung technologisch am weitesten sind auch im Bereich der speicher forschungs- entwickelt. Allerdings sind zumindest in Deutsch- anstrengungen notwendig. Darüber hinaus sind land die besten standorte an Land weitgehend die internationalen rechtsbeziehungen so zu ausgenutzt. mittlerweile sind aber Anlagen mit gestalten, dass ein solches system reibungs- deutlich höherer Leistung als die meisten instal- frei etabliert werden kann, und ökonomische lierten systeme verfügbar, so dass durch ersatz modelle zu entwickeln, die für alle beteiligten alter Windkraftanlagen zusätzliche Kapazitäten partner (erzeugerländer, stromtransitländer, Ver- auch an Land geschaffen werden können. Durch braucherländer sowie die beteiligten nationalen höhere Anlagen werden auch früher wenig nutz- und internationalen Unternehmen) akzeptable bare Waldgebiete mögliche standorte für weitere Konditionen bieten. Auch besteht sowohl techno- Anlagen. erhebliche potenziale werden off-shore logisch als auch politisch-soziologisch erheblicher gesehen, allerdings besteht hier noch erheblicher forschungsbedarf zur Analyse der Anfälligkeit sol- forschungsbedarf in hinblick auf die robustheit cher systeme gegen terroristische Angriffe und zu der Anlagen, deren Wartungsarmut und Langzeit- deren prävention. Von ähnlicher Bedeutung und betriebsfähigkeit. Da Windenergie als unstetig daher ebenfalls forschungsthema ist die anfäl- anfallende Quelle nur in einem stabilen integrier- ligkeit gegen politische Erpressung. schließlich ten gesamtsystem mit ausreichender speicher- wird man damit rechnen müssen, dass es gegen kapazität ihre volle Leistungsfähigkeit entwickeln höchst- und hochspannungstrassen zunehmen- kann, sind intensive forschungsanstrengungen de Widerstände von Anwohnern geben wird. hier im Bereich intelligenter Datenverarbeitungsmo- ist frühzeitig zu untersuchen, wie diesen begegnet delle und Kommunikationssysteme notwendig, werden kann. die eine vernetzung von Windkraftwerken und anderen erzeugereinheiten national und grenz- Wissenschaftlich und technologisch nimmt überschreitend entscheidend verbessern. Um den Deutschland derzeit eine spitzenstellung in der Ausgleich unstetig anfallender energie europaweit solartechnologie – Photovoltaik und solarther- zu ermöglichen, müssen möglichkeiten zum ver- mie – ein. sowohl in Bezug auf die energieerzeu- lustarmen transport von elektrischer Energie gung als auch den wirtschaftlichen erfolg durch erschlossen werden. hier bieten sich hochspan- export von spitzentechnologie erscheint daher nungs-gleichstromleitungen an. Weitere Ver- die solartechnologie als ein prioritäres hand- besserungen könnten durch supraleitende ver- lungsfeld. Um diese Technologien zunehmend im bindungen möglich werden. Vergleich mit fossilen und nuklearen Bereitstellung von elektrischer energie wettbewerbsfähig zu zeitlich häufig komplementär zur Windenergie gestalten, sind in der forschung zahlreiche pro- fällt direkte sonneneinstrahlung an. Aufgrund blemfelder der grundlagenforschung bis hin zur der in Deutschland im Vergleich z. B. zu Ländern Anwendungsorientierung anzugehen. Dabei ist für des mittelmeerraums schwächeren sonnenein- ein verständnis von Photovoltaiksystemen be- strahlung werden die Kosten für die erzeugung deutend, den Transport von Ladungsträgern und elektrischer energie in solarthermischen Kraft- – damit verbunden – die elektronischen und struk- werken oder photovoltaikanlagen in Deutschland turellen eigenschaften der grenzflächen in solchen immer deutlich höher sein als in südeuropa oder systemen besser zu verstehen. ein bedeutendes Nordafrika. Daher sind europaweite systemlö- Querschnittsthema ist auch die entwicklung von 27

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE transparenten elektroden. Da derzeit nicht er- Technologie – erforderlich sein, massentaugliche kennbar ist, welche Technologie letztendlich die und kostengünstige Fertigungsverfahren ent- erfolgreichste sein wird, sollte ein möglichst brei- lang der produktionskette zelle – modul – panel ter forschungsansatz verfolgt werden, wobei zu entwickeln. Auch muss bereits bei der planung ein wesentliches ziel die Kostenreduktion von dieser Technologiekette auf recyclingkreisläufe Photovoltaiksystemen ist. Dies könnte auf ver- hingearbeitet werden, um eine möglichst nach- schiedenen Wegen erreicht werden, etwa durch haltige entwicklung zu gewährleisten. Verringerung der Kosten des Absorbers durch verbesserte synthesetechnologien oder die ent- Alternativ zu photovoltaikanlagen bieten für die wicklung von Dünnschichtsolarzellen mit hoher zentrale energiebereitstellung solarthermische effizienz. Bei hoch konzentrierenden solarzellen Kraftwerke Lösungen, die derzeit photovoltaik- müssen weitere geeignete materialsysteme iden- anlagen hinsichtlich Wirkungsgrad und Kosten tifiziert werden, mit denen hohe energieausbeuten überlegen und marktnäher sind. forschung auf zu geringen Kosten erreicht werden können. diesem gebiet ist eher anwendungsorientiert und dient vornehmlich der Kostensenkung und ein hohes potenzial für Kostensenkungen haben effizienzsteigerung. Bei den optischen Kompo- organische solarzellen. Allerdings erfordern der- nenten geht es um temperatur- und umweltbe- zeit alle elemente solcher photovoltaiksysteme ständige materialien, die sich bei maßgeschnei- noch Durchbrüche, um an die Leistungsfähigkeit derten eigenschaften auf beliebigen oberflächen der anorganischen systeme heranzureichen. Neue kostengünstig abscheiden lassen. Daneben ist aktive materialklassen müssen gefunden werden, die entwicklung von hochtemperaturbeständigen und nicht zuletzt ist die Lebensdauer erheblich zu und temperaturwechselstabilen Komponenten steigern, beispielsweise durch leistungsfähige Ver- für Wärmeüberträger, speicher und receiver er- kapselungstechnologien. zur Kostensenkung wird forderlich. Um solarthermische Kraftwerke ohne es aber auch – unabhängig von der eingesetzten wesentliche Tag/Nachtschwankungen betreiben 28

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III zu können, sind kostengünstige materialien zur beide primärenergieformen grundlastfähig sind, speicherung von Wärme auf dem richtigen während Wind und direkte solarenergienutzung Temperaturniveau erforderlich. Verfahren zum be- starken fluktuationen unterworfen sind. schleunigten Altern, die der experimentellen Be- stimmung der Lebensdauer dienen, sind auch Bei der erschließung von geothermischen ener- für kurze entwicklungszyklen von relativ großer giequellen sind die oberflächennahe und die tiefe praktischer Bedeutung. zur optimierung von Ausbeutung mit unterschiedlichen fue-heraus- Komponenten und des gesamtsystems werden forderungen verbunden. insbesondere zur Nut- numerische Verfahren zunehmend an Bedeutung zung der tiefen geothermie ist die erweiterung gewinnen, die ebenfalls weiterentwickelt werden auf stimulierte Wärmetauscher unverzichtbar; müssen. zur erzeugung großer mengen von ener- die entwicklung kosteneffizienter prospektions-, gie durch solarthermische Kraftwerke müssen so- explorations- und Bohrtechniken ist hierfür Vor- larfelder mit mehreren Quadratkilometern größe aussetzung. integrierte Kraftwerks- und Wärme- errichtet werden. Dies wird kostengünstig nur mit nutzungen mit neuartigen Kreisprozessen für die optimierten Fertigungs- und logistikkonzepten Nutzung geringerer Temperaturdifferenzen, mög- möglich sein. hinsichtlich der systemeinbindung licherweise in hybrid-Kraftwerken, erlauben eine photovoltaischer oder solarthermischer systeme langfristige, co2-freie und mit wenig flächenver- in Netze gelten analog die Ausführungen, die be- brauch verbundene energiebereitstellung. reits zu Windkraftwerken gemacht wurden. Die Nutzung von Biomasse als energiequel- forschungsarbeiten und Demonstrationsprojek- le findet in Deutschland ihre obere Begrenzung ten zur wirtschaftlichen und sicheren Nutzung dadurch, dass der derzeitige primärenergiever- von geothermie und Biomasse kommt in einem brauch doppelt so hoch ist wie der energieinhalt insbesondere auf erneuerbare energien beruhen- der gesamten pflanzenmasse, die jährlich netto in den energiesystem besondere Bedeutung zu, da Deutschland durch photosynthese gebildet wird. schematische Darstellung der geothermie 29

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE Die hochwertige und zugleich nachhaltige ener- für die industrie und als energieform für unter- getische Nutzung von Biomasse erfordert sowohl schiedliche einsatzzwecke (Wärme, elektrizität, eine effiziente erzeugung und ernte von Biomasse flüssigkraftstoffe) muss dabei technisch, ökono- wie eine effiziente Verarbeitung und Umwandlung misch, ökologisch und sozial ausgewogen her- in andere energieformen. hoher forschungsbe- ausgearbeitet und bewertet werden. Neben der darf besteht bei den Technologien, aus Biomasse direkten Nutzung als Brennstoff werden zukünf- breit nutzbare chemische energieträger zu er- tig die Umwandlung in chemische energieträger zeugen, ebenso wie in der effizienzsteigerung bei und grundstoffe, die aus Biomasse gewonnen der produktion der Biomasse, z. B. durch züch- werden, im mittelpunkt von fue stehen müssen. tungsforschung oder den einsatz grüner gen- Die Vielfalt der möglichen produkte, insbesondere technologie im Bereich von energiepflanzen. Al- Bio-slurry, Bio-syncrude, Wasserstoff, methanol, ternativ zu landgebundener Biomasseproduktion ethanol und methan, eröffnet hochwertige und ist zu untersuchen, inwieweit über die produktion breit nutzbare optionen. von angepassten Algen hohe flächenerträge erreicht werden können. Daneben sind Verfahren in einem überwiegend auf regenerativen Quellen weiterzuentwickeln, die restbiomasse aus der beruhenden energiesystem wird ein großer Teil Nahrungsmittelproduktion, andere biogene rest- der endenergie in form elektrischer energie er- stoffe sowie Biomassen aus marginalen standor- halten werden. Da diese energieform in genau ten zu nutzen. dem selben Umfang verbraucht werden muss, wie sie erzeugt wird, dies aufgrund unstetiger er- Biomasse ist ein verlustarmer – wenn auch nicht zeugungs- und Verbrauchsstrukturen aber nicht sehr effizienter – speicher für sonnenenergie und möglich ist, ist das problem der Energiespeiche- co2 und puffert deren zeitliche schwankungen. rung in einem solchen szenario von nicht zu über- zur optimalen Nutzung ist es unerlässlich, die ver- schätzender Bedeutung und muss mit höchster schiedenen erzeugungs- und Nutzungsformen Forschungspriorität angegangen werden. und -technologien mittels systemanalyse zu vergleichen. Die Konkurrenz zwischen der Nut- Derzeit erscheint die direkte speicherung von zung als Nahrungs- und futtermittel, als rohstoff elektrischer energie in Batterien unterschiedli- 30

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III cher Bauart insbesondere für kleine und mittlere energieverbrauchende Aggregate beim Verbrau- Leistungen und energiemengen der meistver- cher erreicht werden. hierzu werden viele Ver- sprechende Weg zu sein, da dieser – neben der braucher jedoch nicht ohne weiteres bereit sein, speicherung in form von pumpspeicherkraftwer- so dass derartige Umstellungen des systems ken oder Druckgasspeichern, für die adiabate flankiert werden müssten durch Untersuchungen Versionen zu entwickeln sind – mit den geringsten zur Akzeptanz einer solchen Technologie, zur ef- Verlusten verbunden ist. erforderlich ist allerdings fektivität wirtschaftlicher Anreize oder zur mög- eine deutliche reduktion der herstellungskosten lichkeit gesetzlicher regelungen. (faktor drei) und eine steigerung der energie- und Leistungsdichte der energiespeicher um einen Allerdings ist nicht abzusehen, dass auch bei größ- realistischen faktor zwei bis drei (Wunschziel fakten forschungsanstrengungen genügend hohe tor fünf bis zehn), wofür die Lithium-ionen-Techno- speicherdichten im Netz, in Batterien und in an- logie viel versprechende optionen bietet. gegen- deren speichersystemen erzielt werden können, wärtig sind die speicherdichten jedoch noch zu mit denen eine strategische Energiereserve für gering und die systemkosten zu hoch. Notwendig Deutschland aufgebaut werden könnte. für diese ist daher die erforschung und entwicklung neuer zwecke ist eine stoffliche speicherung durch material-, fertigungs- und systemintegrationskon- chemische Verbindungen hohen energiegehalts zepte, um den höheren Anforderungen hinsicht- unabdingbar. hier ist systemische forschung er- lich energie- und Leistungsdichte, Lebensdauer, forderlich, um solche Verbindungen zu identifizie- sicherheit und optimierung der Kosten gerecht ren und dann für ausgewählte, viel versprechende werden zu können. zusätzlich müssen grundle- optionen eine Technologieplattform zu schaffen. gende Arbeiten an den nächsten generationen von Batterien begonnen und mit zunehmender Als energieträger- und -speichermaterialien wer- intensität vorangetrieben werden. den derzeit insbesondere Wasserstoff, methan und methanol diskutiert. Wasserstoff hat u. a. Neben der speicherung elektrischer energie sind den Vorteil, dass er ohne co2-freisetzung ver- auch Wärmespeichermaterialien, insbesondere brannt werden kann. Verglichen mit methanol und latentwärmespeicher, wesentliche Kompo- methan sind hinsichtlich Transport, speicherung nenten, sowohl im Bereich der Bereitstellung von und sicherheit jedoch noch massive forschungs- Niedertemperaturwärme zur gebäudeheizung als anstrengungen notwendig. Außerdem ist seine auch zur speicherung von mittel- und hochtem- erzeugung aus elektrischer energie, die speiche- peraturwärme, um die Tag-/Nachtschwankungen rung und die anschließende rückverstromung mit von solarthermischen Kraftwerken auszugleichen. erheblichen energetischen Verlusten in höhe von eine reihe von Latentwärmespeichern ist be- 60-80 % verbunden, so dass für die einführung kannt, es wird jedoch erforderlich sein, für unter- eines Wasserstoffsystems alle Komponenten die- schiedliche Temperaturniveaus speichersysteme ser Wandlungsketten entscheidend verbessert mit hohen speicherkapazitäten zu entwickeln, um werden müssen. methan und methanol können jeweils angepasste Lösungen anbieten zu können. bereits heute für mobile Anwendungen eingesetzt werden. für methanol ist die derzeitige infrastruk- Die lokalen speicherkomponenten müssen durch tur weitgehend nutzbar, allerdings erscheint der ein „intelligentes“ stromnetz für den überregio- zugang zu methanol energetisch wenig effizient. nalen Transport und die lokale Verteilung effizient eine infrastruktur für methan (erdgasfahrzeuge) erschlossen werden. Die echtzeit-zustandsana- wird derzeit parallel zu der auf flüssigen Koh- lyse und modellierung solch hochdynamischer lenwasserstoffen basierenden infrastruktur auf- Netze stellt eine große herausforderung dar, für gebaut, speicher für große mengen stehen zur die entsprechende Analyse- und modellierungs- Verfügung. prinzipiell gibt es viele Wege, die aus werkzeuge erforderlich sind. eine zentrale Last- regenerativen Quellen zu methan führen. Diese steuerung im Netz kann auch durch software- sind jedoch alle optimierungsbedürftig. gesteuerten zugriff der energieversorger auf 31

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE Vor allem die chemisch-thermischen Verarbei- hier ist umfassende systemische forschung zur tungsprozesse hin zu hochwertigen syntheti- Neustrukturierung und zu Umstellungsstrategien schen flüssigen energieträgern (z.B. Biomass-to- erforderlich. Des Weiteren besteht zum Teil erheb- liquid-Kraftstoffe) ermöglichen eine unmittelbare licher forschungsbedarf zum Verbraucherverhal- einbindung in die bestehende infrastruktur. Die ten, zur Akzeptanz und bezüglich der politischen entwicklung effizienter herstellverfahren direkt rahmenbedingungen. aus Biomasse erfordert jedoch entsprechende forschungsanstrengungen, insbesondere um Unter der prämisse, dass ein szenario, das we- den übergang zu ökonomisch vorteilhaften groß- sentlich auf regenerativen Quellen beruht, im We- technologien zu vollziehen. hier sind weitere for- sentlichen ein Knappheitsszenario ist, wird auch schungsanstrengungen hinsichtlich der effizienz die effiziente Bereitstellung und Nutzung von der Umsetzung zu den speichermolekülen not- Wärmeenergie eine hohe priorität erhalten, die wendig. Die Technologieentwicklung muss von etwa ein Drittel des endenergiebedarfs Deutsch- einer ökonomischen und soziologischen for- lands ausmacht. forschungsbedarf besteht hier schung begleitet werden, um zu klären, welche insbesondere im Bereich des energiegünstigen der oben genannten speichertechnologien Ak- Bauens, der niedertemperatur-solarthermie, zeptanzprobleme oder große ökonomische hür- der Wärmespeicherung in dezentralen einhei- den erwarten ließe. ten, und der Anwendung von Wärmepumpen in weitgehend elektrischen systemen. ziel solcher mobilität als verbrauchssektor mit derzeit etwa forschung muss es sein, im Bereich von Wärme- einem Drittel unseres endenergieverbrauchs stellt energie fast vollständig auf extern gelieferte ener- aufgrund der erforderlichen hohen energiedichte gie verzichten zu können. des mitgeführten Kraftstoffs eine besondere herausforderung für ein energiesystem dar, das we- Langfristig muss angestrebt werden, auch in sentlich auf erneuerbaren Quellen beruht. Kurz- einem regenerativen energiesystem aus einer bis mittelfristig wird der Anteil an Biokraftstoffen erwarteten Knappheitssituation herauszukom- zunehmen. forschungsbedarf besteht hier in der men. hier bietet die Kernfusion, die aufgrund erhöhung der effizienz bei der gewinnung der der faktisch unbegrenzten Brennstoffvorräte und Biokraftstoffe. Darüber hinaus sind Nutzungs- der nahezu co2-freien energieerzeugung eben- konflikte und ökonomische randbedingungen falls zu den regenerativen energiequellen gezählt grundsätzlich zu klären. Die oben beschriebenen werden kann, langfristig die besten perspektiven. energiespeicheroptionen bzw. die Verbesserung Allerdings kann man mit einer großtechnischen der Leistungsfähigkeit von mobilen Batterien wer- Nutzung dieser energiequelle erst in einigen den auch bei der realisierung von Konzepten Jahrzehnten rechnen. Der Weg dorthin erfordert zur Elektromobilität eine wichtige rolle spielen. die optimierung plasmaphysikalischer Betriebs- mittelfristig ist ein szenario vorstellbar, in dem szenarien sowie die (Weiter-) entwicklung bzw. Kurzstrecken mittels elektrofahrzeugen bewältigt Qualifizierung kraftwerkstauglicher Technologien werden, Langstrecken mit anderen fahrzeug- (plasmaheizung, Brennstoffkreislauf) und struk- technologien wie z. B. der Wasserstoffbrennstoff- turmaterialien (niedrige Aktivierung durch Neutro- zelle oder Ähnlichem, alternativ mit öffentlichen nen, kurze Abklingzeiten). mit dem jetzt im Bau Verkehrssystemen wie der Bahn. forschungs- befindlichen experimentalreaktor iTer werden anstrengungen sind im Bereich der einbindung die meisten fragen zur plasmaphysik geklärt und elektrifizierter Antriebe in das stromnetz, der viele Technologien zur einsatzreife gebracht wer- speichertechnologien im fahrzeug und energie- den. mit dem experiment Wendelstein 7-X wird umwandlungs- und übertragungstechnologien ein alternatives plasmaeinschlusskonzept für notwendig. eine derartige Umstellung unseres kontinuierlichen Betrieb erprobt. für die material- mobilitätssystems würde sehr tiefgreifend sein qualifizierung wird eine zusätzliche großanlage, und entsprechend lange zeitskalen aufweisen. die fusionsneutronenquelle ifmif, konzipiert. Auf 32

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III der Basis der so gewonnenen erkenntnisse kann als strategischer Langzeitspeicher auf stofflicher dann das erste Fusionskraftwerk „Demo“ in ca. Basis gegenstand von forschungsaktivitäten mit drei Jahrzehnten in Betrieb gehen. signifikante höchster Priorität sein. Beiträge zur energieversorgung sind wohl erst für die zweite hälfte dieses Jahrhunderts zu erwar- Wesentlich ist auch die zunehmende Erschließung ten, allerdings könnten durch kontinuierliche for- solarer strahlung als energiequelle zu akzeptab- schung auf diesem gebiet die Voraussetzungen len Kosten, wobei die technologische forschung für eine zeitgerechte einführung der Kernfusion in in systemische überlegungen auf europäischer, den künftigen energiemarkt geschaffen werden. möglicherweise sogar übereuropäischer ebene eingebettet werden muss. Zusammenfassende Bewertung der Forschungsprioritäten auf dem Gebiet Langfristig erscheint in einem regenerativen ener- der erneuerbaren Energien giesystem, aber auch grundsätzlich, die Fusion als eine sehr attraktive option, die trotz der langen Die schlüsselfrage der forschung zu erneuer- zeitskalen weiterverfolgt werden sollte. baren energien ist ein hoher grad räumlich groß- räumiger vernetzung verschiedener – häufig Modul 2: Fossile Energien fluktuierender – Energiequellen, um die immer mit z. T. erheblichen Verlusten verbundene spei- fossile energieträger decken, so die internationa- cherung von energie soweit als möglich zu ver- le energieagentur ieA, auch heute noch, trotz ver- meiden. Nichtsdestoweniger sollten speicher schiedenster anderer Technologieoptionen, über sowohl zur Abpufferung von fluktuierender er- 75 % des weltweiten primärenergiebedarfs Die zeugung, als auch zur gewährleistung eines mo- ursprüngliche Dominanz der Kohle ist dem Drei- bilitätsszenarios jenseits von Öl und schließlich gestirn Kohle, Öl und gas gewichen. Die fossilen 33

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE energieträger sind bis heute unerreicht in energie- Weiterentwicklung der Nutzung fossiler energiedichte und handhabbarkeit. Daher eignen sie sich träger auf diese sektoren sind nicht absehbar und besonders auch für mobile Anwendungen. ob- fordern daher tiefer gehende systemanalytische wohl die reserven, d. h. die derzeit technisch und Untersuchungen. ökonomisch nutzbaren Vorräte, nur eine begrenz- te reichweite haben und somit für die Nutzung fossile energieträger müssen immer in zusam- insbesondere von Öl und gas, mit relativ kurzen menhang mit der Versorgungssicherheit diskutiert statistischen reichweiten von 40 bis 60 Jahren, werden. Die deutschen Vorräte an Braunkohle nur eine kurz- bis mittelfristige perspektive be- sind erheblich, auch die steinkohlevorräte sind steht, dürften zumindest für die nächsten Jahr- beträchtlich, wenn diese auch seit langem ökono- zehnte fossile energieträger eine sehr wesentli- misch mit importkohle nicht konkurrenzfähig ist. che Komponente unserer energiesysteme bilden. gegenwärtig verfügt Deutschland noch über eine Wenn beispielsweise nachhaltige Verfahren zur eigene erdgasförderung, die rund ein fünftel des Kohlenutzung entwickelt werden könnten, könn- heimischen Bedarfs abdeckt, das ende dieser ten fossile energieträger sogar eine längerfristige reserven ist aber absehbar. Die Abhängigkeit von option bieten. importiertem erdgas hat in der jüngsten Vergan- genheit wiederholt zu Lieferengpässen geführt, man sollte allerdings immer berücksichtigen, dass und die Verlässlichkeit einiger import- und pipe- bedeutende mengen fossiler energieträger in die line-Netzpartner ist fragwürdig. Die Versorgungs- eisen- und stahlindustrie (Koks aus steinkohle) sicherheit für erdgas hat europäische Dimensio- sowie in die chemische industrie (grundstoffe und nen. Die Kapazität bestimmter Knotenpunkte der energieträger hauptsächlich auf erdölbasis) ein- europäischen Netzarchitektur kann gegenwärtig fließen. Diese Abhängigkeit und die folgen der die Anforderung, die Versorgungssicherheit durch 34

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III flexible Lieferrouten sicherzustellen, nur bedingt Druck- und Temperaturbedingungen gebunden. erfüllen. Ähnliche überlegungen wie beim erdgas sie finden sich in den permafrostgebieten und in gelten auch für die Versorgung mit erdöl. Deutsch- vielen Bereichen am Boden der ozeane, wobei land ist weitestgehend auf importe aus teils poli- die menge der hydrate in den meeren um meh- tisch instabilen regionen angewiesen. Daher gibt rere größenordnungen höher eingeschätzt wird. es besonders für eine energetische zukunft, die Die schätzungen über die gesamten ressourcen stark auf fossile energiequellen setzt, erheblichen streuen sehr weit, zwischen etwa 3 x 1015 m3 und forschungsbedarf hinsichtlich der technologi- etwa 8000 x 1015 m3. realistischerweise kann man schen und soziokulturellen rahmenbedingungen wohl davon ausgehen, dass die in gashydraten für eine stabile energieversorgung. gebundene menge an erdgas die des konventionellen erdgases um ein mehrfaches übertrifft. Die Technologie zur gewinnung und Wandlung Daraus ergibt sich primär ein hoher forschungs- konventioneller fossiler rohstoffe ist bereits bedarf hinsichtlich der exploration möglicher La- sehr hoch entwickelt. Dennoch kann auch auf die- gerstätten, um tragfähigere schätzungen über die sem gebiet durch Verbesserung der effizienz die tatsächlichen Vorkommen zu erhalten, begleitet reichweite der energiequellen verlängert werden. von Untersuchungen der geologischen, geophy- Derzeit werden die Vorkommen insbesondere von sikalischen, geochemischen, mikrobiologischen, Öl nur zu einem Anteil von 30-40 % ausgebeutet. biogeochemischen und klimatologischen grund- Die entwicklung von enhanced recovery Tech- lagen. nologien hat auch bei geringen steigerungen der Ausbeute einen enormen hebel. Auch Verbes- Wenn gashydrate für die förderung erschlossen serungen in der fördertechnik, etwa aus unter- werden sollen, ist die entwicklung klima- und seeischen Vorkommen in Tiefen von 5000 m, umweltgerechter förder-, Verflüssigungs- und können neue Vorkommen erschließen und damit Transporttechnologien für eine wirtschaftliche ressourcen in reserven umwandeln. ebenfalls Ausbeutung von gashydratvorkommen zwin- sind forschungen zu Verbesserungen in der raf- gend notwendig und eröffnet beachtliches ex- finerietechnik und der damit verbundenen Weiter- portpotenzial – Deutschland selbst verfügt über entwicklung der Katalysatoren von großer Bedeu- keine Vorkommen an gashydraten, ist aber auf tung. Allerdings sind im Bereich der Ölindustrie der grundlagenseite international gut positioniert. deutsche Unternehmen nicht sehr präsent – ab- Kurz- bis mittelfristig sollte dabei der fokus zu- gesehen von der Katalysatorindustrie und in Teil- nächst auf der entwicklung von förderverfahren bereichen des engineering, wo deutsche firmen aus permafrostböden bis hin zu möglichen pro- eine spitzenstellung einnehmen. Daher sind im duktionstests liegen. Auf einer längerfristigen zeit- Bereich der exploration, enhanced recovery skala erscheinen die unterseeischen Vorkommen und raffinerietechnik forschungsaktivitäten in interessanter, wobei hier der forschungsbedarf Deutschland nicht prioritär, abgesehen von der sowohl hinsichtlich der grundlagen als auch der Katalyseforschung und teilbereichen der raf- produktionstechnologie deutlich höher ist. Dabei finerietechnik, die eine erhebliche wirtschaftliche ist insbesondere zu berücksichtigen, dass gas- Bedeutung haben und über den export die deut- hydrate ein weit höheres Treibhauspotenzial ha- sche Wirtschaft stärken, wenn auch die Anwen- ben als co2, die Verluste in die Atmosphäre bei dungen selbst nicht in Deutschland liegen. der förderung und Verarbeitung müssen also gering gehalten werden. in diesem zusammen- Wegen der abzusehenden langfristigen rohstoff- hang wird auch die substitution von methan aus situation werden vermehrt sogenannte „nicht- den hydraten mit co2 diskutiert. eine solche konventionelle“ rohstoffvorkommen zur förde- Technologie hätte neben dem potenzial methan rung in Betracht gezogen. Beim erdgas ruhen die abzubauen, den Vorteil, eine geologische senke hoffnungen auf den gashydraten, einschlussver- als co2-speichertechnologie zu erschließen, was bindungen von methan in einem Käfig aus Was- insbesondere für Deutschland eine interessante sermolekülen. ihr Vorkommen ist an bestimmte option mit exportpotenzial darstellt. 35

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE mit steigendem erdölpreis wird auch die gewin- Deutschland vorkommen, sollte die forschung in nung von Öl aus nicht-konventionellen Quellen Deutschland nur auf solchen feldern konzentriert wirtschaftlich attraktiver. Die größenordnung der gefördert werden, auf denen ein wissenschaft- Ölvorkommen in Ölsänden und Ölschiefern wird licher oder technologischer Vorsprung vor Ländern auf 13000 exajoule (eJ) geschätzt und ist damit besteht, die über die entsprechenden Lagerstät- ebenfalls größer als die der bekannten Vorkom- ten verfügen. interessant sind solche Vorkommen men an konventionellem erdöl. erste technische nicht zuletzt deswegen, weil sie aufgrund stärkerer Umsetzungen zur Ölgewinnung in Kanada führ- geographischer Diversifizierung die Versorgungs- ten zu massiven Umweltbeeinträchtigungen. in sicherheit erhöhen. Analogie zu den gashydraten ist auch hier der Entwicklung umweltgerechter und wirtschaft- Die hauptanwendung fossiler energieträger liegt licher Fördertechnologien Priorität einzuräu- derzeit in ihrer energetischen nutzung, wenn men. Die Wirtschaftlichkeit einer förderung nicht- auch gerade im falle des Öls die stoffliche Nut- konventioneller Vorkommen kann gegenwärtig zung in der chemieindustrie wegen der hohen nicht beurteilt werden. Angesichts der deutlich Wertschöpfung von erheblicher Bedeutung ist. Die schlechteren Qualität der nicht-konventionellen hohe energiedichte fossiler energieträger macht Ölvorkommen werden adaptierte prozesstechno- sie zu idealen Kandidaten für netzunabhängige logien mit angepassten Katalysatorsystemen er- mobile Anwendungen. Des Weiteren stellen sie forderlich werden, darüber hinaus ist zu untersu- ihre eigenen stofflichen speicher. eine Weiterent- chen, inwieweit die als Nebenprodukt anfallenden wicklung von speichertechnologien im zusam- metalle die metallmärkte verändern können. menhang mit der Nutzung fossiler energieträger gehört somit nicht zu den prioritären forschungs- Aufgrund der Tatsache, dass weder gashydra- feldern. fossile energieträger finden sich derzeit te noch nicht-konventionelle Ölvorkommen in in allen Nutzungsbereichen, von zentralen Kraft- © fotolia.de, sören platten 36

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III werken über die erzeugung von Niedertempera- logien, die in der Lage sind, Wärmemengen auch turwärme für heizzwecke bis hin zum gesamten bei geringem Temperaturgradienten effizient zu Verkehrssektor. nutzen, ein erhebliches potenzial. ziel weiterer forschungs- und entwicklungsanstrengungen ein modernes Kohlekraftwerk erreicht einen elek- sollte die entwicklung thermo-chemischer spei- trischen Wirkungsgrad von über 45 %. Durch ef- cher sein, die verschiedene Temperaturbereiche fektive Kraft-Wärme Kopplung kann der gesamt- abdecken. wirkungsgrad des Kraftwerks (strom + Wärme) auf rund 80% gesteigert werden. ein noch höhe- Auf dem thermoelektrischen Effekt beruht die rer Wirkungsgrad kann prinzipiell durch erhöhte direkte Umwandlung eines Temperaturgradienten Betriebstemperatur und -druck erreicht werden. in elektrischen strom. Dies ist zur zeit die einzige Aktuell wird das ziel verfolgt, eine Betriebstem- Technologie, die prinzipiell diese möglichkeit eröff- peratur von 700 °c zu realisieren. hierzu müs- net. ihr Wirkungsgrad ist bisher jedoch begrenzt, sen erhebliche forschungsanstrengungen in den und es werden keine kurzfristigen Durchbrüche Werkstoff- und materialwissenschaften unter- erwartet. Dennoch sollte diese Technologie unter- nommen werden, da die gegenwärtig verfügbaren stützt werden, da sie als einzige die direkte Nut- Werkstoffe chemisch und mechanisch nicht aus- zung von Abwärme als strom ermöglicht und reichend robust sind. Dieselben Anforderungen längerfristig zu erheblichen energetischen einspa- gelten für die erhöhung des Wirkungsgrades von rungen führen könnte. hier ist sowohl forschung modernen gas- und Dampfturbinenkraftwerken. im grundlagenbereich erforderlich, wo es um das Verständnis des zusammenhangs der thermo- Konventionelle Kraftwerke haben eine Lebensdau- elektrischen eigenschaften mit den atomaren und er von rund 30 Jahren. Die erneuerung des Kraft- strukturellen parametern der materialien geht, als werkparks erfolgt daher langsam aber stetig. so auch die empirische entwicklung neuer materia- sind hocheffiziente, neue und weniger effiziente, lien mit verbesserten Leistungsdaten, insbeson- ältere Technologien parallel im einsatz. geschickt dere verbesserter energetischer effizienz. für die gewählte Anreize könnten zu einem beschleunig- Anwendung ist die Kostensenkung entsprechen- ten Austausch existierender Kraftwerke führen. der systeme von hoher Bedeutung; dazu müsste hier sind systemische forschungsansätze erfor- die materialbasis auf kostengünstigere Ausgangs- derlich, um die Effektivität von weltweit wirksa- stoffe umgestellt werden, die zudem mit geringe- men anreizsystemen in all ihren Konsequenzen ren gesundheitlichen und ökologischen Auswir- modellieren und vorhersagen zu können. Dazu kungen verbunden sein könnten. gehört beispielsweise auch die Analyse der Wett- bewerbsfähigkeit deutscher Kraftwerkshersteller, mobile anwendungen, mit Ausnahme des schie- die weltweit eine führende stellung einnehmen. nenverkehrs, der zum großen Teil elektrifiziert ist, basieren hauptsächlich auf flüssigen Kraftstoffen, im falle der Kraft-Wärme Kopplung in Kraftwerken die sich durch relativ hohe energiedichte und gute wird abwärme effizient genutzt. Verwendet wer- Transportierbarkeit auszeichnen und die heute den thermische speicher auf Wasserbasis, die ganz überwiegend aus erdöl gewonnen werden. zur Versorgung mit raumwärme und Warmwasser eingesetzt werden. in hochtemperaturanwendun- Schienenverkehr gen (um 1000°c), wie z. B. in der glasindustrie, kommen keramische speichermaterialien sowie Der schienenverkehr ist in Deutschland zum gro- gleitdruck- oder ruthspeicher zur Bereitstellung ßen Teil elektrifiziert. Dieselgetriebene Antriebe von spitzenlastdampf zum einsatz. in vielen an- kommen nur in strecken mit niedrigem Verkehrs- deren Anwendungen, z. B. in der chemischen aufkommen oder in speziellen Anwendungen industrie, entstehen bedeutende Wärmemengen, (z. B. Bau- und rangierbetrieb) zum einsatz. Die die in der regel zwar abgeführt, aber nicht wei- Bahn betreibt ihre eigene stromerzeugung über ter genutzt werden. Daher versprechen Techno- konventionelle Kraftwerke und ihr eigenes strom- 37

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE netz. fortschritte der Kraftwerktechnologie kom- getrennt bleiben, ist von erheblicher Bedeutung men daher ebenfalls der gesamtenergiebilanz für den energieverbrauch einer gesellschaft. des schienenverkehrs zu gute. moderne züge sind bereits heute mit Technologien ausgestattet, Flugverkehr die es erlauben, Bremsenergie wieder ins Netz einzuspeisen. gleichzeitig wächst der energiever- Der flugverkehr bedient sich ausschließlich des brauch aber durch die Tendenz, zunehmend züge Treibstoffs Kerosin. es gibt gegenwärtig keine mit hohen geschwindigkeiten einzusetzen. überzeugenden Konzepte, die auf mittlere sicht zu einem anderen Treibstoff führen könnten. Die fortschritte im schienenverkehr sind hauptsäch- damit verbundene Abhängigkeit vom rohöl lässt lich im Bereich der Werkstoffwissenschaften sich in gewissen grenzen durch den einsatz von zu erwarten, die zu leichteren zügen, verbes- biogenen oder künstlichen Kraftstoffen mindern. sertem rollverhalten und damit zu geringerem forschungsbedarf besteht auch hier im Bereich energieverbrauch führen sollten. Das größte ein- der Werkstoff- und materialwissenschaften mit sparpotenzial liegt jedoch sektorübergreifend in dem ziel leichterer materialien, beziehungsweise einer Verschiebung des automobilgebundenen verbesserter materialien für Turbinen, und in neu- personen- und güterverkehrs auf die schiene. en aerodynamischer Konzepten. einsparungen hierzu sollten Konzepte für eine stärker bedarfs- lassen sich ebenfalls durch eine systematische ausgerichtete Konzeption des schienenverkehrs analyse und verbesserung bedarfsorientierter erarbeitet werden. grundsätzlich stehen solche verkehrsplanung erreichen. Derzeit sind flugrei- Konzepte immer in zusammenhang mit der so- sen oft preiswerter als Bahnreisen, wodurch der ziologisch-psychologischen Frage nach dem Anreiz zu fernreisen selbst für Kurzurlaube zu- mobilitätsbedürfnis und dessen realen manifes- nimmt. tationen im sinn der Nachfrage einer gesellschaft nach mobilitätsleistungen (private pKW, car sha- Schiffsverkehr ring, öffentlicher Nah- und fernverkehr, ersatz von mobilität durch neue Kommunikationstechnolo- Der schiffsverkehr basiert zum großen Teil auf gien). Die frage, inwieweit die Arbeits- und Le- Verbrennungsmotoren, die schweres Dieselöl und benswelt verschränkt werden oder voneinander schweröl einsetzen. Die maschinen erfüllen die 38

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III Doppelrolle des Antriebs und des generators für giesystem Elektromobilität – mit den oben bereits die stromversorgung des schiffes. Der schwer- formulierten forschungserfordernissen – von ent- punkt der Aktivitäten liegt hier in der entwicklung scheidender Bedeutung, wobei die co2-emissio- alternativer antriebskonzepte und gegebe- nen zentral anfallen würden – bei der produktion nenfalls deren parallele Verwendung. im schiff- von elektrischer energie oder von Wasserstoff, der bau liegt weiterhin ein potenzial in der effizienten im Auto in einer Brennstoffzelle verstromt würde. Nutzung der Abwärme. interessant sind ebenfalls zentral anfallende emissionen ließen sich dann entwicklungen im Bereich der supraleitung, de- abtrennen und speichern (siehe unten). ren einsatz wesentlich kompaktere schiffsmoto- ren ermöglicht. Diese befinden sich gegenwärtig Die Verwendung fossiler energieträger ist inhärent im Demonstrationsstadium, und gegebenenfalls mit der produktion von co2, dem endprodukt der lassen sich diese erkenntnisse auch auf einen Verbrennung, verbunden. Je nach Kohlenstoff/ einsatz im schienenverkehr übertragen. Wasserstoff-Verhältnis entstehen unterschiedliche mengen an co2. Die seit der industriellen Nut- Automobil zung von fossilen energieträgern stetig ansteigen- de co2-Konzentration in der Atmosphäre ist ein Der Autoverkehr ist der sektor, in dem derzeit wesentlicher faktor im globalen Klimawandel. fossile energie stark dominiert. Allerdings werden eine möglichst umfassende reduzierung der frei- hier auch am schnellsten probleme in hinblick setzung von co2 in die Atmosphäre bildet daher auf Verfügbarkeit erwartet. Außerdem erscheint die wesentliche Voraussetzung für die zukünftige es kaum möglich, co2 aus mobilen Quellen wie energetische Nutzung fossiler energieträger. Autos abzutrennen. Dieser Bereich der mobilität hat daher auch in einem fossilen energiesystem KohlendioxidManagement hohen forschungsbedarf zur Vorbereitung auf bevorstehende einschneidende Änderungen. ein eine mögliche, kurzfristige strategie im rahmen wesentlicher Teil des Automobilverkehrs wird auf von fossilen energieträgern ist die Umstellung von cO2-neutrale Energiequellen umgestellt werden kohlenstoffreichen fossilen energieträgern (Kohle) müssen, durch Biomasse allein wird dies nicht zu auf möglichst wasserstoffreiche und kohlenstoff- leisten sein. Daher ist auch in einem fossilen ener- arme (erdgas). eine solche Umstellung führt zu © fotolia.de, alexvs © Daimler Ag 39

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE veränderten interdependenzen und sollte im zu- der schwerpunkt von forschungsanstrengungen sammenhang der Versorgungssicherheit, des auf diesem gebiet liegen in den komplexen Klimaeffektes und der technischen möglichkeiten logistischen herausforderungen der Produk- systemisch analysiert werden. gleichzeitig bedeu- tionskette, vom Anbau über Wachstum zur ernte, tet die Umstellung auf erdgas aufgrund der be- Vorbehandlung und Transport. schränkten reserven nur eine Aufschiebung der emissionen von co2 und bietet keine tragfähige eine schlüsseltechnologie, sowohl für die Was- langfristige Lösung der Klimaproblematik. serstoffproduktion, als auch zur „co2-freien Ver- brennung“, ist die vergasung. Dabei wird kohlen- Auch in einem durch fossile energieträger ge- stoffhaltiges material (von Kohle bis Biomasse) mit prägten energiesystem wird man andere Quellen, Wasser zu einem synthesegas, das im Wesentli- wie etwa Biomasse, soweit als möglich nutzen, chen aus Wasserstoff und co besteht umgesetzt. insbesondere da diese in erster Näherung als kli- Das synthesegas kann zur produktion von grund- maneutral angesehen werden können. moderne chemikalien oder Kraftstoffen (fischer-Tropsch- Kohlekraftwerke sind in der Lage, eine mäßige synthese) eingesetzt werden. Alternativ kann in Beimischung von Biomasse ohne einschränkung einem weiteren schritt, der shift-reaktion, mehr des Wirkungsgrades zu verkraften. Dies hängt Wasserstoff und co2 produziert werden. Nach hauptsächlich mit dem variierenden Wasseranteil der Abtrennung von co2 kann das verbliebene, in der Biomasse zusammen. Biogas kann ohne hauptsächlich aus Wasserstoff bestehende gas in weiteres in modernen Anlagen verfeuert werden. modernen igcc-(Integrated gasification com- Dabei können erfahrungen aus der Trocknung bined cycle) Kraftwerken verbrannt werden. von Braunkohle auf Biomasse übertragen werden. Die wesentliche schwierigkeit für eine um- Diese Kraftwerke sind in kleinerem maßstab stand fassende Verwendung von Biomasse und damit der Technik, jedoch ist noch viel spielraum für op- Schematische Darstellung der geologischen CO2-Speicherung (Quelle: GFZ Potsdam) 40

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III timierung vorhanden, da diese Kraftwerke nicht einer Welt, die einen wesentlichen Teil ihres ener- die effizienz von modernen konventionellen Kraft- giebedarfs aus fossilen Quellen deckt, kann man werken erreichen. Dies ist unter anderem auf die auf maßnahmen zum Kohlendioxid-manage- Turbinentechnologie zurückzuführen, die gegen- ment nicht verzichten. wärtig noch nicht in der Lage ist, das volle potenzial der Wasserstoffverbrennung auszunutzen. Kraftwerkstechnologien Daher besteht Bereich der Werkstoff- und materialwissenschaften sowie der Verarbeitung aku- gegenwärtig ist nicht abzusehen welche Tech- ter forschungs- und entwicklungsbedarf, um kor- nologieoptionen sich durchsetzen werden. Der rosionsbeständige hochtemperaturwerkstoffe für grundlegende gedanke hierbei ist es, die Ver- die Anwendungen in igcc-Kraftwerken zu entwi- brennung so zu betreiben, dass das entstehen- ckeln. Die prinzipiell mögliche Kopplung einer Ver- de co2 möglichst einfach abgetrennt werden gasung an ein igcc-Kraftwerk in Kombination mit kann. Dieses wird dann einer speicherung im einer chemischen fabrik zur synthesegasnutzung Untergrund zugeführt und bleibt damit der At- würde es erlauben, je nach Nachfrage einen stoff- mosphäre entzogen. Diese Kette enthält jedoch lichen speicher (z.B. Kraftstoffe) und / oder strom mehrere energieintensive schritte, so dass eine und Wärme zu erzeugen und damit spitzenbelas- Abtrennung und speicherung von co2 immer den tungen abzufangen. Weiterhin ist es denkbar, ein Wirkungsgrad des Kraftwerks im Vergleich zu igcc-Kraftwerk mit einer Brennstoffzellenanlage einem konventionell betriebenen Kraftwerk ohne zu koppeln. es wird eine beträchtliche Wirkungs- Abtrennung und speicherung reduziert. Dies führt gradsteigerung prognostiziert. Die Umsetzung ist zwangsläufig zu einem höheren primärenergiebe- jedoch kritisch an weitere fortschritte im Bereich darf für die gleiche Leistung bzw. entsprechend der Brennstoffzellen gekoppelt. solche Konzepte höheren energiekosten für den Verbraucher. ziel bedürfen der systemischen Analyse hinsichtlich der forschungsaktivitäten muss es sein, diesen der einbindung in ein energiesystem. malus möglichst zu reduzieren. eine signifikante Nutzung von fossilen energie- eine schlüsselstellung in dieser Kette kommt den trägern ist unter den oben skizzierten klimapoli- abtrenntechnologien zu. es existieren umfang- tischen Bedingungen nur dann mittelfristig sinn- reiche erfahrungen zur co2-Abtrennung aus der voll und globalpolitisch akzeptabel, wenn ein Weg chemischen und petrochemischen industrie, die gefunden wird, das entstehende co2 nicht in die hauptsächlich auf chemischen Wäschen beru- Atmosphäre einzubringen. hierzu werden eine hen und stand der Technik sind. Die chemischen reihe von verschiedenen Technologien diskutiert Wäschen benötigen einen beträchtlichen energie- (die sog. ccs-technologien, carbon Dioxide aufwand für die regeneration. Weiterhin werden capture and storage, Kohlenstoff/co2-Abtren- auch physikalische Wäschen wie die Adsorption nung und speicherung), die sich in unterschied- diskutiert. Die regeneration erfolgt mit hilfe eines lichen entwicklungsstadien befinden und alle Temperatur- oder Drucksprungs. Der energieauf- noch erheblichen forschungs- und entwicklungs- wand ist geringer, ebenso wie die Kapazität der bedarf aufweisen. Alternativ sollten auch andere Waschmittel. Die entwicklung alternativer Wä- co2-senken zur entfernung des co2 aus der At- schen auf chemischer oder physikalischer mosphäre untersucht werden. schließlich werden Basis mit reduziertem Energieaufwand stellt auch sogenannte „geo-engineering“ maßnahmen eine wichtige kurz- bis mittelfristige forschungs- in Betracht gezogen, durch die die Aufnahmeka- priorität dar. pazität zum Beispiel der Weltmeere für Kohlen- dioxid erheblich ausgeweitet werden soll. Da es Die Anwendung der Wäschen auf Kraftwerksab- sich hierbei um schwerwiegende eingriffe in das gase stellt ebenfalls neue Anforderungen an die Ökosystem handelt, ist vor allem die Technikfol- chemischen eigenschaften der Waschmittel. Die- genabschätzung in diesem Bereich unabdingbar. se müssen auf einen immensen Durchsatz von Welchen Weg man auch immer beschreitet, in zum Teil extrem korrosiven substanzen ausgelegt 41

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE werden. prinzipiell jedoch können existierende schlusses auch über längere zeiträume hinweg Kraftwerke auf Basis fossiler Brennstoffe mit den sind allerdings noch offen. entsprechenden Wäschen nachgerüstet werden, was ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie Diese Technologie ist in mehreren Demonstra- ist. tionsprojekten im einsatz. Die längste erfahrung ist mit dem sleipner-projekt von statoil in Norwe- eine weitere Technologie, die Teil einer prozess- gen gesammelt worden. eine weitgehende spei- kette zur Abtrennung und speicherung von co2 cherung von Kraftwerksabgasen setzt die trans- sein kann, ist die verbrennung der fossilen parente erstellung und neutrale Validierung eines Energieträger in sauerstoff und rezirkuliertem geologischen Kriterienkatalogs voraus. Abgas statt in Luft. hierbei können höhere Tem- peraturen und damit theoretisch auch höhere eine weitgehende speicherung von co2 hat fol- Wirkungsgrade erzielt werden. Das Abgas enthält gen, die über rein technische Aspekte hinaus- einen wesentlich höheren co2-Anteil als in einem gehen. Neben fragen der risikoabschätzung konventionell betriebenen Kraftwerk, das co2 ist stehen die zur sicherheit und überwachung der daher leichter abzutrennen. Die Bereitstellung von Lagerstätten, Aufbau einer Transportstruktur, Ak- sauerstoff kann über den energetisch aufwendi- zeptanz der Bevölkerung im Bereich der Lager- gen Weg der kryotechnischen Luftzerlegung er- stätten, gegebenenfalls erhöhten energiepreisen folgen. Alternativ wird die Anwendung selektiver einschließlich der Auswirkung auf Verbraucher membranen propagiert. Diese membranen erfül- und die Wettbewerbsfähigkeit vor allen Dingen der len jedoch zurzeit nicht die dafür notwendigen An- energieintensiven industrie. Auf der anderen sei- forderungen. intensive forschungsanstrengungen te könnten sich durch die entwicklung effizienter im Bereich der membrantechnologie müssen ccs-Technologien neue exportmöglichkeiten für hier noch wesentliche grundlagen schaffen. das hochtechnologieland Deutschland eröffnen. Nach der Abtrennung muss das co2 einer spei- Neben einer speicherung von co2 ist auch eine cherung zugeführt werden. hierzu wird das gas alternative verwertung im sinne einer chemi- überkritisch verdichtet und dann zum speicher- schen Umsetzung zu einem produkt denkbar, ort transportiert. im Wesentlichen werden gegen- wozu neue synthesewege und Wertschöpfungs- wärtig erdgas- bzw. erdöllagerstätten und saline ketten etabliert werden müssten. Das mengen- formationen diskutiert. potential der Verwertung ist im Vergleich zu den emissionen vernachlässigbar. Allerdings könnte erdgas- und erdöllagerstätten sind in der regel die mit ihrer produktion verbundene Wertschöp- geologisch sehr gut erforscht. Werden sie noch fung einen Beitrag zu einer verbesserten Wirt- genutzt, so kann die speicherung von co2, je schaftlichkeit der gesamten co2-strategie führen, nach geologischen gegebenheiten, effizient mit so dass im sinne einer systemischen Betrachtung der förderung kombiniert werden, wobei das co2 Ansätze für die stoffliche Verwertung durchaus den Druck innerhalb der Lagerstätte erhöht und sinnvoll sind. damit eine weitergehende Ausbeutung zulässt. Alternativ zur Abtrennung des co2 sollten aller- im gegensatz dazu ist die speicherung von co2 dings auch Konzepte exploriert werden, die über in salinen formationen (tiefe, salzwasserführende andere Verfahren der Atmosphäre äquivalente sedimentgesteine) nicht mit wirtschaftlichen Vor- mengen co2 entziehen. Dies könnte durch Nut- teilen verbunden. Allerdings ist die geschätzte Ka- zung von Biomasse als co2-senke geschehen, pazität der salinen formationen deutlich größer. die Biomasse müsste dann allerdings langfristig hierbei wird co2 in die saline schicht in Tiefen ab gebunden bleiben. eine reihe von Vorschlägen 800 m gepresst, wo es aufgrund der Tempera- hierzu (carbonisierung und einlagerung, unterirdi- tur- und Druckbedingungen überkritisch vorliegt. sche einlagerung von holz, Auslösen von verstärk- zahlreiche fragen zur stabilität des cO2-Ein- tem Algenwachstum durch Düngung) existieren, 42

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III diese müssten allerdings umfassend systemisch, geistes-, Wirtschafts- und sozialwissenschaften. auch unter ökonomischen und soziologischen Dabei geht es primär um wirksame und politisch Aspekten und in hinblick auf ihre Nachhaltigkeit durchsetzbare steuerungsprozesse, die sowohl analysiert werden. Auch ist für solche Ansätze zu national (genehmigungs- und planungsverfahren) analysieren, inwieweit die Nutzung von Biomasse wie international (Liefersicherheit) betrachtet wer- als Kohlenstoffsenke die produktion von energie den müssen. aus Biomasse durch flächenkonkurrenz beein- trächtigt. Modul 3: Kernenergie Zusammenfassende Bewertung der Deutschland hat – im gegensatz zu den meisten Forschungsprioritäten auf dem Gebiet anderen europäischen staaten – den Ausstieg aus der Fossilen Energien der Kernenergie beschlossen. im zuge dieses Be- schlusses wurde auch die restliche forschungs- Die schlüsselfrage in einem energiesystem, das förderung mit Bundesmitteln zur Kernenergie, die sich wesentlich auf fossile energieträger stützt, nukleare sicherheits- und endlagerforschung, auf mit dementsprechend höchster forschungsprio- ein minimum reduziert. Auch wenn Deutschland rität, ist die minderung der nettoemissionen an diesem Beschluss festhalten und die Kernkraft- von cO2. forschungsanstrengungen sollten sich werke in den nächsten ca. 15 Jahren stilllegen soll- sowohl auf abscheide- und lagertechnologien te, ist ein hoher zusätzlicher Forschungsbedarf bei der Verbrennung als auch auf alternative zu den Themenbereichen nukleare sicherheit, cO2-senken richten. gesellschaftliche Aspekte Endlagerung und strahlenforschung unabding- sollten frühzeitig in die technologische forschung bar. Dieser ergibt sich zum einen aus dem allge- mit einbezogen werden, da bei dieser Techno- meinen interesse, die sehr hohen deutschen si- logie mit erheblichen rechtlichen problemen und cherheitsstandards weiterzuentwickeln und in die Widerständen durch gesellschaftliche gruppen entwicklung, den Betrieb und den Bau künftiger und Anwohner zu rechnen ist. Kernkraftwerke andernorts auf der Welt einfließen zu lassen, auch im nationalen eigeninteresse. Technologisch stellt sich bei allen Arten der Nut- zung fossiler energieträger die frage nach neuen gleiches gilt für die Endlagerforschung, bei der hochtemperaturbeständigen materialien zur außerdem das hohe eigeninteresse besteht, die erhöhung der Wirkungsgrade. Dies ist somit auch eigenen radioaktiven Abfälle einer sicheren end- in einem fossil geprägten energiesystem ein prio- lagerung zuzuführen. zum anderen besteht auf- ritäres Forschungsgebiet, wo deutsche for- grund der vorhandenen Altersstruktur ein rasch schungsinstitute und Unternehmen zudem welt- zunehmender Bedarf an gut ausgebildeten inge- weit eine spitzenstellung einnehmen. nieuren und Naturwissenschaftlern auf dem gebiet der Kernenergie, um zumindest die vorhande- Aufgrund der schwierigkeiten, co2 aus mobi- nen Kraftwerke mit bestausgebildetem personal len Quellen wie etwa Autos abzutrennen, ergibt zu betreiben sowie den Abbau der Kernkraftwer- sich auch in einem fossilen energiesystem die ke und die endlagerung mit den bisher üblichen Notwendigkeit, einen erheblichen Teil des mobi- höchsten Qualitätsmaßstäben sicher zu stellen. liätsbedarfs elektrisch zu befriedigen, wobei die Den dringend erforderlichen Nachwuchs gewinnt elektrische energie fossil mit ccs erzeugt würde. man jedoch nur, wenn dieser im rahmen einer Elektromobilität ist also auch in diesem modul qualitativ hochwertigen forschung angezogen, ein forschungsgebiet mit hoher priorität. motiviert und entsprechend ausgebildet wird. soziopolitisch stellt sich in einem kohlestoffba- Abhängig von politischen und gesellschaftlichen sierten szenario am stärksten die frage nach der rahmenbedingungen könnte sich Deutschland versorgungssicherheit. hier liegen damit die aber in der zukunft wieder an der entwicklung und prioritären forschungsfelder für Arbeiten in den dem Bau von neuen Kernkraftwerken beteiligen, 43

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE um einen erheblichen Teil des energiebedarfs mit Kernbrennstoffe erwartet wird, so dass die Ver- Kernenergie zu decken. eine solche entscheidung fügbarkeit von Kernbrennstoffen gegenüber den hätte Konsequenzen für die energieforschung bisherigen schätzungen entsprechend verlängert nicht nur im Bereich der entwicklung der Nuklear- wird. Außerdem wird erwartet, dass sich durch technologien selbst, sondern auch in Bezug auf die veränderte Art des Abbrands die isotopenver- die einbettung in ein umfassendes energiesystem teilung in richtung schnell zerfallender reststoffe mit allen technologischen und soziopolitischen verschiebt, die dann auch in geringeren mengen Konsequenzen. vorliegen sollen. Damit könnte die Abklingzeit der reststrahlung um etwa zwei größenordnungen ein Wiedereinstieg Deutschlands in die Entwick- reduziert werden. lung von Kernkraftwerken wäre dann denkbar, wenn Deutschland die geltenden hohen sicher- Nukleare sicherheitsforschung sollte in zukunft heitsstandards auch bei der entwicklung von fest in den europäischen forschungsraum einge- ausländischen Kernkraftwerken der dritten und bunden werden. Durch die Weiterentwicklung der vierten generation mit Nachdruck implementieren Kerntechnik sollen vor allem die jetzt schon sehr wollte, oder wenn sich in Deutschland im Ver- hohen sicherheitsstandards und die Wirtschaft- lauf der zeit die einsicht durchsetzen sollte, dass lichkeit nochmals verbessert werden sowie fort- die Kernkraft trotz der unbestreitbaren risiken schritte in Bezug auf die Nachhaltigkeit erreicht eine kostengünstige und konsensfähige grund- werden. last-stromversorgung ohne co2 Ausstoß bietet. Dies ist insbesondere vor dem hintergrund zu Die gegenwärtigen pläne in den meisten eU-mit- sehen, dass für Kernkraftwerke der 4. gene- gliedstaaten zielen darauf ab, die Laufzeit der ration eine weitere Verbesserung der sicherheit Kernkraftwerke im einzelfall über 40 bis auf ca. mit einer bis zu 50-fach besseren Ausnützung der 60 Jahre hinaus zu verlängern. reaktoren der Kernkraftwerk Gemeinschaftskraftwerk Neckar (GKN) bei Neckarwestheim, aufgenommen vom Burgfried des Schloss Liebenstein. In der Bildmitte die Zellenkühler von Block 1, Rechts der Hybridkühlturm von Block 2. (Quelle: FZK) 44

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III 3. generation, wie der epr (europäischer Druck- Da Kernbrennstoffe ebenso wie fossile energie- wasserreaktor), basieren auf den erfahrungen quellen begrenzt sind, sind die Wiederaufarbei- der heutigen Leichtwasserreaktoren und sind auf tung bestrahlter Brennstoffe und die mehrfach- eine Betriebsdauer von mindestens 60 Jahren rückführung die grundlagen, auf denen künftige ausgelegt. Die sicherheitsforschung für diese reaktoren der 4. generation Nachhaltigkeit er- reaktoren muss weiterhin Untersuchungen von reichen werden. schnelle reaktoren mit geschlos- Betriebstransienten, Auslegungsstörfällen, sowie senem Brennstoffkreislauf ermöglichen a) eine viel störfällen, die zum Kernschmelzen führen könn- bessere Ausnutzung der natürlichen ressourcen, ten, beinhalten. gerade die letztgenannten stör- was die Kernenergie auf mehrere Jahrtausende fälle der sicherheitsebene 4 werden bei neuen zu einer nachhaltigen energiequelle macht, und reaktoren zunehmend in das genehmigungsver- b) eine minimierung von Volumen und Wärme- fahren mit einbezogen und bedürfen deshalb einer belastung hoch radioaktiver Abfälle. Anlagen der detaillierten Analyse. in zukunft werden als Ana- 4. generation müssen noch zur technischen rei- lysewerkzeuge verstärkt gekoppelte programm- fe entwickelt werden; der wirtschaftliche einsatz systeme eingesetzt, die fortgeschrittene 3-D solcher Anlagen dürfte kaum vor mitte dieses Neutronenkinetikprogramme mit programmen zur Jahrhunderts erfolgen, da für deren entwicklung 3-D Untersuchung thermo- und fluiddynamischer immer noch wichtige technische Details zu lösen fragestellungen verbinden. Damit kann eine de- sind. hierzu gehören Untersuchungen thermohy- tailliertere sicherheitsbeurteilung auch von reak- draulischer und materialwissenschaftlicher frage- torsystemen der 4. generation vorgenommen stellungen, bei denen das potenzial von natrium-, werden, hier insbesondere die Weiterentwick- helium- und bleigekühlten Anlagen zu überprüfen lung der Leichtwasserreaktoren als hpLWr (high ist. Der bisher für systeme der 4. generation ent- pressure Light Water reactor), einen LWr mit wickelte Technologiefahrplan sieht unter anderem überkritischen Dampfzuständen. vor, übergreifende forschung und entwicklung auf den gebieten sicherheitstechnologie, Brenn- stoffkreislauf, Brennstoffe und Werkstoffe durchzuführen. Deutschland kann sich aufgrund seiner expertise hier an vorderster stelle beteiligen, um unter anderem höchste sicherheitsstandards zu etablieren. Der geschlossene Brennstoffkreislauf ist der grundstein einer strategie zur Abtrennung und Umwandlung (partitioning and Transmutation) mi- norer Aktiniden, wodurch radioaktivität und Wär- mebelastung der verbleibenden hoch radioaktiven Abfälle erheblich vermindert werden. Damit werden die einschlusszeit und die erforderliche end- lagerkapazität für die geologische Tiefenlagerung reduziert. zur Umwandlung der minoren Aktiniden müssen die möglichkeiten, die von Beschleuniger getriebenen systemen (ADs) geboten werden, si- cherheitstechnisch mit denen schneller kritischer reaktoren verglichen werden. forschung und entwicklung sind auch zur schaf- fung der wissenschaftlichen grundlagen für die sichere endlagerung und zur führung des sicher- heitsnachweises eines endlagers erforderlich. für 45

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND III FOrschUngsPOtEnzIalE die Wärme entwickelnden Abfälle ist ein geeigne- Jahrzehnten ist in Deutschland das Verfahren zur tes endlager noch zu errichten. Die zuständigkeit Bestimmung und genehmigung eines standor- für die forschungsaktivitäten auf diesem gebiet tes im fokus der Auseinandersetzung. Wie man liegt in Deutschland beim Bund. Als mögliches politisch wirksam, gerecht und sozial akzeptabel Wirtsgestein für ein endlager für Wärme entwi- einen standort aussuchen und überprüfen soll, ckelnde radioaktive Abfälle stehen in Deutschland ist höchst umstritten. rund 80% der Bevölkerung steinsalzformationen im fokus. eine weitere in in Deutschland sind der meinung, dass dieses der fachwelt diskutierte möglichkeit ist die end- Land ein nukleares endlager dringend benötige, lagerung in einer tonsteinformation. Der erfor- aber nur 12% sind bereit, ein solches Lager in derliche technische Kenntnisstand für die errich- ihrer Nähe zu tolerieren. Bei kaum einer anderen tung eines endlagers im steinsalz wurde durch Technologie sind akzeptanzverweigerung und die in den vergangenen 40 Jahren in Deutsch- mobilisierung so hoch wie bei der frage der land geleistete forschungstätigkeit weitgehend nuklearen Abfallentsorgung. Dementsprechend erarbeitet. für ein endlager in Tongestein liegen führen alle kurzfristigen und nur auf wirtschaft- umfangreiche wissenschaftliche erkenntnisse aus liche Kompensation ausgerichteten maßnahmen frankreich, Belgien und der schweiz vor. zur Akzeptanzverbesserung ins Leere. Benötigt wird hier eine breit angelegte interdisziplinäre for- Die Langzeitsicherheit eines endlagers für hoch- schung, bei der rechtliche, entscheidungsanaly- radioaktive Abfälle ist jedoch durch technische tische, planerische, soziologische, politikwissen- systeme allein nicht nachweisbar. Vielmehr muss schaftliche und psychologische Aspekte parallel das Verhalten langlebiger radionuklide unter den behandelt und in partizipative Ansätze überführt geochemischen Bedingungen eines endlagers werden müssen. in tiefen geologischen formationen verstanden werden, um damit Werkzeuge und Daten für eine Systemische Auswirkungen belastbare Langzeit-sicherheitsanalyse bereitzu- stellen. Voraussagen zur radionuklidfreisetzung Kernenergie ist zunächst eine Technologie, die über große zeiträume, wie sie für solche Langzeit- grundlast in form von elektrischer energie bereit sicherheitsanalysen gefordert werden, lassen sich stellt. erhebliche mengen an fluktuierender Leis- nur durch das Verständnis relevanter prozesse tung – aufgrund der erwarteten stärkeren elekt- auf molekularem Niveau und ihre Anwendung auf rifizierung unseres energiesystems würde dieser natürliche systeme erhalten. Die Arbeiten müssen Anteil vermutlich noch zunehmen – müssten auf strategisch so ausgerichtet werden, dass grund- anderen Wegen bereitgestellt werden. Daher gilt für legende Untersuchungen zur aquatischen ein energiesystem, das wesentlich auf Kernener- chemie der actiniden und langlebigen spalt- gie basiert, hinsichtlich des Forschungsbedarfs produkte mit anwendungsorientierten Untersu- bei verteilung und nutzung vieles von dem, was chungen an realen systemen (Untertagelabors) bereits in dem modul erneuerbare energien an- synergistisch verknüpft werden. für nicht wieder- gesprochen wurde – wenn auch in deutlich abge- verwertbare Actinide und spaltprodukte müssen mildertem Ausmaß. Da unsere gesellschaft sich langzeitstabile endlagermatrizes entwickelt und stärker in richtung elektrische energie entwickeln charakterisiert werden. Vorhandene immobilisie- würde, wäre auch das mobilitätssystem betroffen. rungstechniken wie die Verglasung müssen wei- Elektromobilität mit dem daraus resultierenden terentwickelt und den verschiedenen Abfalleigen- forschungsbedarf in Bezug auf Batterien und die schaften angepasst werden. Dies gilt auch für Versorgungsinfrastruktur wäre eine wahrschein- spezifische keramische matrizes für Abfallformen liche systemische folge eines starken einsatzes fortgeschrittener reaktoren. der Kernenergie. Allerdings wäre der Druck zu raschen entwicklungen auf diesem gebiet nicht Die bisherigen probleme bei der endlagerung ra- ganz so hoch, da durch reduktion von co2-emis- dioaktiver Abfälle liegen aber weniger in techni- sionen im Kraftwerksbereich die Anforderungen schen oder geologischen fragen begründet. seit an die Verringerung des Kohlendioxidausstoßes 46

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND FOrschUngsPOtEnzIalE III im Verkehrssektor weniger stringent wären – ob- energie als wesentliche Bereitstellungstechnologie wohl ebenfalls mittel- bis langfristig unumgänglich. setzt, forschung in erheblichem maße auch auf Alternativ zum sehr starken Ausbau der elektroden gebieten erforderlich ist, die in zusammen- mobilität können Kernkraftwerke auch zur erzeu- hang mit dem regenerativen oder dem fossilen gung sowohl von elektrischer energie als auch modul diskutiert worden sind, da nicht alle Arten von hochtemperaturwärme eingesetzt werden. der Nachfrage gut mit Kernenergie befriedigt wer- Diese könnte zur erzeugung anderer energie- den können. träger, wie etwa Wasserstoff, in großem Umfang dienen. sie könnte damit den Weg zu synthese- Aufgrund der erfahrung mit Widerständen gegen kraftstoffen mit niedrigem co2-Ausstoß aus Bio- die nutzung der Kernenergie in den vergange- masse, gas oder Kohle erschließen. Vor einer nen Jahrzehnten ist zu erwarten, dass ein Wie- großtechnischen Nutzung müssen jedoch noch dereinstieg nicht ohne größere gesellschaftliche folgende parameter sehr sorgfältig untersucht Konflikte vonstatten gehen würde. hier scheint werden: Temperaturniveau der nuklearen Wärme- es wichtig, durch historische und soziologische quelle, gesamtverhalten der spaltungsreaktion, Forschung die situation in der Vergangenheit zu reaktorankopplung, sicherheits- und material- analysieren und mit der heutigen oder zukünf- technische fragen. Deutschland sollte sich an tigen Lage zu vergleichen, um daraus schlüsse diesen Arbeiten beteiligen, um sein einzigartiges für die zu erwartenden gesellschaftlichen reak- Know-how auf den gebieten der sicherheitsfor- tionen ziehen zu können. Außerdem müssen bei schung, der hochtemperaturreaktortechnologie einer Wiederaufnahme der forschungsarbeiten und der Wasserstoffsicherheit einzubringen. Aller- zu neuen reaktoren bereits frühzeitig Ansätze dings muss auch bei der erzeugung von Kraftstof- entwickelt werden, mittels derer die Technologie fen über hochtemperaturwärme die systemische gegebenenfalls umgesetzt werden könnte, ohne einbindung dieser Technologien in ein umfassen- Widerständen zu begegnen oder – für den fall, des mobilitätskonzept mitbedacht werden. das dies nicht möglich ist – mit diesen Widerstän- den konstruktiv umzugehen. Da Kernkraftwerke im wesentlichen grundlast- kraftwerke sind, stellt sich in einem nuklearen mo- Die gefahr der Proliferation stellt in einem mas- dul die frage, wie Verbrauchsspitzen abgepuffert siv auf Kernenergie setzenden energiesystem ein werden können. Die puffer- und speicherfrage ist großes problem dar – sowohl in hinblick auf staa- allerdings weniger kritisch als im regenerativen ten, die zugang zu Atomwaffen erlangen könnten, modul, da bei einer im Wesentlichen regenerati- als auch auf terroristische gruppen. hier sind flan- ven energiebereitstellung sowohl die Angebots- kierend zur technologischen forschung dringend seite als auch die Nachfrageseite fluktuiert. für Arbeiten erforderlich, um dieses problem besser die nukleare Bereitstellung ist daher vornehmlich analysieren zu können. es ist ebenfalls nötig, über forschung zur steuerung der Energienachfrage mechanismen zu forschen, mit denen dieser ge- notwendig, um die Nutzung zeitlich gleichmäßi- fahr auf internationaler ebene wirksam begegnet ger zu verteilen. Wie die verbleibende, kurzfristig werden kann. erforderliche, schwankende energie durch unterschiedliche Arten von spitzenlastkraftwerken Auch wenn Deutschland an dem beschlossenen bereitgestellt werden kann, ist systemisch zu Ausstieg aus der Kernenergie festhalten sollte, ist überprüfen. für ausgewählte, geeignet erschei- es ratsam, die nukleare forschung in Deutschland nende Technologien, die aufgrund der Klimaprob- weiter zu führen, um einerseits die sicherheit bei lematik co2 neutral ausgestaltet sein müssen, ist den bestehenden nuklearen Anlagen weiterhin dann gezielt forschung zur effizienzerhöhung und sicher zu stellen oder zu verbessern und ande- zur systemeinbindung zu leisten, soweit die Tech- rerseits bei den noch nicht gelösten problemen nologien nicht ausgereift sind. es ist also davon überzeugende Konzepte zu entwickeln. auszugehen, dass in einem modul, das auf Kern- 47

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND Iv WIssEnschaFtlIchE QUErschnIttsthEmEn IV Wissenschaftliche Querschnittsthemen für den Übergang zu einer nachhaltigen Energiegesellschaft Naturwissenschaftliche Grundlagen von technologien ausgebaut werden können. solche Energietransferprozessen entdeckungen werden oft nicht durch gezieltes forschen möglich sein, sondern dadurch entste- Viele der bei den No regret-Themen und in den hen, dass Wissenschaftler auf einem gebiet aktiv modulen angesprochenen forschungserforder- sind, das Bezüge zur energieforschung aufweist. nisse sind stark technologisch geprägt. sie dienen Daher sollten in gewissem Umfang Arbeiten ge- der Weiterentwicklung grundsätzlich bekannter fördert werden, die grundlegend auf probleme ge- Technologien oder – bei weniger ausgereiften Ver- richtet sind, die für energietechnologien relevant fahren – der Umsetzung naturwissenschaftlicher sind. erkenntnisse in nutzbare Technologien. Allerdings ist es erforderlich, auch grundlegend naturwissen- Beispielsweise sind mehrelektronentransferpro- schaftlich an fragen der energiebereitstellung und zesse molekular wenig verstanden, obwohl sie des energietransfers zu arbeiten, um neue phäno- von großer Bedeutung in einer reihe von ener- mene zu entdecken, die in richtung auf energie- giewandlungsprozessen sind, wie etwa bei der Image provided by Dyesol Limited 48

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND WIssEnschaFtlIchE QUErschnIttsthEmEn Iv photokatalytischen oder elektrolytischen Was- meist wird bei energieszenarien von kontinuierli- serspaltung sowie bei molekularen prozessen in chen Kontextbedingungen ausgegangen. für die Batterien. Das Verständnis der Wachstumsre- energiepolitik ist es aber ebenso bedeutsam zu gulation von pflanzen gehört ebenfalls zu diesen erfahren, welche Kombinationen von Techniken grundlegenden problemen. einsichten hier könn- zu keiner befriedigenden Lösung führen, welche ten zu neuen Ansätzen bei der erzeugung von mit hoher Wahrscheinlichkeit Krisen auslösen energiepflanzen führen. mikrobiologische Arbei- können, und wie energiesysteme ihrerseits auf ten zur sukzession von Bakterienpopulationen Krisen in anderen Bereichen reagieren. erst wenn bei der methanproduktion oder die molekularen auch der einfluss von entwicklungsbrüchen unter- grundlagen katalytischer prozesse sind Beispiele, sucht wird – sowohl in den technischen, als auch wie ergebnisse aus der grundlagenforschung in in den wirtschaftlichen und gesellschaftlichen pro- neuen Technologien, etwa bei der Transformation zessen – können intendierte und nicht-intendierte von Biomasse zu Kraftstoffen, eine große Bedeu- Nebenwirkungen von energietechnologien und tung in jetzigen und zukünftigen energiesystemen energiepolitischen maßnahmen genauer erfasst bekommen. Die Kopplung von biologischen und und gegebenenfalls gegenmaßnahmen einge- physikalisch-chemischen Ansätzen wird deutlich leitet werden. Daneben ist energiepolitisch auch bei Arbeiten zur Wasserstoffproduktion aus Algen, die entwicklung von second Best-szenarien er- bei denen die molekularen mechanismen besser forderlich, die mögliche handlungswege für den verstanden werden und die organismen opti- fall aufzeigen, dass – aus welchen gründen auch miert werden müssen. Diese Aufzählung ist nur immer – die besten szenarien nicht verwirklicht beispielhaft zu verstehen. in der forschungsför- werden können. Was wäre zum Beispiel energie- derung sollte es eine offenheit für grundlegende politisch zu tun, wenn es kein folgeabkommen fragestellungen geben, die das potenzial haben, nach Kyoto mehr gäbe? gerade dieser frage in Anwendungen auszustrahlen. nachzugehen und dabei die dann noch verbliebe- nen handlungsmöglichkeiten mit ihren wirtschaft- Szenarienbildung und Krisenmanagement lichen und ökologischen implikationen systematisch zu erfassen, wäre eine vorrangige Aufgabe Wenn man die No regret-maßnahmen mit ver- der szenarienforschung. schiedenen elementen der module zur Bereit- stellung und Nutzung von energie kombiniert, methodische herausforderungen bestehen in der entstehen szenarien, die im idealfall sowohl die adäquaten Behandlung von hoch komplexen und technische machbarkeit wie die gesellschaftliche unsicheren Wirkungsketten. in integrierten model- Wünschbarkeit widerspiegeln. Diese szenarien len werden zwar Verhaltensweisen von individuen sind in Beziehung zu wirtschaftlichen, sozialen und organisationen mit einbezogen, die dazu ver- und ökologischen Wandlungsprozessen zu set- wendeten Algorithmen sind empirisch allerdings zen. sie müssen systematisch erfasst und im zeit- noch wenig überprüft und gehen von sehr verein- ablauf auf der Basis unterschiedlicher Annahmen fachten Annahmen aus. oft bleiben dabei Aspekte modelliert werden. insofern reicht auch nicht ein wie die einflussmöglichkeit der Akteure (Agency), einziges energieszenario aus, sondern es müs- die machtstrukturen und die institutionellen rah- sen eine reihe von szenarien parallel entwickelt menbedingungen für individuelles handeln unter- werden, denen jeweils unterschiedliche Annah- belichtet. ebenso hat die historische Betrachtung men und politische präferenzen zugrunde liegen. von längerfristigen entwicklungen und entwick- Die drei oben beschriebenen module könnten lungsbrüchen noch wenig Niederschlag in den beispielsweise in unterschiedlicher Ausprägung energieszenarien gefunden. Diese Themen nä- in ein in sich konsistentes szenario eingebracht her zu erforschen und sie für die energieplanung werden, um bestimmten Anforderungen der Ver- und szenarienentwicklung aufzubereiten, ist eine sorgungssicherheit, zuverlässigkeit, Umwelt- und der wesentlichen forschungsaufgaben in diesem Klimaverträglichkeit sowie der sozialen Akzeptanz Untersuchungsfeld. zu genügen. 49

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND Iv WIssEnschaFtlIchE QUErschnIttsthEmEn Vor allem soll daran gearbeitet werden, die den Märkte, Staat und Zivilgesellschaft szenarien zugrunde liegenden kausalen oder (Governance) funktionalen zusammenhänge so weit wie mög- lich empirisch zu verifizieren und die häufig nicht- energiemärkte, ihre Dynamik und ihr zusammen- linearen Wechselbeziehungen angemessen zu spiel mit anderen märkten sowie mit staatlichen modellieren. Dazu muss das verhalten von und zivilgesellschaftlichen Kräften, sind bislang marktteilnehmern und seine abhängigkeit noch wenig verstanden. Der energiemarkt steht von unterschiedlichen marktstrukturen syste- mit vielen anderen märkten in direkter Beziehung, matisch erforscht und in die szenarien integriert und die verschiedenen energiesysteme wirken in werden. Weiterhin müssen die möglichkeiten unterschiedlicher Weise auf die öffentlichen güter und grenzen des technischen fortschritts und Klima und Umwelt ein. Daher müssen sowohl die der darauf aufbauenden Energieinnovationen Wechselwirkungen zwischen privaten und staat- (in Bereitstellung, transport und nutzung) in lichen Akteuren innerhalb der energiemärkte als szenarien integriert und deren Wechselwirkung auch die zusammenhänge zwischen den ener- mit den Leitbildern und modellen zukünftiger gie- und anderen märkten in die überlegungen energiegesellschaften („energiezukünfte“) analy- mit einbezogen werden. zu fragen ist, wie auf die- siert werden. Dabei gilt es vor allem die zeitlichen ser Basis tragfähige institutionelle, strukturelle und und räumlichen Interaktionen zwischen der prozessuale Lösungen entwickelt werden können, Dynamik von Energiesystemen und den poli- die die ziele Versorgungssicherheit, Umwelt- und tischen, rechtlichen, wirtschaftlichen, sozia- Klimaverträglichkeit sowie sozialverträglichkeit len und internationalen Entwicklungen sowie bestmöglich vereinbaren. zwischen normativen zukunftserwartungen (z.B. zur nachhaltigen entwicklung) und der energie- Vordringlich müssen die Wechselwirkungen systemdynamik zu beachten. schließlich müssen zwischen markt, staat und zivilgesellschaft im sprunghafte und krisenhafte Entwicklungen Bezug auf energiesysteme erforscht werden. Da- als möglichkeiten mit in die zukunftsplanung ein- bei geht es um einen interdisziplinären Ansatz, bei bezogen werden und sollten daher in die model- dem fragen der effizienz von institutionen mit As- lierung und szenarienentwicklung einfließen. Vor pekten der politischen und rechtlichen rahmen- allem in den Krisenplänen und im rahmen der bedingungen sowie mit Wirkungsanalysen der Katastrophenvorsorge sind modellierungen von marktinteraktionen vernetzt werden müssen. Die- systemeinbrüchen bis hin zu zusammenbrüchen ses zusammenspiel von institutionellen reglun- von großem Nutzen. gen und politisch wirksamen handlungen muss einerseits besser verstanden, gleichzeitig aber Auf dem Weg zu objektivierbaren energieszena- auch auf weitere optimierungsmöglichkeiten hin rien wird empfohlen, numerische und qualitative untersucht werden. es gilt, institutionelle Arran- modellierungsmethoden aus verschiedenen Diszi- gements und regulierungen so auszugestalten, plinen auf ihre Tauglichkeit zu prüfen, zusammen- dass die sich zum Teil widersprechenden ziele zuführen und daraus neue Verfahren zur Analyse der Versorgungssicherheit, der Umwelt- und Kli- komplexer sachverhalte zu entwickeln. Dazu ge- maverträglichkeit und der sozialverträglichkeit im hören stochastische modellierungen, die zeitlich sinne einer nachhaltigen entwicklung bestmög- hochauflösende energiesystemmodellierung, die lich erreicht werden können. Analyse wie optimie- detailliertere erfassung von energietransportnet- rung sind auf ergebnisse aus der ökonomischen, zen und energieverteilnetzen, die evolutorische rechtlichen und sozialwissenschaftlichen For- modellierung von Veränderungsprozessen und schung angewiesen. Bei den optimierungsfragen eine intelligente Kombination von modellen aus ist es zudem dringend geboten, ethische Aspekte unterschiedlichen Disziplinen und Denkschulen. stärker mit zu berücksichtigen. Durch methodische metastudien sollte angestrebt werden, ergebnisvarianzen von unterschiedlichen energiesystemstudien besser zu verstehen. 50

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND WIssEnschaFtlIchE QUErschnIttsthEmEn Iv Technikfolgenabschätzung und zen von komplexen maßnahmenbündeln im Kon- Risikoanalyse text von divergierenden zielen und interessen. energiepolitik wirkt großräumig oder sogar global, Daher gilt es, die Kapazitäten in Deutschland zu und über lange zeitperioden. Die Wechselwir- einer methodisch abgesicherten und transdis- kungen zwischen regionalen, nationalen, euro- ziplinären technikfolgenforschung so auszu- päischen und internationalen energiepolitischen bauen, dass die entscheidungsträger aus der rahmenbedingen sind dabei ebenso wichtig wie energiewirtschaft und -politik durch wissenschaft- die energierelevanten entscheidungen und maß- lich fundierte Analysen zu chancen und risiken nahmen von individuen, organisationen und re- der diskutierten handlungsoptionen unterstützt gierungen im interkulturellen raum. entscheidend werden. Dazu sollten auch die methoden der für planungsvorgänge in der energiepolitik ist Energiesystemmodellierung so weiter entwi- daher, dass die möglichen Nebenwirkungen und ckelt werden, dass sie die für die integration neuer risiken sowohl der eingesetzten Technologien wie energietechniken strukturellen systemanpassun- auch der steuerungsmaßnahmen (etwa cap and gen ebenso wie Unsicherheiten erfassen, um ihre Trade systeme) im Voraus abgeschätzt und be- chancen, risiken und Nebenwirkungen quantita- wertet werden können. tiv beziffern und damit einer Bewertung zugäng- lich machen zu können. Deutschland war und ist international ein Vorrei- ter in der risiko- und Technikfolgenforschung. Die Weiterhin sind für die Bewertung von maßnahmen zentralen fragen der erfassung der Nebenwir- und Technologien die implikationen des energie- kungen und risiken gehen weit über die Aspekte rechtes und die ergebnisse partizipativer ent- einzelner energietechniken und einzelner steue- scheidungsfindungsverfahren mit einzubeziehen, rungsmaßnahmen hinaus. sie sind wesentlich vor allem im hinblick auf die folgen für die Wirt- durch den systemcharakter der energiefrage ge- schafts-, Umwelt- und sozialverträglichkeit sowie prägt. Die methoden- und modellentwicklung zur für eine gerechte und faire Verteilung von risiken Analyse von energiesystemen haben inzwischen und chancen im nationalen wie internationalen einen hohen und auch international anerkannten Kontext. risk governance-strukturen und inter- stand erreicht. Defizite bestehen allerdings in der nationale, kollektiv verbindliche risk governance- Anwendung der verfügbaren methoden, modelle standards sind ebenfalls wichtige forschungs- und instrumente der Technikfolgenforschung auf themen in diesem zusammenhang. die Abschätzung der zu erwartenden Konsequen- 51

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND v lEItlInIEn V Leitlinien für eine integrative Energieforschung Grundsätzliche strukturelle Anforderungen dürfen einer ihrer Bedeutung entsprechenden öffentlichen Förderung. Durch die Wissenschaft innovative energieforschung ist die Basis für eine kann die größe der Aufgabe dokumentiert wer- wirtschaftliche, nachhaltige und sozialverträgli- den – so wie es hier geschehen ist –, die poli- che energieversorgung. sie muss langfristig und tik gewichtet diese dann in relation zu anderen nachhaltig konzipiert sein und den schwer vor- öffentlichen Aufgaben und nimmt entsprechende hersehbaren zukünftigen Anforderungen von poli- Weichenstellungen vor. hier scheint den Akade- tik, Wirtschaft und gesellschaft gerecht werden. mien eine Neubewertung erforderlich. hierbei müssen die zeiträume, in denen sich eine erwünschte Veränderung der energielandschaft Die politik muss die forschung mit entschieden- einstellen kann, bei allem maßnahmen mit anti- heit darin unterstützen, neue Wege zu gehen, um zipiert werden. Die erforderliche Vorsorge in der der gesellschaft eine nachhaltige und co2-arme energiepolitik ist dabei auf forschungsleistungen energiezukunft zu ermöglichen. Um die forschung aus Wirtschaft, Universitäten und außeruniversi- aus den Dilemmata der energiepolitik zwischen tären forschungseinrichtungen angewiesen. Dies kurzfristiger erfolgsorientierung und langfristig bedingt eine enge zusammenarbeit zwischen öf- orientierter zukunftsvorsorge zu befreien, müssen fentlich und privat finanzierter energieforschung Akteure in forschung und politik noch besser zu- als Kernbestandteil gemeinsamer zukunftsvorsor- sammenarbeiten. ge. Da die Aufgabe langfristig ist und nur durch fortwährende wissenschaftliche Arbeit bewältigt Die struktur der energieforschung in Deutschland werden kann, muss auch die förderung hohe ist trotz einer reihe von neuen Ansätzen für eine Kontinuität aufweisen. vernetzte forschungslandschaft sowie bundes- weiten programmen für interdisziplinäre energie- Der politische stellenwert der energieforschung forschung immer noch stark fragmentiert. Die sollte der Bedeutung entsprechen, den die struk- Vielfalt der international anerkannten disziplinären tur unseres zukünftigen energiesystems für die forschung stellt ohne frage ein großes potenzial zukunft Deutschlands und auch der Welt hat. dar: Die oecD-patentdatenbank sieht Deutsch- mangelnde Vorsorge in diesem Bereich kann fa- land im Bereich der energietechnik erneuerbarer tale folgen für künftige generationen nach sich energien im Jahr 2008 in einer spitzenposition. ziehen, die Lösung der energiefrage ist eine Allerdings arbeiten die einzelnen forschungsbe- existentielle Aufgabe unserer gesellschaften. ein reiche und -einrichtungen weitgehend unabhängig solch hoher stellenwert muss konsequenterwei- von einander. Der fachübergreifende Austausch ist se auch in einer angemessenen ressourcen- zu wenig ausgeprägt. Durch mangelnde Koordi- ausstattung sowie effektiven Koordinations- nation kommt es zu ineffektiver Doppelforschung, und abstimmungsinstrumenten zum Ausdruck und synergien bleiben ungenutzt. Die für die zukommen. sammenarbeit zwischen technisch-naturwissenschaftlicher und wirtschafts-, rechts- geistes- und Die in den vorigen Kapiteln dargestellten erforder- gesellschaftswissenschaftlicher energieforschung nisse, die No regret-maßnahmen und weitere notwendige Vernetzung ist kaum entwickelt. Das forschungsaktivitäten, wie sie in den modulen liegt zum einen an der starken fragmentierung und den Querschnittsthemen formuliert sind, be- der verschiedenen sektoren der universitären und 52

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND lEItlInIEn v der außeruniversitären forschung. zum anderen wird derzeit in den UsA mit dem energy frontier ist es auf die traditionell disziplinär ausgerichtete research center (efrc) realisiert. hochschulstruktur zurückzuführen, in der fakul- tätsübergreifende forschung zwar verbal gefor- ppp-modelle (public-private partnerships) für dert, aber in der praxis zu wenig umgesetzt wird. technologiebezogene, paritätisch vom staat Auch hat die forschung immer noch einen vor- und von der Privatwirtschaft finanzierte For- wiegend nationalen und, wenn international, stark schungsverbünde könnten einen rahmen da- auf europa ausgerichteten fokus. Der Anschluss für bereitstellen, neue energietechnologien unter an die internationale forschung und Technolo- praxisbedingungen auf einer wissenschaftlichen gieentwicklung muss daher verbessert werden, Basis zu testen und zu einer wirtschaftlich arbei- besonders im hinblick auf Länder wie russland, tenden pilotanlage weiter zu entwickeln. Beispiele china oder indien, von denen eine globale Lösung für mögliche projekte sind Verbünde für die for- der energiefrage entscheidend abhängen wird. schung zu off-shore Windanlagen oder ccs-pi- lotanlagen, vergleichbar mit dem energy Techno- Die Kooperation zwischen universitärer bzw. außer- logies institute (eTi) in großbritannien. universitärer forschung und industrieforschung muss verbessert werden. energieforschung sollte Um eine kontinuierliche, interdisziplinäre und sys- zudem stärker an internationalen gesichtspunk- temwissenschaftliche Arbeit in der energiefor- ten orientiert und grenzüberschreitend organisiert schung zu gewährleisten, ist in Deutschland min- sein. selbst für die europäische energieforschung destens ein großes Energieforschungszentrum gibt es heute in Deutschland keinen zentralen An- erforderlich. ein solches zentrum sollte nicht neu sprechpartner. Die Bundesrepublik Deutschland geschaffen werden, sondern würde idealerweise benötigt dringend ein gremium, das die organi- aus den bestehenden strukturen der deutschen satorische Bündelung der energieforschung in forschungslandschaft entwickelt, grundsätz- Deutschland koordiniert und institutionelle struk- lich bieten sich dazu ein oder mehrere zentren turen für eine integrative, grenzüberschreitende der helmholtz-gemeinschaft an. in einem sol- energieforschung schafft. chen zentrum sollten die Leitwissenschaften der energieforschung, von den Naturwissenschaften Handlungsempfehlungen und Technikwissenschaften bis hin zu den Wirt- schafts-, geistes-, rechts- und sozialwissen- Die einrichtung von energiebezogenen Kompe- schaften vertreten sein. Die jeweiligen Abteilungen tenzzentren wird empfohlen. solche Kompetenz- müssen auf hohem Niveau forschung an relevan- zentren sollten aus einem Netzwerk von thema- ten einzelthemen vorantreiben. organisation und tisch zusammenarbeitenden forschungsgruppen Leitung müssen gewährleisten, dass der system- verschiedener Universitäten und außeruniversitä- aspekt eine vorrangige rolle spielt. rer einrichtungen, sowie potenziellen Anwendern (etwa politik, Verbände, industrie) bestehen. Da- Die finanzierung muss langfristig und zu einem bei können sowohl technisch-naturwissenschaft- erheblichen Teil über institutionelle förderung ge- liche wie wirtschafts- und gesellschaftswissen- sichert sein. geeignete methoden der Qualitäts- schaftliche fragestellungen behandelt werden. sicherung gewährleisten, dass die einzelnen Ab- Vorrangig geht es aber um die Verknüpfung aller teilungen innovative Themen bearbeiten und die Disziplinen, die zum Verständnis und zur Lösung zusammenarbeit der Disziplinen lebendig bleibt. eines energieproblems benötigt werden. Die ein- idealerweise sollten in einer solchen organisa- zelnen Arbeitsgruppen können auf mehrere, ört- tion, in Kooperation mit Universitäten, auch stu- lich getrennte institutionen verteilt sein, die Kom- denten und Doktoranden ausgebildet werden. petenzzentren sollten aber auf eine Dauer von eine Verbindung von einem forschungszentrum deutlich mehr als fünf Jahren angelegt sein, um mit exzellenzzentren der Universitäten bietet sich stabile strukturen zu schaffen und die Kontinuität an. praxisrelevante fragestellungen gehören zu der Arbeit zu gewährleisten. ein ähnliches modell den Kernaufgaben eines solchen zentrums. Dies 53

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND v lEItlInIEn könnte gefördert werden durch temporäre ge- Dabei ist es unerlässlich, vor allem die systemi- meinsame strukturen mit Unternehmen, z.B. in sche perspektive zu fördern, weil nur so for- gemeinsam finanzierten „instituten auf zeit“ etwa schung zu langfristig wirksamen fortschritten in für zehn Jahre. ein energieforschungszentrum der sicherstellung unserer zukünftigen energie- müsste hinsichtlich der finanziellen Ausstattung versorgung führen wird. Dies sollte aber nicht da- beispielsweise in der Lage sein, ein Versuchs- hingehend missverstanden werden, dass bereits Windenergiefeld oder eine pilotanlage für eine jedes einzelne projekt in interdisziplinärer Koope- neuartige form der energiespeicherung zu betrei- ration erfolgen muss. Die entwicklung eines neuen ben, oder eine ccs-Anlage aufzubauen. Das pro- elektrodenmaterials für ein Batteriesystem etwa fil eines solchen zentrums müsste an seine rolle bleibt letztlich eine naturwissenschaftliche frage- als energieforschungszentrum angepasst wer- stellung. ebenso ist die frage der Wirksamkeit den. es muss aber sichergestellt sein, dass die eines ökonomischen Anreizes im Wesentlichen Kosten für ein solches zentrum nicht zu Lasten eine Aufgabe der Wirtschafts- und gesellschafts- der forschungsetats der Universitäten und außer- wissenschaften. Doch erst, wenn das Wissen der universitären forschungsinstitutionen gehen. unterschiedlichen fächer als integrative einheit gesehen und in den einzelnen forschungsleistungen Bund und Länder können neben den genannten aufeinander bezogen wird, haben wir die chance, zentren inneruniversitäre Forschungsverbünde den herausforderungen der künftigen energiever- fördern. solche Verbünde sind auf mindestens sorgung angemessen zu begegnen. für das oben drei Jahre angelegte zweckbündnisse zwischen genannte Beispiel des Batteriesystems bedeutet mindestens drei fachbereichen, fakultäten oder dies, dass es nur dann sinnvoll ist, das elektro- entsprechender einheiten innerhalb einer Univer- denmaterial für Anwendungen in einem energie- sität (modell der polyprojekte an der eTh zürich). system zu entwickeln, wenn die benötigten roh- Dabei geht es nicht unbedingt um Vollständigkeit stoffe in genügend großer menge verfügbar sind, bei einer problembearbeitung, vielmehr um die das material auf der ebene der systemintegration konkrete Kooperation zwischen hochschullehrern in der Batterie eingesetzt werden und der Typ Bat- unterschiedlicher Disziplinen innerhalb einer Uni- terie, für den es geeignet ist, sinnvoll in ein ener- versität. ziele sind zum einen die Verbesserung giesystem integriert werden kann. der interdisziplinären zusammenarbeit und zum anderen die einrichtung eines fachübergreifenden im einzelnen wird empfohlen: forschungsteams, das sich nach Abschluss des projektes weitere Drittmittel erschließen kann. Langfristig ausgerichtete Koordination der FuE Aktivitäten, eine Energieforschungs Empfehlungen für die staatliche politik aus einem Guss Forschungsförderung Derzeit wird die energieforschung von sechs Bun- Den eingangs dargestellten Anforderungen an des- und zahlreichen Landesministerien sowie von eine innovative energiepolitik sollte auch in der Dfg, VW-stiftung und privaten stiftungen geför- staatlichen forschungsförderung rechnung ge- dert, ohne dass eine ausreichende Abstimmung tragen werden. Die Art und Weise, in der ener- oder gar eine gemeinsame Koordination stattfin- gie umgewandelt und genutzt wird, grundlegend det. eine möglichkeit zur erhöhung der Kohärenz zu verändern, erfordert zusätzliche forschungs- wäre ein modell, in dem die fue-mittel der ver- anstrengungen über unter Umständen mehrere schiedenen ressorts von einem gemeinsamen Jahrzehnte mit großen investitionen in die grund- lenkungsausschuss unter Beteiligung von allen lagenforschung. es wird dabei empfohlen, nicht sechs ressorts und hochrangigen Vertretern aus einfach die ressortgebundene forschung weiter Wissenschaft und Wirtschaft unter forschungs- auszubauen, sondern den Ausbau mit einer Koor- strategischen gesichtspunkten koordiniert wer- dinierung der fue-Aktivitäten der einzelnen res- den. (ein solches modell ist in Baden-Württemberg sorts zu verbinden. mit dem programm BW+ erfolgreich verwirklicht 54

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND lEItlInIEn v worden. Die gesamte ressortforschung im Be- träge bearbeiten zu lassen. Die zahl dieser Direkt- reich Umwelt wird gemeinsam in einem Len- vergaben sollte in der Tendenz eher abnehmen kungsgremium, in dem vier miniserien vertreten und durch innovative methoden der forschungs- sind, abgestimmt.). Alternativ könnten zumindest förderung, wie sie in diesem Abschnitt skizziert die bislang aufgefächerten zuständigkeiten des sind, ersetzt werden. Bundes künftig in einem ressort zusammenge- führt werden. Bis eine dieser optionen umgesetzt Auflage integrativer Förderprogramme ist, sollte zumindest ein mit richtlinienkompetenz ausgestatteter Koordinationskreis geschaffen wer- Thematische Ausschreibungen sollten je nach den. ein solcher Ausschuss könnte auch zu einem Thematik technische, naturwissenschaftliche und „Deutschen Energieforschungsrat“ ausgewei- sozialwissenschaftliche Aspekte umfassen und tet und aufgewertet werden, der nicht nur die auf integrative, interdisziplinäre forschung aus- genannte Aufgabe übernimmt, sondern auch die gerichtet sein. Dazu sollte die bereits heute breit internationale Vernetzung koordiniert und die Bun- gefächerte naturwissenschaftliche und technik- desregierung berät. zudem könnte er die notwen- wissenschaftliche forschungsförderung dahinge- dige Balance zwischen fokussierten projekten und hend ergänzt werden, dass die Wahrscheinlichkeit starker systemischer integration gewährleisten. einer Bewilligung steigt bzw. zusätzliche mittel bereitgestellt werden, wenn in kompetenter und pro- Überprüfung der öffentlichen FuEBudgets blemgerechter form wirtschafts-, sozialwissenschaftliche, rechts- oder geisteswissenschaftliche Die bisherige Allokation des Budgets für öffentli- fragestellungen in das projekt integriert werden. che fue sollte kritisch überprüft werden. Bessere Abstimmungen zwischen den einzelnen Bundes- Kapazitäten für die Nachwuchsförderung ministerien und zwischen Bundes- und Landesmi- nisterien erscheinen dringend geboten. Vor allem Die Ausbildung des wissenschaftlichen Nach- sind die in den No regret-maßnahmen und in der wuchses ist von essentieller Bedeutung für die Diskussion der module und Querschnittsthemen zukunft der energieforschung und für die inno- benannten Themen vorrangig zu bearbeiten. Dies vationskraft des standorts Deutschland. eine schließt ausdrücklich die förderung integrativer zukunftsorientierte systematische und langfristig Ansätze der sozial-, Wirtschafts-, rechts- und orientierte Nachwuchsförderung ist unerlässlich. geisteswissenschaften ein Der Transfer von Wissen in industrie, politik und Verwaltung kann nur durch „lebenslanges Lernen“ Angemessene Begutachtungs und in form von fortbildungen geschehen. sowohl bei Bewilligungsverfahren der Nachwuchsförderung als auch bei der post- graduierten Weiterbildung muss man allerdings Die Bewilligungsprozesse sind so weiter zu ent- große Defizite konstatieren. so gibt es nicht ge- wickeln, dass sie innovative, high risk – high re- nug Berufsmöglichkeiten in energieunternehmen ward forschung fördern. Die Begutachtungsver- für Absolventen aus der grundlagenforschung fahren sollten durch eine interdisziplinäre (bei nicht für erneuerbare energien, speicherung, innova- rein fachwissenschaftlichen fragestellungen) und tive Antriebssysteme oder effizienzorientierte inf- internationale zusammensetzung der gremien die rastruktur. ein anderes wichtiges Beispiel ist der wissenschaftliche Qualität der forschung sichern sehr relevante Kompetenzerhalt in der reaktorsi- und ihre internationale Ausrichtung stärken. cherheits- und endlagerungsforschung. Nur durch einen breit angelegten Aufbau von geeigneten Bündelung und Fokussierung strukturen lassen sich die „humanressourcen“ er- der Auftragsforschung halten und ausbauen, die für einen gelingenden übergang in ein post-fossiles energiesystem not- es wird weiterhin unerlässlich sein, forschungs- wendig sind. fragen der einzelnen ressorts durch gezielte Auf- 55

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND v lEItlInIEn Reformen in der Lehre als Basis der Ausbildung (inkl. der promotion) und ihre Attraktivität für studierende sollten dar- Die Notwendigkeit interdisziplinärer energie- in gestärkt werden – oft wird dies bereits durch forschung erfordert eine Umstrukturierung der offensivere Vermarktung des Themas energie, Lehre. Neue grundständige energie-spezifische sowohl als schwerpunkt des studiums als auch studiengänge sind aber wenig zweckmäßig, weil als forschungsthema, erreicht. Verbessert wer- sie auf Kosten der disziplinären grundlagenausbil- den sollte aber auch die zusammenarbeit in der dung gehen, kaum wirklich breit in allen fächern Doktorandenausbildung zwischen Universitäten der energieforschung ausbilden können und so und außeruniversitären forschungseinrichtungen die gefahr des Dilettantismus in sich bergen. An (einschließlich der industrieforschung). model- ausgewiesenen Universitäten sollten vielmehr Auf- le könnten international max-planck-research baustudiengänge eingerichtet werden, die fertigen oder helmholtz graduate schools sein, die pro- Naturwissenschaftlern und ingenieuren die gesell- motionsvorhaben thematisch verzahnen und eine schaftswissenschaftliche Aspekte und fertigen enge zusammenarbeit der promovierenden und sozial- und geisteswissenschaftlern die naturwis- ihrer Betreuer an verschiedenen einrichtungen senschaftlichen und technischen inhalte vermit- gewährleisten. teln. Darüber hinaus erscheint es angebracht, die bestehenden studiengänge daraufhin zu über- Praxisorientierte Fortbildungsangebote prüfen, ob nicht im grundstudium im sinne eines studium generale grundperspektiven der ande- Um den Wissens- und Kompetenztransfer im ren wissenschaftlichen Denkrichtungen vermittelt energiebereich zu stärken, sollte die Weiterbildung werden könnten, um die spätere zusammenarbeit in technisch-naturwissenschaftlichen Bereichen von interdisziplinär besetzten Arbeitsteams zu er- für entscheidungsträger in politik, Verwaltung und leichtern. Kooperationen mit der energiewirtschaft industrie zum standard werden. in den Weiterbil- könnten die Ausbildung praxisnäher machen. Die- dungsangeboten könnten Technik- und Naturwis- se Veränderungen können nur von den Universi- senschaften, Wirtschafts- und rechts-, sozial- täten initiiert und gemeinsam mit den Ländern und politikwissenschaften verknüpft werden. Der umgesetzt werden, der Bund kann aber über ge- erweiterte Blick von entscheidungsträgern könnte eignete Anreize diese entwicklung unterstützen. helfen, neue entwicklungen bei energiedienstleistungen, energieeffizienz und in der Umsetzung Postgraduale Weiterbildung der emissionsziele anzustoßen. Beispiele sind masterprogramme, sommerschulen und berufs- Die einrichtung von graduiertenkollegs zu ener- begleitende Aufbaukurse für entscheidungsträger giefragen sollte geprüft werden. Die Universitäten in politik, Wirtschaft und Verwaltung. 56

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND aUsBlIcK vI VI Ausblick Die vorstehende Darstellung identifiziert in kom- Die grundaussagen dieses Berichts ergeben primierter form wichtige forschungsfelder, die in sich aus den dargelegten fakten, Begründun- der energieforschung prioritär behandelt werden gen und umfassenden hintergrundinformationen. sollten, um die herausforderungen zu bewältigen, Allerdings sind nicht für alle Aussagen detaillierte die bei der unvermeidlichen Umstellung unseres Begründungszusammenhänge und die unterstüt- energiesystems auf Wirtschaft und gesellschaft zenden Daten angegeben – dies war im zeitraum zukommen. hierbei gibt es einige Themen, die zwischen Auftrag (herbst 2008) und fertigstellung in jedem falle bearbeitet werden müssen, unab- des Berichts (Juni 2009) nicht möglich. ein gro- hängig von politisch-gesellschaftlichen randbe- ßer Teil der Daten liegt aber vor. Die priorisierung dingungen. Bei anderen Themen gibt es gewisse bestimmter forschungsthemen ist in form aus- spielräume hinsichtlich der forschungsprioritä- führlicher Technologieberichte und handlungs- ten, abhängig von den Vorstellungen darüber, wie feldberichte, die von experten in ihren jeweiligen unser energiesystem gestaltet werden und auf feldern verfasst worden sind, durch detaillierte welchen energiequellen es primär beruhen soll. Begründungen gestützt. Da diese informationen von hohem Wert für Leser dieses Berichts sein Beide elemente zusammen vermitteln jeweils das könnten, ist geplant, bis mitte 2010 eine wesent- Bild einer bestimmten energiezukunft. energiepoli- lich umfangreichere und umfassendere studie zu tische entscheidungen haben typischerweise sehr erstellen. Diese wird in den Kernaussagen dem langfristige Auswirkungen – die Betriebsdauern vorliegenden Bericht entsprechen, aber stärker energietechnischer Anlagen übertreffen die Dauer ins Detail gehen und weitergehende Begründun- einer Legislaturperiode um das fünf- bis zehn- gen liefern. fache. Aus diesem grunde darf die forschung nicht auf nur eine solche energiezukunft verengt Die Autoren hoffen, dass die beiden studien zu- werden, sondern muss mehrere parallele hand- sammen eine fundierte Basis für die formulierung lungsoptionen für Politik und gesellschaft er- und strukturierung eines energieforschungspro- öffnen. Damit muss sie in Kontinuität auch solche gramms für die nächsten Jahre – vielleicht sogar richtungen verfolgen, die jeweils nicht im fokus Jahrzehnte – bilden. der politischen Diskussion liegen, aber für die zukunft bedeutsam sein könnten. 57

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND anhang Autoren und Mitwirkende für den Text dieses energieforschungskonzepts sind ausschließlich die Koordinatoren verantwortlich, die Akademien tragen die Aussagen des papiers. in den Akademien ist das Konzept durch vorher nicht in- volvierte Kollegen, die wertvolle weitere Anregungen gegeben haben, begutachtet worden. Die anderen im folgenden genannten personen und organisationen haben durch expertisen, stellungnahmen und Beratung die Koordinatoren unterstützt, nicht aber den gesamten Text gelesen und autorisiert. Die Autoren danken allen, die an der erstellung des Konzepts beteiligt waren, für ihre Unterstützung. Koordinatoren Prof. Dr. Frank Behrendt institut für energietechnik, TU Berlin Prof. Dr. Ortwin renn Abteilung für Technik- und Umweltsoziologie, Universität stuttgart Prof. Dr. Ferdi schüth max-planck-institut für Kohlenforschung, mülheim/ruhr Prof. Dr. Eberhard Umbach forschungszentrum Karlsruhe Mitarbeiter der Koordinatoren Dr. Florian ausfelder DechemA, frankfurt/main Dr. andreas Förster DechemA, frankfurt/main Dr. Justus lentsch BBAW, Berlin Dr. andreas möller acatech hauptstadtbüro, Berlin Dr. christoph schneider Bonn Dr. gisela Wachinger stuttgart Autoren von Beiträgen, Berichten zu Einzelthemen und Expertisen Prof. Dr.-Ing. Dieter ameling ThyssenKrupp steel Ag, oberhausen Dr. michael Bäcker zenergy power gmbh, rheinbach Prof. Dr. marc Oliver Bettzüge staatswissenschaftliches seminar, Universität zu Köln Prof. Dr. Frank Biermann institute for environmental studies, Vrije Universiteit Amsterdam Prof. Dr.-Ing. rainer Bitsch institut für energietechnik, BTU cottbus Prof. Dr. monika Böhm institut für Öffentliches recht, philipps-Universität marburg Dr. harald Böttner fraunhofer-institut für physikalische messtechnik ipm, freiburg Prof. Dr. gerhard Bohrmann fachbereich geowissenschaften, Universität Bremen Prof. Dr. alexander Bradshaw max-planck-institut für plasmaphysik, garching Dr. christian Draheim rWe innogy gmbh, essen Dr.-Ing. harald Drück forschungs- und Testzentrum für solaranlagen, Universität stuttgart Prof. Dr. Ottmar Edenhofer potsdam-institut für Klimafolgenforschung, potsdam Prof. Dr. rolf Emmermann Deutsches geoforschungszentrum potsdam 58

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND anhang Prof. Dr. georg Erdmann institut für energietechnik, TU Berlin Dr.-Ing. Peter Fritz forschungszentrum Karlsruhe Prof. Dr. horst geckeis institut für Nukleare entsorgung, forschungszentrum Karlsruhe Dr. michael geiger BAsf se, Ludwigshafen Prof. Juri grin max-planck-institut für chemische physik fester stoffe, Dresden Prof. Dr. armin grunwald institut für Technikfolgenabschätzung und systemanalyse, forschungszentrum Karlsruhe Dr. Uwe hermann corporate Technology, siemens Ag, erlangen Prof. Dr. lutz heuser sAp Ag, Walldorf Prof. Dr.-Ing. Bernd hillemeier institut für Bauingenieurwesen, TU Berlin Dr. horst hüners Deutsches zentrum für Luft- und raumfahrt, Köln Prof. Dr. reinhard hüttl Deutsches geoforschungszentrum, potsdam Prof. Dr. carlo Jäger potsdam-institut für Klimafolgenforschung, potsdam Prof. Dr. helmut Jungermann institut für psychologie und Arbeitswissenschaften, TU Berlin Prof. Dr.-Ing. alfons Kather institut für energietechnik, TU hamburg-harburg Prof. Dr. gernot Klepper institut für Weltwirtschaft, Kiel Dr.-Ing. Joachim Knebel institut für reaktorsicherheit, forschungszentrum Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. michael Kurrat institut für hochspannungstechnik, TU Braunschweig Prof. Dr. claus leggewie Kulturwissenschaftliches institut essen Prof. Dr. Karl leo institut für Angewandte physik, TU Dresden Prof. Dr. Franz makeschin institut für Bodenkunde und standortlehre, TU Dresden Prof. Dr. Dirk messner Deutsches institut für entwicklungspolitik, Bonn Dr. Bernhard milow Deutsches zentrum für Luft- und raumfahrt, Köln Dr. matthias müller-mienack Vattenfall europe Transmission gmbh, Berlin Prof. Dr. hans müller-steinhagen institut für Technische Thermodynamik, Deutsches zentrum für Luft und raumfahrt, stuttgart Prof. Dr. Julian nida-rümelin geschwister-scholl-institut für politische Wissenschaft, LmU münchen Prof. Dr. Kornelius nielsch institut für Angewandte physik, Universität hamburg Dr. zoltán nochta sAp research cec, Karlsruhe Dr. thai lai Pham sector healthcare and corporate Technology, siemens, erlangen Prof. Dr.-Ing. stefan Pischinger institut für Verbrennungskraftmaschinen, rWTh Aachen Prof. Dr. robert Pitz-Paal institut für Technische Thermodynamik, Deutsches zentrum für Luft- und raumfahrt, stuttgart Dr. Werner Prusseit TheVA Dünnschichttechnik gmbh, ismaning Prof. Dr. Joachim radkau fakultät für geschichtswissenschaft,philosophie und Theologie, Universität Bielefeld Prof. Dr. Bernd rech helmholtz-zentrum Berlin für materialien und energie Prof. Dr. Eckard rehbinder institut für Wirtschafts-, Umweltrecht und rechtsvergleichung, Universität frankfurt Prof. Dr.-Ing. christian rehtanz fakultät für elektrotechnik und informationstechnik, TU Dortmund 59

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND anhang Prof. Dr. lucia reisch copenhagen Business school, Kopenhagen Prof. Dr. horst rueter geothermische Vereinigung, geeste Dr. Bernd rumpf BAsf se, Ludwigshafen Prof. Dr. günter scheffknecht institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen, Universität stuttgart Dr. Kerstin schierle-arndt BAsf se, Ludwigshafen Prof. Dr. Eberhard schmidt-aßmann institut für Deutsches und europäisches Verwaltungsrecht, Universität heidelberg Prof. Dr. Jens-Peter schneider european Legal studies institute, Universität osnabrück Prof. Dr. hans-Werner schock helmholtz-zentrum Berlin für materialien und energie Prof. Dr. miranda schreurs forschungsstelle für Umweltpolitik, fU Berlin Prof. Dr. thomas schulenberg institut für Kern- und energietechnik, forschungszentrum Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. harald schwarz Lehrstuhl für energieverteilung und hochspannungstechnik, BTU cottbus Prof. Dr. arndt simon max-planck-institut für festkörperforschung, stuttgart Prof. Dr. martin strohrmann BAsf se, Ludwigshafen Dr. rainer tamme institut für Technische Thermodynamik, Deutsches zentrum für Luft- und raumfahrt, stuttgart Dr.-Ing. Walter tromm Nukleare sicherheitsforschung, forschungszentrum Karlsruhe Dr. christian Urbanke corporate Technology, siemens Ag, erlangen Prof. Dr.-Ing. Frank vogdt institut für Bauingenieurwesen, TU Berlin Prof. Dr.-Ing. alfred voß institut für energiewirtschaft und rationelle energieanwendung, Universität stuttgart Dr. Kurt Wagemann DechemA, frankfurt/main Prof. Dr.-Ing. harald Weber fakultät für informatik und elektrotechnik, Universität rostock Prof. Dr. Eicke Weber fraunhofer-institut für solare energiesysteme, freiburg Prof. Dr. Dieter Wegener industry & solutions, siemens Ag, erlangen Prof. Dr. carl christian von Weizsäcker max-planck-institut zur erforschung von gemeinschaftsgütern, Bonn Prof. Dr. lutz Wicke institut für Umweltmanagement, europäische Wirtschafts- hochschule, campus Berlin Prof. Dr. martin Winter institut für physikalische chemie, Universität münster Prof. Dr. michael zürn Wissenschaftszentrum Berlin für sozialforschung 60

KoNzepT für eiN iNTegrierTes eNergieforschUNgsprogrAmm für DeUTschLAND anhang Schriftliche Stellungnahmen im Rahmen der Konsultation Bundesverband Erneuerbare Energien gesellschaft für chemische technik und Biotechnologie Deutsche Bunsen-gesellschaft für Physikalische chemie Deutsche Physikalische gesellschaft Deutsche vereinigung des gas- und Wasserfaches Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung Forschungsverbund Erneuerbare Energien gesellschaft Deutscher chemiker verband der chemischen Industrie verein Deutscher Ingenieure verband Kommunaler Unternehmen 61

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Energieforschungskonzept

by metropolsolar on Oct 05, 2009

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