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Wege für Politik und Wirtschaft

Energietechnologien 2050

Welche Schwerpunkte in der Energieforschung sollen gesetzt werden, um den zukünftigen Herausforderungen des Klimawandels und der Ressourcenverknappung zu begegnen? Welche Energietechnologien der Zukunft sind im Bereich der fossil basierten Energieumwandlung, der erneuerbaren und der rationellen Energienutzung besonders zielführend?

Vor dem Hintergrund dieser Fragen untersucht das Forschungsprojekt Energietechnologien 2050 Entwicklungspotenziale und Nutzungsoptionen innovativer Energietechnologien.

Einsatz von Szenariotechniken

Hierzu wurden mehr als 350 Energieexperten befragt, um die kurz- und mittelfristigen Entwicklungsziele für die relevanten Energietechnologien zu formulieren. Unter der Leitung des Fraunhofer ISI untersucht das Forschungskonsortium aus Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen mit Hilfe von Szenariotechniken und Technologiecharakterisierung die Entwicklungshemmnisse, wirtschaftliche Herausforderungen und sozio-ökonomische Aspekte. In einem abschließenden Forum wurden die Studienergebnisse und sechs Handlungsempfehlungen jetzt auf einer Fachkonferenz des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) in Berlin vorgestellt.

Zentrale Zukunftsfragen

Investitionen in zukünftige Energieversorgung für Wirtschaft und Politik sind mit langen Vorlaufzeiten sowie mit hohen technischen und ökonomischen Risiken verbunden. Deshalb sind wissenschaftlich fundierte Antworten auf diese zentralen Zukunftsfragen von herausragender Bedeutung für Wirtschaft und Politik. Im Auftrag des BWMi entwickelt deshalb ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen Zukunftsszenarien, die Perspektiven für Entscheidungen über die Schwerpunkte der Technologiefelder sowie der Energieforschungspolitik in der Bundesrepublik aufzeigen sollen.

Schwerpunkte der öffentlichen Forschungs- und Entwicklungspolitik

Im Zentrum steht die Fragestellung, welche Schwerpunkte bei der öffentlichen Forschungs- und Entwicklungspolitik gesetzt werden, um die Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit, den Umwelt- und Klimaschutz sowie die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft zu sichern. Hierzu wurden seit Sommer 2008 in bilateralen Fachgesprächen und Workshops mit mehr als 350 Energieexperten Fragen zur Energieversorgung der Zukunft erörtert. Inhaltliche Schwerpunkte waren Themenbereiche wie Energieeffizienz in der Industrie, Gewerbe-Handel-Dienstleistungen und Haushalte, erneuerbare Energien, Energiespeicher, fossile Energieumwandlung, Stromnetze, Wasserstoff, stationäre Brennstoffzelle und die Methanolwirtschaft.

Energiepolitische Ziele

Weil die Rolle von Technologien und Technologiefeldern nur im Zusammenhang mit energiepolitischen Zielen wie den Klimaschutzzielen der Bundesregierung und externen Entwicklungen wie den Preisen für Primärenergie wie Kohle, Öl, Gas und eingeordnet werden kann, formulieren die Forscher verschiedene Szenarien, um mögliche Entwicklungen in komplexen sozi-ökonomische Systemen zu veranschaulichen, die eine mögliche Bandbreite an Entwicklungen wiedergeben, ohne allerdings Aussagen über deren Eintrittswahrscheinlichkeiten zu treffen. Dabei werden einem Szenario , das sich an die heutigen politischen Beschlüsse orientiert, zwei alternative Szenarien gegenübergestellt.

Das erste Szenario wird als moderates Szenario bezeichnet und orientiert sich an dem 20 Prozent Ziel der Europäischen Union bis zum Jahr 2020 die Treibhausgasemissionen um 20% zu senken und die Energieeffizienz um 20 Prozent zu verbessern. Diesem Szenario werden zwei "extreme" Welten gegenübergestellt: Im so genannten Klimaschutzszenario wird von Klimazielen ausgegangen, die eine Minderung des CO2-Ausstoßes um 80% im Jahr 2050, 50% bis 2030 vorsehen (2-Grad Zielsetzung des Intergovernmental Panel on Climate Change). Im Ressourcenszenario werden schnelle und deutlich Verknappung der fossilen Energieträger Öl, Gas und später auch Steinkohle angenommen, was sich primär in hohen Preisen widerspiegelt. Wichtige bisherige Studienergebnisse des Konsortiums sind sechs Handlungsempfehlungen:

  • Strombasierte Anwendungen werden in ihrer Relevanz noch an Bedeutung gewinnen, getrieben unter anderem durch die Elektromobilität oder strombasierte Technologien zur Klimatisierung oder Wärmeversorgung.
  • Den Themenfeldern der Energiespeicher und Stromnetze sollte künftig mehr Bedeutung zugemessen werden. Ursachen für die wachsende Bedeutung liegen zum einen beim Ausbau erneuerbarer Energien und der damit verbundenen Erhöhung der fluktuierenden Energieeinspeisung. Zum anderen erfordert die Einbindung von zunehmend dezentralen und vorhandenen zentralen Versorgungsstrukturen und von einem wachsenden Energiebedarf eine Modernisierung der Versorgungsinfrastruktur, insbesondere hinsichtlich eines Ausbaus und einer weitreichenden Flexibilisierung.
  • Den Themen innerhalb der erneuerbaren Energien und der rationellen Energienutzung in Industrie und Haushalten wird eine hohe Relevanz zugesprochen, um dem Klimawandel und der Ressourcenverknappung effektiv begegnen zu können. Die F&E-Schwerpunktthemen bei den erneuerbaren Energien sollten relativ breit aufgestellt werden, mit besonderer Betonung auf Windkraft (Off-shore), Photovoltaik, solare Wärme und Biogasnutzung. Bei Schwerpunktthemen in den Sektoren Industrie liegt die Fokussierung bei der Ressourceneffizienz, wie etwa durch Leichtbau für den Verkehr, Recycling energieintensiver Materialien wie Stahl oder Aluminium, der Entwicklung neuer Produktionsprozesse in der energieintensiven Prozessindustrie und den Querschnittstechnologien, wie beispielsweise den Wirkungsgradsteigerungen bei Elektromotoren. Bei Gebäuden sollten die Themen Bautechnik (multifunktionale Gebäudehülle), technische Gebäudeausrüstung, unter anderem durch Wärme- und Kälteversorgung, Licht, Bauprozesse (Planung und Betriebsführung) im Fokus einer öffentlichen F&E-Politik stehen.
  • Weiterentwicklungen bei den Technologien auf Basis der fossilen Energieträgern mit Fokus auf Wirkungsgradsteigerungen sind notwendig. Neue Materialentwicklungen sind hierbei von größter Bedeutung. Um eine weitergehende Reduzierung der Treibhausgase erreichen zu können, kommt der CO2-Speicherung und -abscheidung eine Schlüsselrolle zu.
  • F&E-Schwerpunktthemen bei den Energiespeichern und -netzen sollten im mittelfristigen Bereich bei Druckluftspeicherung und langfristig in der Wasserstoffspeicherung für sehr große Energiemengen, sowie in dezentralen Batteriespeichern und thermischen Speichern liegen. „Active Grids“, auch intelligente Netze genannt, und neue Systemen für die Schaffung eines europäischen Verbundnetzes und bessere Integration erneuerbarer Energien sollten eine wichtige Rolle innerhalb der Netzthemen einnehmen.
  • Das Thema Wasserstofferzeugung und -transport wird eine sehr hohe Relevanz in den Szenariowelten der Ressourcenverknappung und des ambitionierten Klimaschutzes haben, sofern der Verkehrssektor relevant zu Klimaschutzzielen beitragen soll. Die CO2-arme oder freie Wasserstoffproduktion, Wind-Wasserstoff-Systeme und effiziente Elektrolyseure sind hier wichtige Forschungsthemen.

(Redaktion)


 


 

Energietechnologien 2050
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
Energieforschu

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