Studie: Energietechnologien 2050 (Technologienbericht)

Ziel

Ziel der vom deutschen Wirtschaftsministerium unterstützten Arbeit war die Unterstützung der Ausrichtung der nichtnuklearen Forschungspolitik der nächsten Jahre im Rahmen des deutschen Energieforschungsprogramms, wobei bestehende wie auch neue Themengebiete beachtet wurden.

Methode

Für vier unterschiedliche Szenarien („Moderat“, „Klimaschutz“, „Ressourcenverknappung“ und „Kernenergie“) wurden von einer breit aufgestellten ExpertInnenrunde die Kriterien Forschungsrisiken, Versorgungssicherheit, Vorlaufzeiten, Potentiale, Infrastrukturabhängigkeit, Kosteneffizienz, Reaktionsfähigkeit, Energieeffizienz, Umwelt- & Klimaschutz und Wertschöpfung der einzelnen Technologiefelder beurteilt und ausgewertet. Aus diesen Ergebnissen wurden Vorschläge für die weiteren Prioritäten im Energieforschungsprogramm abgeleitet.

Ergebnis

Generell konnte ein weitreichender Konsens der ExpertInnenrunde bei den meisten Technologiefeldern erzielt werden.

Bei den fossilen Energieträgern wurde erarbeitet, dass die zukünftige Energieforschung in Deutschland sich vor allem auf die Steigerung der Anlagenwirkungsgrade fokussieren sollte. Auch ein Ausbau von Kombi- und Hybridkraftwerken wurde als wichtiger Schritt benannt.

Im Bereich der erneuerbaren Energieträger wurden Empfehlungen für Windkraft, Photovoltaik, Solarthermie, Biogas und Geothermie abgegeben. Die Zielsetzung für die Forschungsaktivitäten innerhalb der Windkraft sollte sich auf Erkundungs- und Prognosetechniken, Anlagentechnik und Netzintegration jeweils inklusive Offshore-Anlagen beziehen. Im Bereich der Photovoltaik ist vor allem eine Wirkungsgrad- und Lebensdauersteigerung interessant, wobei neuartige Fertigungs- und Systemintegrationstechniken ebenso von großer Bedeutung sind. Neue Materialien, Anlagen im kleinen Leistungsbereich und weiterentwickelte Wärmespeicher zeigten innerhalb der Solarthermie besonders hohe Erwartungen. Für die intensive Biogasnutzung wurde aufgezeigt, dass mehr Verständnis für die Vergasung, Gasreinigung & -nutzung sowie für integrierte Konzepte geschaffen werden muss. Bei der Geothermie sollte der Forschungsfokus auf der Realisierung von unkonventionellen Kraftwerken liegen.

Bei den Energie- und Ressourceneffizienzthemen wurde eine weiterführende Nutzung von Recycling und Sekundärrohstoffen, ein vertiefter Leichtbau im Fahrzeug- und Maschinenbau, die stoffliche Nutzung von biogenen Rohstoffen in der chemischen Industrie und die Entwicklung von neuen Produktionsverfahren in der Eisen- & Stahl-, Zement- und Papierindustrie sowie im Bereich der Nichteisenmetalle vorgeschlagen. Ein hoher Forschungsbedarf wurde bei der Verstromung industrieller Abwärme festgestellt.

Im Gebäudebereich sollte zwischen Bautechnik, Technischer Gebäudeausstattung und Bauprozessen unterschieden werden. Ein wesentlicher Punkt hierbei ist, dass bislang nur sehr geringe Forschungsgelder in diesem Bereich ausgegeben wurden, da interdisziplinäre Forschung notwendig ist und somit die Zuordnung problematisch ist.

Energiespeicher und Stromnetze sollten in zukünftigen Forschungsprogrammen mehr Beachtung finden. Generell ist zu sagen, dass in allen Szenarien strombasierende Anwendungen bevorzugt werden, was zu höheren Ansprüchen und Belastungen an das elektrische Netz führt. Wesentliche Forschungsaktivitäten sollten also in den Bereichen Speicherkraftwerke, stationäre Speichersysteme im mittleren Leistungsbereich und Speichersysteme für mobile Anwendungen getätigt werden. Die höchste Priorität wird der Erforschung von zukünftigen Energieverteilungsnetzen zugesprochen, wobei sowohl Regelungs- als auch Infrastrukturproblematiken in Angriff genommen werden müssen.

Stark szenarioabhängig haben sich die CCS (Carbon Capture and Storage) Systeme und die Wasserstoffnutzung erwiesen. Beide zeigten im Klimaschutzszenario einen starken Einfluss, wobei Wasserstoff im Ressourcenverknappungsszenario ein wichtiger Energieträger war.

Autoren

Wietschel, Martin et al., 2010: Energietechnologien 2050 – Schwerpunkte für Forschung und Entwicklung. Frauenhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe.

Quelle

Im Volltext der Studie finden sich detaillierte Beschreibungen zur methodischen Vorgangsweise, den angenommenen Szenarien und in einzelnen Abschnitten die erarbeiteten Ergebnisse für Energieerzeugung, -speicherung und -verteilung sowie Energieeffizienz in Industrie und Gebäuden.