Würzburg: Im Herbst wird das neue 7. Energieforschungsprogramm (EFP) der Bundesregierung verabschiedet. Das Leitprojekt "Trends und Perspektiven der Energieforschung", Teilvorhaben: "Technologien für die Energiewende" - kurz TF_Energiewende - liefert eine wesentliche wissenschaftliche Basis für die Entwicklung des Programms. Das Projekt führte das Wuppertal Institut federführend mit 12 weiteren renommierten Forschungseinrichtungen durch, darunter auch das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern). Insbesondere war das ZAE Bayern für die Bearbeitung des Technologiefeldes "Energie- und res-sourceneffiziente Gebäude" verantwortlich. Nun liegen die Ergebnisse öffentlich zugänglich vor: Sie geben einen umfassenden Überblick zum Innovations- und Marktpotenzial der einzel-nen Energietechnologien, bewerten Chancen und Risiken sowie den möglichen Beitrag zur Umsetzung der Energiewende und zeigen den Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Zwei umfangreiche Bände mit 31 einzelnen Technologieberichten, ein zusammenfassender Bericht sowie ein Methodikband wurden jetzt offiziell an den parlamentarischen Staatssekretär Thomas Bareiß des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) überreicht.

Technologische Innovationen sind ein Schlüssel für den Erfolg der Energiewende. Nachhaltige Energietechnologien zu erforschen und zur Marktreife zu entwickeln ist das Ziel der Energieforschung. Nur durch beständige Forschung und Entwicklung neuer Technologien ist es möglich, kontinuierlich eine höhere Energieeffizienz im Energiesystem zu erreichen, erneuerbare Energien noch stärker nutzen zu können, die Systemstabilität aufrechtzuerhalten und zugleich die Kosten zu senken. Energieforschung kann zudem einen wichtigen Beitrag dafür leisten, die Marktposition der deutschen Wirtschaft auf dem Weltmarkt zu festigen. Das Energieforschungsprogramm der Bundesregierung, das gerade überarbeitet wird, bildet hierfür den zentralen Rahmen.

Das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. hat im Rahmen des Leitprojekts "Trends und Perspektiven der Energieforschung", Teilvorhaben: "Technologien für die Energiewende" - kurz TF_Energiewende - Forschungs- und Entwicklungsempfehlungen für das Technologiefeld "Energie- undressourceneffiziente Gebäude" erarbeitet und hierzu eine detaillierte multikriterielle Bewertung dieses Technologiefeldes vorgenommen. "Für uns war die Mitarbeit an diesem zeitlich und inhaltlich sehr ambitionierten Projekt eine Herausforderung und eine Bestätigung unserer Kompetenz im Gebäudebereich, welches im Übrigen auch eines unserer forschungsstrategischen Entwicklungsfelder darstellt", so Prof. Dr. Vladimir Dyakonov, Wissenschaftlicher Leiter und Vorstand am ZAE Bayern. Federführend für das Gesamtprojekt war das Wuppertal Institut. Zu den Verbundpartnern gehören das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI und das Institut für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsysteme (IZES) und weitere neun renommierte wissenschaftliche Institute, die ihrerseits Technologieschwerpunkte bearbeiteten. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) förderte das strategische Leitprojekt von August 2016 bis April 2018 mit rund 1,3 Millionen Euro.

Detaillierte Bewertung von Energietechnologien

Ein zentrales Ergebnis des Projekts sind 31 Technologieberichte, die auf insgesamt über 1.700 Seiten den aktuellen Wissensstand zusammenfassen. Jeder einzelne Bericht gibt einen Überblick über zentrale Technologien, die für die Energiewende derzeit und künftig einen relevanten Beitrag leisten können. Innerhalb von "TF_Energiewende" führte das Konsortium eine umfassende Bewertung des Potenzials von Energietechnologien durch. Diese beinhaltet unter anderem das Innovations- und Marktpotenzial einzelner Energietechnologien sowie die damit verbundenen Chancen und Risiken. "Mit dem Projekt liegt eine umfassende Wissensbasis vor, die eine Einschätzung über die große Bandbreite der heute in der Diskussion befindlichen Energietechnologien ermöglicht. Sie zeigt auf, welchen Beitrag sie zur Umsetzung der Energiewende grundsätzlich leisten können und wo auch noch Technologielücken bestehen, die zukünftig geschlossen werden müssen", sagt Prof. Dr.-Ing. Manfred Fischedick, Vizepräsident des Wuppertal Instituts.

Die Technologieberichte geben dem BMWi konkrete Hinweise, die bei der Weiterentwicklung der Energieforschungspolitik und der Vorbereitung des 7. Energieforschungsprogramms (EFP) berücksichtigt werden können. Zusätzlich dienen sie der Wirtschaft als wichtige Grundlage - etwa für die Entscheidung über Entwicklungsschwerpunkte - und sollen Forschungseinrichtungen dabei helfen, Prioritäten bei Forschung und Entwicklung zu formulieren. Zudem unterstützt das neue Technologiekompendium die interessierte Fachöffentlichkeit bei der Meinungsbildung. Damit legen die Verbundpartner ein umfassendes und aktuelles Standardwerk vor. "Die Berichte dienen auch in den kommenden Jahren als umfassendes Nachschlagewerk mit vielfältigen Informationen zu 31 Technologiefeldern des Energiesektors", erläutert Dr. Peter Viebahn, stellvertretender Leiter der Abteilung Zukünftige Energie- und Mobilitätsstrukturen am Wuppertal Institut.

Begleitet wurden die Berichte durch eine Innovationslückenanalyse auf Grundlage aktueller sektorübergreifender Zielszenarien für Deutschland und die Welt. Mittels ihrer Hilfe zeigte das Konsortium auf, wo noch mögliche Forschungslücken bestehen, die sich durch bestehende Kompetenzen, oder aufgrund des erwarteten globalen Potenzials noch zu entwickelnden Kompetenzen, füllen lassen.

Die 31 Technologieberichte sind in folgende sechs Kategorien unterteilt:

• Erneuerbare Energien
Einzelberichte zu den Themen Bioenergie, Tiefengeothermie, Photovoltaik, solare Wärme und Kälte, solarthermische Kraftwerke, Windenergie mit Exkurs Meeresenergie und Umwelt-wärme

• Konventionelle Kraftwerke
Einzelberichte zu zentralen Großkraftwerken und dezentralen Kraftwerken (Brennstoffzellen sowie Motoren und Turbinen), CO2-Abscheidung und Lagerung (Carbon Capture and Storage, CCS) sowie CO2-Nutzung

• Infrastruktur
Einzelberichte zu den Themen Stromtransport und -verteilung, Wärmetransport und -vertei-lung, Energiespeicher (elektrisch, elektrochemisch sowie thermisch, thermochemisch, me-chanisch) sowie Nutzung von Erdgas- und Erdölinfrastrukturen und Raffinerien für strombasierte Brennstoffe

• Sektorenkopplung

Einzelberichte zu den Themen Power-to-Gas (Wasserstoff, Methanisierung chemisch-kataly-tisch sowie biologische Methanisierung), Power-to-Liquids/Power-to-Chemicals und Verfah-ren der CO2-Abtrennung aus Faulgasen und Umgebungsluft

• Energie- und ressourceneffiziente Gebäude
Ein Einzelbericht zu den Themen energieeffiziente Gebäude und Gebäudetechnik

• Energie- und Ressourceneffizienz in der Industrie
Einzelberichte zu den Themen energieeffiziente Prozesstechnologien, energieeffiziente Querschnittstechnologien, Technologien zur Abwärmenutzung sowie Low-Carbon- und ressourceneffiziente Industrie

Die Berichte beinhalten zusätzlich eine übergreifende Kategorie mit integrativen Aspekten, die energiewirtschaftliche Themen der Elektromobilität in zwei Einzelbänden für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge sowie Hybrid-Oberleitungs-Lkw, Fragen der Digitalisierung, Informations- und Kommunikati-onstechnologien sowie Entwicklungen im Bereich der Systemintegration, -innovation und -transformation thematisieren.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fassten die für die Bewertung genutzten Kriterien in einem gesonderten Bericht zusammen. Ein separater Politikbericht enthält vierseitige Zusammenfassungen zu jedem Technologiebericht sowie eine Kurzdarstellung der Bewertungsmethodik.

Beispiele des Forschungsbedarfs im Gebäudesektor

Die Realisierung eines energieeffizienten Gebäudebestands ist für die Erreichung der in Deutschland gesetzten energie- und klimapolitischen Ziele ein wesentlicher Baustein. Auf diesen Sektor ent-fallen rund 40 % des Endenergiebedarfs und ein Drittel aller CO2-Emissionen. Bis 2050 könnten hier 60 % des Endenergiebedarfs eingespart werden. Einsparpotentiale lassen sich durch innovative Ansätze im Bereich der Gebäudehülle, Bautechnik, Gebäudesystemtechnik, Planung und im Gebäudebetrieb erschließen. Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht z.B. in der Gebäudehülle im Be-reich der Hochleistungsdämmstoffe bei preisgünstigen, ökologischen sowie schlanken Dämmmateri-alien mit hohem Anwendungspotential in der Altbausanierung oder bei der Entwicklung effizienter und architekturverträglicher gebäudeintegrierter Photovoltaiklösungen. Im Bereich der Gebäudetechnik stellt die Gebäudeautomation und thermische wie elektrische Speicher Schlüsseltechnologien dar, um die Netzdienlichkeit von Gebäuden zu optimieren. Ebenso sind innovative Lösungen aus dem Bereich der Digitalisierung für eine effiziente Planung und den Betrieb von Gebäuden notwendig. "Letztlich sind die betrachteten Technologien im Gebäudebereich ganzheitlich zu betrachten, um Synergieeffekte maximal zu erschließen.", so Dr.Hans-Peter Ebert, Leiter des Bereichs Energieeffizienz am ZAE Bayern, und fügt hinzu: "Bei all diesen technischen Überlegungen ist es wichtig sich zu erinnern, dass Gebäude letztlich für den Menschen geplant und gebaut werden. Die Miteinbeziehung der Nutzer ist essentiell, damit Innovationen akzeptiert werden und sich so auf dem Markt durchsetzen können".

Konsultationsprozess für das 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung
Das Teilvorhaben "Technologien für die Energiewende" des Leitprojekts unterstützte zusammen mit einem weiteren Teilvorhaben namens "Handlungsempfehlungen für die Energieforschungspolitik", kurz EnFo-2030, unter der Leitung der TU München, den öffentlichen Konsultationsprozess, den das BMWi als federführendes Ministerium der Bundesregierung für die Erarbeitung des 7. EFP bis Ende Januar 2018 durchführte. Der Prozess, der von der Energiewende-Plattform "Forschung und Innovation" des BMWi begleitet wurde, setzt sich aus Empfehlungen der Forschungsnetzwerke Energie, Onlineumfragen sowie Stellungnahmen von Bundesländern, Verbänden, Unternehmen und Wissenschaftseinrichtungen zusammen. In sieben technologiespezifischen Forschungsnetzwerken - Energiewendebauen, Systemanalyse, Stromnetze, Erneuerbare Energien, Energie in Industrie und Gewerbe, Flexible Energieumwandlung und Bioenergie -, die das BMWi ab 2015 sukzessive initiiert hat, sowie im Rahmen des Statusseminars Brennstoffzelle, haben sich Arbeitsgruppen mit den ener-giepolitischen und energietechnischen Herausforderungen sowie dem daraus abzuleitenden Forschungsbedarf beschäftigt.

Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern)
Als eine der führenden Einrichtungen auf dem Gebiet der angewandten Energieforschung verbindet das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) exzellente Forschung mit einer schnellen Umsetzung der Resultate in die wirtschaftliche Praxis. Die Hauptforschungsschwerpunkte des ZAE Bayern liegen in den Bereichen "verstärkter Einsatz von Erneuerbaren Energien" und "Steigerung der Energieeffizienz". Ein besonderes Merkmal des ZAE Bayern ist die wissen-schaftliche Tiefe, von den Grundlagen bis hin zur Anwendung, mit denen die Kernthemen der Forschung und Entwicklung bearbeitet werden. Das ZAE Bayern entwickelt energiesparende Konzepte, Techniken und Anlagen, erforscht Energiespeichertechnologien und erschließt regenerative Energie-quellen. So befasst sich das ZAE Bayern an seinen Standorten unter anderem mit thermischen und elektrochemischen Energiespeichern, energieoptimierten Gebäuden und Stadtquartieren, energieef-fizienten Prozessen, Photovoltaik, Solarthermie, Geothermie, Thermophysik, Nanomaterialien, Smart Grids und Energiesystemen. In seiner Forschungsausrichtung verknüpft es in einem interdisziplinären Ansatz Materialforschung, Komponentenentwicklung und Systemoptimierung. Hierzu bietet das ZAE Bayern seinen Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft ein breites Leistungsspektrum an, das sich von messtechnischen Dienstleistungen bis hin zu komplexen Forschungs- und Entwicklungsprojekten erstreckt. Das ZAE Bayern wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Energie und Technologie gefördert.

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