ForschungsVerbund Erneuerbare Energien

Richtig eingesetzt kann Digitalisierung die Energiewende beschleunigen und sie effizienter und kostengünstiger gestalten. Im Themenheft 2018 zeigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wie die Informations- und Kommunikationstechnologien den Transformationsprozess unterstützen können, um die Zielrichtungen Ökologie, Ökonomie und soziale Nachhaltigkeit gleichgewichtig umzusetzen.

Die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende braucht eine Vielzahl von Technologien, die unterschiedliche Aufgaben im Energiesystem lösen. Vorhandene Technologien müssen  – aufbauend auf den schon erreichten Fortschritten –  noch effizienter und kostengünstiger werden. Für einige Problemstellungen sind sogar völlig neue Lösungsansätze erforderlich. Der Umbau der Energiesysteme schafft dabei einen gewaltigen Zukunftsmarkt. Damit deutsche Unternehmen im Wettbewerb erfolgreich sind und ihre Potenziale ausschöpfen können, brauchen sie innovative Produkte. Forschung und Entwicklung liefern die Grundlagen für die benötigten Innovationen.
Der FVEE hat mit seiner Jahrestagung 2017 einen Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand und die Perspektiven in den für die Energiewende relevanten Technologiebereichen gegeben. Der vorliegende Tagungsband fasst die Ergebnisse der Konferenz zusammen.

Die FVEE-Jahrestagung 2016 untersucht, welche Optionen Forschung und Politik haben, die Energiewende zu einem Erfolg zu führen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, wie sich die Sektoren Strom, Wärme und Verkehr zu einem effizienten Gesamtsystem verknüpfen lassen, welche mittel- und langfristigen Flexibilisierungsoptionen verfügbar sind und welche Rolle Speicher und Netze dabei spielen.

Der Tagungsband zur FVEE-Jahrestagung 2015 zeigt wie die Energieforschung dazu beitragen kann, dass aus der Energiewende auch eine Wärmewende wird. Die Referent/innen analysieren die Treiber und Hemmnisse der Wärmewende, beleuchten die Entwicklungen der einzelnen Erzeugungs- und Effizienztechnologien und untersuchen das Zusammenspiel der verschiedenen Sektoren im Energiesystem.

Das Energiesystem durchläuft auf seinem Weg zu einer nachhaltigen Versorgung verschiedene Phasen und verändert sich dabei in seinen technischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Komponenten. Der jetzt erschienene Tagungsband analysiert die spezifischen Herausforderungen der jeweiligen Phasen und zeigt wie Forschung dazu beitragen kann, die Phasenübergänge proaktiv zu gestalten, um die notwendige Strom-, Wärme- und Mobilitätswende voranzutreiben.

In den bevorstehenden Phasen der Energiewende wird es darauf ankommen, die Komponenten des Energiesystems optimal aufeinander abzustimmen, um die energiepolitischen Ziele zu erreichen. Als Hauptkomponenten in einem auf erneuerbaren Energien und hoher Energieeffizienz basierenden System werden der Strom- und der Wärmesektor viel stärker zusammenwirken müssen als bislang. Daraus resultieren komplexe konzeptionelle und technologische Herausforderungen für die Weiterentwicklung des Energiesystems.

Die FVEE-Jahrestagung 2013 stellt die Interaktionen zwischen dem Strom- und dem Wärmesektor in den Mittelpunkt und beleuchtet deren Bedeutung für das Gesamtenergiesystem. Die Vorträge im Tagungsband präsentieren Analysen und Technologien der Forschungsinstitute für Wandlung, Speicherung, Transport und effiziente Nutzung von Strom und Wärme.

Die Zusammenarbeit von Forschung und Wirtschaft für erneuerbare Energien und Energieeffizienz ist eine Grundlage für die Realisierung der Energiewende: Forschung und Wirtschaft entwickeln gemeinsam wettbewerbsfähige Energietechnologien und Dienstleistungen, erschließen damit neue Märkte und stärken die Energietechnologieführerschaft Deutschlands.

Mit dem Boom der erneuerbaren Energien nimmt aber auch der weltweite Konkurrenzdruck zu, auf den die deutsche Wirtschaft mit Forschung und Entwicklung reagieren kann, z.B. mit Innovationsallianzen oder Kompetenzzentren, die eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und Industrie bilden. Die gemeinsam von Forschung und Wirtschaft erarbeiteten Lösungen für die Transformation des Energiesystems stehen daher im Fokus des Tagungsbandes.

2020 soll der Anteil der Erneuerbaren in Deutschland 18 % betragen, 2050 könnte er schon bei 100 % liegen. Dies ist nicht nur ein Quantitätszuwachs, sondern bedeutet einen vollständigen Umbau – eine Transformation – des gegenwärtigen Energiesystems in technischer, wirtschaftlicher, rechtlicher und sozialer Hinsicht. Ziel der Transformation ist eine nachhaltige Energieversorgung.

Zielgerichtete Forschung und Entwicklung sind entscheidend, damit die technologischen Konzepte für Erneuerbare so skalierbar werden, dass sie den Anforderungen eines nachhaltigen Gesamtsystems genügen und die Kosten für die Umstellung entlang eines volkswirtschaftlich tragfähigen Pfades darstellbar werden. Das erfordert zum einen den Ersatz von teuren und nur in  unzureichender Menge zur Verfügung stehenden Materialien, zum anderen neue konzeptionelle Ansätze und Innovationen in der Material-, Prozess- und Systemoptimierung, um die Effizienz der Energiebereitstellung zu erhöhen.

Der Band enthält:

• Vorträge zum zwanzigjährigen Jubiläum des ForschungsVerbundes
• Gemeinsame Ziele
• Meilensteine und Erfolge
• Portraits der Mitgliedsinstitute und deren Forschungsprofile

Im Zuge der Globalisierung der erneuerbaren Energien entstehen ganz neue Produktions- und Anbieterstrukturen. Die Zielländer der erneuerbaren Energien werden künftig sehr viel stärker als bisher eigene Industrien aufbauen. Sie profitieren dabei vielfach von deutschem Know-how, auf das sie aufsetzen können. Im zunehmenden internationalen Wettbewerb wird es für die deutsche Branche deshalb entscheidend sein, sich über die technische Leistungsfähigkeit zu differenzieren, um standortbedingte Nachteile wie das höhere Lohnniveau auszugleichen.
Der Tagungsband stellt die Herausforderungen und Handlungsmöglichkeiten für Wissenschaft, Unternehmen und Politik entlang der einzelnen Technologien vor.

This poster session shows a set of international technology partnerships for renewables:

A. Solar Building Design, B. Wind Energy & Ocean Energy, C. Concentrated Solar Technologies, D. Geothermal Plants & Biomass, E. Photovoltaics, F. Heating and Cooling, G. System Technology, H. Energy Storage, I. Mobility and Fuel Production, J. Fuel Cells, K. Capacity Building, L. Technological Impact Assessment

Entirely new production and supplier structures have emerged as part of the globalisation of renewable energies. In the future, the target countries for renewable energies will be establishing their own industries much more than has previously been the case. They will often be benefiting here from German expertise, which they can then build upon. In the growing international competitive environment, it will be crucial for the industry in Germany that it establishes an advantage based on engineering performance in order to compensate for location-specific disadvantages such as the higher wage level.

Diese Publikation ist als CD bestellbar (als gedrucktes Heft leider vergriffen).

Knapp 40% des gesamten Endenergieverbrauchs werden in Deutschland für die Konditionierung von Gebäuden –Heizen, Kühlen, Warmwasserbereiten, Kunstlicht, Lüftung– verbraucht. Mehr als ein Drittel des Endenergieverbrauchs entfällt auf Raumwärme und Warmwasserbereitung. Davon wird der überwiegende Anteil in privaten Haushalten verwendet: Dies ist ein Viertel der gesamten Endenergie in Deutschland!

在德国，终端能耗的近40% 被用于建筑物 的采暖、制冷、热水制备、人工照明和通风（图1）。三分之一以上的能耗被用来为房间供暖和制备热 水。其中又有一大部分是私人家庭消耗掉的，其 数量相当于德国总终端能耗的四分之一！

Diese Publikation ist als CD bestellbar (als gedrucktes Heft leider vergriffen).

Der Tagungsband  befasst sich mit Photovoltaik, Niedertemperatur-Solarthermie und solarthermischen Kraftwerken. Die Mitgliedsinstitute und ihre Industriepartner zeigen, wie durch verbesserte Produktionstechnologien dringend erforderliche Kostenreduktionen der solaren Energiesysteme erreicht werden.

Diese Publikation ist als CD bestellbar (als gedrucktes Heft leider vergriffen).

Energienutzung ist nachhaltig, wenn sie auf einer ausreichenden und dauerhaften Verfügbarkeit von geeigneten Energieressourcen basiert und zugleich die negativen Auswirkungen von Energiebereitstellung, -transport und –nutzung begrenzt. Der Entwicklungspfad hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung ist mit Herausforderungen an die Gesellschaft verbunden, die nur mit technischen und sozialen Innovationen zu bewältigen sind. Grundlegende Voraussetzung ist die Umsetzung neuer Energietechnologien aus dem Labor in die Marktreife, die sukzessive Verbesserung technischer Parameter, und die Ausschöpfung der Potenziale zur Kostenreduktion.

Anwendungsorientierte Forschung im Bereich der Photovoltaik muss in erster Linie auf eine drastische Kostenreduktion hinzielen. Wege dazu sind: geringerer Materialverbrauch, höherer Wirkungsgrad bei der Energiekonversion und die Realisierung innovativer Photovoltaikkonzepte mit hohem Kostensenkungspotenzial.

Forschung und Entwicklung muss dabei zum einen die Techniken optimieren, die derzeit in der industriellen Produktion sind, sie muss aber zum anderen auch neue „Technologieschiffe“, die derzeit am Horizont sichtbar sind, zur Industriereife entwickeln. Essentiell ist darüber hinaus eine sehr langfristig angelegte Strategie, mit einer anwendungsorientierten Grundlagenforschung als wesentlichem Element, die Technologien erforscht, die sich noch jenseits unseres Horizonts befinden, von denen gerade erst "die Mastspitzen sichtbar" werden.

Das bisherige Energieversorgungssystem wurde für die Aufgabe konzipiert, mit wenigen großen, zentralen Erzeugungsanlagen eine große Anzahl räumlich verteilter Lasten, bzw. Verbraucher zuverlässig und kostengünstig mit Energie zu versorgen. Die verstärkte Nutzung von weiträumig verteilten, zum Teil auch verbrauchernahen und dargebotsabhängigen Erzeugungseinheiten führt je nach erreichtem Durchdringungsgrad sukzessive zu einer Umstrukturierung des heute noch zentral ausgerichteten Versorgungssystems hin zu einem mehr von kleineren, dezentralen Elementen gekennzeichneten System. Insofern bedeutet ”Integration” von erneuerbaren Energien bei tatsächlicher Umsetzung der im politischen Raum diskutierten Ausbauszenarien letztendlich eine ”Transformation” des bestehenden Versorgungssystems hin zu mehr Dezentralität, das heißt zu mehr verbrauchernaher Erzeugung.

Zukunftstechnologie Brennstoffzelle

Nachhaltigkeit und Energie

Sorschungsverbund Sonnenenergie Themen 97/98

Strom aus Sonne und Wind