20 Jahre gemeinsam forschen für die Energie der Zukunft · Klar ist: Wer die Energiewende will,...

Jubiläumstagung 2010

20 Jahre gemeinsam forschenfür die Energie der Zukunft

Förderung und Schirmherrschaft Schirmherrschaft

Bundesministeriumfür Umwelt, Naturschutzund Reaktorsicherheit

Bundesministeriumfür Bildung und Forschung

20 Jahre gemeinsam forschenfür die Energie der Zukunft

Jubiläumstagung des ForschungsVerbunds Erneuerbare Energien

11.–12. Oktober 2010Umweltforum Berlin

Diese Publikation wurde durch das BMU gefördert

Bundesministeriumfür Umwelt, Naturschutzund Reaktorsicherheit

Gemeinsam forschen für die Energie der Zukunft

� Grußworte

Grußwort des BMU zur Jubiläumstagung des ForschungsVerbunds Erneuerbare EnergienKatherina Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin im BMU 3

Energieforschungspolitik der B undesregierung: Eckpunkte für das 6. EnergieforschungsprogrammDr. Knut Kübler, BMWi 5

„Von der Gründungsidee zum ForschungsVerbund Sonnenenergie“Ansprache zum 20. Gründungsjubiläum des ForschungsVerbunds Erneuerbare EnergienDr. Gerd Eisenbeiß 10

Erfolge im Verbund – gemeinsam forschen und arbeiten für die Energieversorgung der ZukunftProf. Dr. Joachim Luther 13

� Überblicksvortrag zur Jubiläumstagung des FVEEForschung für das Zeitalter der erneuerbaren EnergienProf. Dr. W. Eberhardt 20

� Der ForschungsVerbund Erneuerbare Energien stellt sich vor 28

� Mitgliedsinstitute des FVEE 31

• DLR 32• Forschungszentrum Jülich 34• Fraunhofer IBP 37• Fraunhofer ISE 40• Fraunhofer IWES 44• GFZ 48• HZB 50• ISFH 52• IZES 55• ZAE Bayern 57• ZSW 61

� Ansprechpartner im ForschungsVerbund Erneuerbare Energien

• Das Direktorium 63• Die Geschäftsstelle 63• Mitgliedsinstitute und Ansprechpartner 64

Impressum 65

Inhalt

Grußwort des BMU zur Jubiläumstagung des ForschungsVerbunds Erneuerbare Energien

Als der FVEE vor 20 Jahren mit seiner Arbeit begann, spielten die erneuerbaren Energien nocheine marginale Rolle in der EnergieversorgungDeutschlands. Dies hat sich grundlegend geändert. Mehr als 10 Prozent des gesamten Verbrauchs an Wärme, Strom und Kraftstoffenwurden im Jahr 2009 durch erneuerbare Energienbereitgestellt. Der Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch liegt mittlerweisebei über 16 Prozent.

Diesen Weg wollen wir fortsetzen: Die Bundes-regierung will den Weg in das rege nerative Zeit-alter gehen und die Technologieführerschaft beiden erneuerbaren Energien ausbauen.

Dies ist angesichts der klimapolitischen Herausfor-derungen alternativlos. Langfristig werden wir esuns nicht leisten können, klima- und energiepoli-tisch über unsere Verhältnisse zu leben. Konkretheißt dies: Bis Mitte dieses Jahrhunderts müssendie Industriestaaten ihre Emissionen von Treib-hausgasen um 80 bis 95 Prozent redu zieren.

Eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung undwirksamer Klimaschutz gehören zusammen. Es geht darum, eine wirtschaftlich erfolgreiche Entwicklung mit wirk samem Klimaschutz zu ver-binden. Gerade Investitionen und Forschungsför-derung für Energieeffizienz und ErneuerbareEnergien können den Strukturwandel hin zu einermodernen, kohlenstoffarmen Wirtschaft einleiten.Sie können entscheidende Impulse für die Moder-nisierung unseres Landes und eine steigende internationale Wettbewerbsfähigkeit geben sowiezukunftssichere Arbeitsplätze schaffen und sichern.

Wir wollen unser Energiesystem grundlegend aufregenerative Energieträger um stellen. Die Förde-rung von Forschung und Entwicklung gehört des-halb neben den Markteinführungsinstrumentenzu den Kernelementen der Politik der Bundes-regie rung und des Bundesumweltministeriumszum Ausbau der erneuerbaren Energien.

Klar ist: Wer die Energiewende will, muss in Technologien zur Nutzung der erneuer barenEnergien und zu ihrer Integration in das Energie-versorgungssystem investie ren. Das Bundesum-weltministerium setzt dies konkret um. Seit 2002ist es für die Projektförderung von Forschung undEntwicklung im Bereich erneuerbare Energien zuständig. Seitdem steigt das Mittelvolumen kontinuierlich an. Im Jahr 2009 lag die Projekt-förderung des Bundesumweltministeriums für erneuerbare Energien bei knapp 130 Mio. Euro –verglichen mit 68 Mio. Euro im Jahr 2003. Ergänzt wird dies durch Projektförderung desBundesforschungsministeriums in Höhe vonknapp 46 Mio. Euro, des Bundeslandwirtschafts-ministeriums in der Höhe von 25,5 Mio. Euro unddes Bundeswirtschaftsministeriums in Höhe vonknapp 19 Mio. Euro im Jahr 2009. 2010 stehendem Bundesumweltministerium rund 143 Mio.Euro für die Projekt förderung für erneuerbareEnergien zur Verfügung. Auch die für neue Projekte bewilligten Mittel des Bundesumwelt-ministeriums erreichten mit über 118 Mio. Euroein hohes Niveau.

Wir werden die Schwerpunkte unserer Förderungweiter ausbauen. Weiterhin wird massiv in dieWeiterentwicklung und Kostensenkung bei derWindkraft – offshore und onshore – und Photo-voltaik investiert werden. Zusätzlich werden wireinen Schwer punkt auf die Bereitstellung vonWärme und Kälte aus erneuerbaren Energienlegen. Hierzu sind massive Entwicklungsfort-schritte im Bereich der Niedertemperatur-Solar-thermie und der Geothermie erforderlich.Solarthermische Kraftwerke vor allem in Nord-afrika haben langfristig das Potenzial, einen wesentlichen Beitrag zur Strom versor gung inEuropa zu leisten. Hier gilt es, dieser Technik zumMarktdurchbruch zu ver helfen und deutscheTechnologieführerschaft in einem schnell wach-senden und umkämpften Markt zu sichern.

Mit dem steigenden Anteil der erneuerbarenEnergieträger an der gesamten Energie- undStromversorgung steigt auch der Untersuchungs-

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Grußwort des BMU

Katherina ReicheParlamentarische Staats-sekretärin im BMU [email protected]

bedarf zur Integration erneuer ba rer Energien inbestehende Systeme zur Strom- und Wärmever-sorgung, zur Wie ter entwicklung von Speicher-technologien sowie hinsichtlich der bisherunge nutzten Möglichkeiten der Bioenergie zumAusgleich fluktuierender Stromerzeugung. Daherbauen wir den Förderschwerpunkt „Optimierungdes Stromversor gungsytems“ weiter aus um insbesondere „Smart Grids“ und Speichertechno-logien voranbringen.

Deutschland nimmt derzeit bei nahezu allenTechnologien zur Nutzung erneuerbarer Energieneine international führende Rolle ein. Nur wennDeutschland die Spitzenpo sition hält, kann dasLand die Chancen eines weltweit dynamischwachsenden Mark tes nutzen. Schon heute bietendie erneuerbaren Energien rund 300.000 Men-schen in Deutschland Beschäftigung. Diese Chancen müssen wir sichern und in Richtungeiner modernen, umweltverträglichen Energiever-sorgung und Wirtschaftsweise weiterentwickeln.

Der FVEE und seine Mitgliedsinstitute haben bereits vor 20 Jahren angefangen, die Forschungzu erneuerbaren Energien voranzubringen undsind die ersten Schritte in Richtung des regenera-tiven Zeitalters gegangen. Diesen Weg wollen wir gemeinsam weitergehen. Ich gratuliere demFVEE – auch im Namen von Bundesminister Dr. Norbert Röttgen – sehr herzlich zu seinem 20-jährigen Bestehen und wünsche weitere erfolgreiche Jahrzehnte.

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Grußwort des BMU

Energieforschungspolitik der Bundesregierung: Eckpunkte für das 6. Energieforschungsprogramm

Energiegeschichte ist Technikgeschichte

Seit Jahrmillionen liegen gewaltige Vorräte vonKohle, Öl und Gas in der Erde, rauscht Wasser zuTal, weht der Wind und scheint die Sonne. DerZugang zu diesen Naturschätzen blieb derMenschheit lange verwehrt, jedenfalls in den füreine moderne Industriegesellschaft benötigtenMengen. Erst der technische Fortschritt eröffneteneue Möglichkeiten. Und so ist Energiegeschichtegenau genommen Technikgeschichte. Wir redenzwar vom Kohlezeitalter, vom Ölzeitalter und vomSolarzeitalter, aber diese historischen Perioden mitihren tief greifenden wirtschaftlichen und gesell-schaftlichen Umwälzungen wären undenkbarohne die dazu gehörenden Technologien. Ohnedie Erfindung der Dampfmaschine durch JamesWatt und die Entdeckung des Dynamos durchWerner von Siemens hätte es kein Kohlezeitaltergegeben. Ohne die Entwicklung des Ottomotorshätte es keinen Siegeszug des Mineralöls gege-ben. Und ohne die grundlegenden Entwicklungs-arbeiten bei der Photovoltaik in den 50er Jahrengäbe es heute keine so großen Hoffnungen in einkünftiges Solarzeitalter.

Daraus folgt: Wer Energiegeschichte schreibenwill, muss in Technologien investieren. Dazu gibtes keine Alternative. Neue Technologien fallenaber nicht vom Himmel, sie müssen durch For-schung und Entwicklung vorbereitet werden. Dasist in erster Linie eine Aufgabe der Wirtschaft. DieBundesregierung unterstützt jedoch die Bemü-hungen der Wirtschaft durch gezielte Förderungvon Forschung und Entwicklung moderner Ener-gietechnologien.

Energieforschung und Energiepolitik

Energieforschungspolitik ist Teil der Energiepolitik.Konsequenterweise ist über ihre Ausrichtung undüber die jeweiligen Förderschwerpunkte immerauf der Basis der jeweiligen energiepolitischenVorgaben zu entscheiden. Hierzu wird die Bun-des regierung in ihrem Energiekonzept Ende 2010die notwendige Orientierung geben. Absehbar istdie Fortsetzung einer Generallinie, die seit Jahrengültig ist und die auch durch die schwierigenwirtschaftlichen Anpassungsprozesse im Zuge derWirtschafts- und Finanzkrise nicht berührt wurde.Im Mittelpunkt stehen:

• eine Steigerung der gesamtwirtschaftlichenEnergieeffizienz,

• ein wachsender Beitrag der erneuerbarenEnergien zur Energiebedarfsdeckung sowie

• eine Absenkung der Emission von treibhaus-relevanten Spurengasen.

Erste und wichtigste Aufgabe der Energiefor-schungspolitik ist es, einen konkreten Beitrag zurErreichung der energiewirtschaftlichen Vorgabender Bundesregierung zu erreichen. Insofern sagenviele, dass die Energieforschung der Energiepolitikfolgen müsse. Diese Aussage trifft allerdings denSachverhalt nicht vollständig. Präziser ist das Bild,dass „die Energieforschung der Energiepolitik sofolgt, wie ein Wagenlenker den Pferden“. Das ergibt sich daraus, dass gerade Innovation undtechnischer Fortschritt die Voraussetzungen liefern, damit die Politik neue Wege gehen und entsprechende Zielvorstellungen entwerfen kann. So wird deutlich, wie wichtig es ist, die Wechsel-wirkungen zwischen politischer Gestaltung undtechnologischen Perspektiven zu beachten undEnergiepolitik und Energieforschung aus einemmöglichst einheitlichen Ansatz heraus zu entwickeln.

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Grußwort des BMWi

Dr. Knut KüblerReferatsleiterBundesministerium für Wirtschaft und [email protected]

Die Energieforschungspolitik hat eine zweite Aufgabe. Die Bundesregierung zielt darauf ab, dieverschiedenen technologischen Optionen zu sichern und zu erweitern. Das hilft, die Anpas-sungsfähigkeit und Flexibilität der Energieversor-gung Deutschlands zu verbessern. Der Zugriff aufmöglichst viele Optionen gibt Wirtschaft und Ver-brauchern noch am ehesten die Möglichkeiten,sich an Veränderungen und unvorhersehbare Ent-wicklungen anzupassen. Damit leistet die Energie-forschungspolitik einen wichtigen Beitrag zu einergesamtwirtschaftlichen Risikovorsorge. Nichts alsein weiter Rückblick auf die EnergiegeschichteDeutschlands seit 1950 belegt deutlicher, dassenergiepolitische Rahmenbedingungen immerzeitgemäß gesetzt werden und mit ihrer Zeitauch wieder vergehen. Offenheit der Zukunft isteine fundamentale Gegebenheit allen politischenHandelns. Unter dieser Perspektive wird die Bun-desregierung ihre Technologieförderung auch inZukunft auf breiter Front fortsetzen. Neben denprioritär eingestuften Energieeffizienztechnolo-gien und erneuerbaren Energien werden auchKraftwerkstechnologien auf Basis von Kohle undGas, CO2-Abtrennung und Speicherung, Wasser-stoff/Brennstoffzellen, nukleare Sicherheits- undEndlagerforschung und die Fusionsenergie in an-gemessener Weise in die Förderpolitik einbezogenwerden.

Vorrang für Energieeffizienz

Die Steigerung der gesamtwirtschaftlichen Energieeffizienz ist das wichtigste Element derEnergiepolitik der Bundesregierung. Ohne eineVerbesserung der Energieeffizienz und die damitverbundene Absenkung des Primärenergiever-brauchs in Deutschland wird es nicht möglichsein, den angestrebten Ausbau der erneuerbarenEnergien zu erreichen. Ohne eine Absenkung desPrimärenergieverbrauchs ist auch das Ziel, dieTreibhausgas-Emissionen bis 2020 um bis zu 40 Prozent gegenüber 1990 zu vermindern,wenig realistisch.

Ziel der Bundesregierung bei der Verbesserungder Energieeffizienz ist es, den spezifischen Primärenergieverbrauch – das ist der Primärener-gieverbrauch, der nötig ist, um eine Einheit Bruttoinlandsprodukt zu erzeugen – bis 2020 gegenüber dem Niveau von 1990 zu halbieren.Betrachtet man die bereits erzielten Fortschrittevon 1990 bis 2009, so ergibt sich daraus, dassman den spezifischen Primärenergieverbrauchvon heute bis 2020 um mehr als 3 Prozent proJahr absenken muss. Andernfalls wird das Energie-einsparziel der Bundesregierung verfehlt. Und daswiederum hätte zur Konsequenz, dass auch dieanderen energie- und umweltpolitischen Ziele derBundesregierung Gefahr laufen, außer Reichweitezu geraten.

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Abbildung 1Spezifischer P rimär -energieverbrauch inDeutschland

Grußwort des BMWi

Auf dem Feld der Energieeffizienz legen die anspruchsvollen Vorgaben und die komplexeenergiewirtschaftliche Ausgangslage eine breitangelegte, zeitlich differenzierte und klug aufein-ander abgestimmte Energieeinspar- und Techno-logiepolitik nahe:

• Die Bundesregierung verfolgt einen umfassen-den Ansatz, der auf eine Verbesserung derEnergieeffizienz, von der Energiegewinnungüber die Energieumwandlung und denE nergietransport bis zur endgültigen Energie-nutzung beim Endverbraucher abzielt.

• Um die unmittelbare Dynamik der Energieein-sparprozesse zu erhalten bzw. zu beschleuni-gen, setzt die Politik der Bundesregierung aufauch kurzfristig wirksame Fördermaßnahmenin ausgewählten Bereichen, insbesondere imGebäudebereich.

• Parallel dazu wird die Förderung von For-schung und Entwicklung moderner Energie-effizienztechnologien ausgebaut, um damitdie Voraussetzungen für eine wirtschaftlichgut abgesicherte Minderung des spezifischenPrimärenergieverbrauchs auf mittlere Sicht zuschaffen. Das geschieht vor allem durch dieVerstärkung der markt- und anwendungs-nahen Projektförderung des BMWi.

Weg in das regenerative Zeitalter

Die Bundesregierung strebt den Weg in das rege-nerative Zeitalter an. Hier sind in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht worden.In 2000 betrug der Beitrag der erneuerbarenEnergien zur Deckung des Primärenergiebedarfs3%; heute liegt der Anteil bei rd. 9%. Um dieDynamik dieser Entwicklung zu erhalten, werdenBMU, BMELV und BMBF ihre Technologieförde-rung auf dem Gebiet der erneuerbaren Energienfortsetzen. Auch hier ist ein breiter Ansatz wich-tig, der das gesamte Spektrum der erneuerbarenEnergietechnologien umfasst, von der Photovol-taik über Windenergie, Solarthermie und Geo-thermie bis hin zur energetischen Nutzung derBiomasse. Einen besonderen Schwerpunkt wirddie Förderung von Forschung und Entwicklungvon Biokraftstoffen der zweiten Generation bilden.

Die grundlegende Modernisierung der Energie-versorgung Deutschlands kann heute immer we-niger durch isolierte Fördermaßnahmen gelingen.Auch auf dem Feld der Energieforschung gilt es,die vielfältigen und komplexen Systemzusam-menhänge zu beachten. Aus einer solchen Systemperspektive ragen vor allem zwei Bereicheals besonders bedeutsam heraus: „Energiespei-cher“ und „Netztechnik“. Auf diesen beiden Feldern wird die Bundesregierung in ihrem neuenEnergieforschungsprogramm deutliche Akzentesetzen und ihre Förderpolitik in geeigneter Weisemit bereits bestehenden Initiativen, wie etwa zur„Energieeffizienten Stadt“ oder der „Elektromobi-lität“, verbinden.

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Grußwort des BMWi

Abbildung 2Energieforschungs-programm der Bundes-regierung

Koordination und Kooperationin der Energieforschung

Die Energieforschungspolitik hat in Deutschlandeine lange Tradition. Sie reicht zurück bis zurGründung des Atomministeriums 1955 und derBerufung von Franz Josef Strauß als ersten Atom-minister. Damals waren die Verhältnisse einfach,übersichtlich und geordnet. Heute ist die Welt anders. Zwei Beobachtungen machen das beson-ders deutlich:

• Damals (1955) gab es nur eine Energietech-nologie, die Gegenstand der öffentlichenF orschungsförderung war: die Kernenergie.Heute wird eine Vielzahl von sehr unterschied-lichen Energietechnologien, von der Energie-erzeugung bis zur Energienutzung, gefördert.

• Damals gab es nur eine Institution, die sichbei der Förderung von Forschung und Entwicklung von Energietechnologien engagierte: das Atomministerium. Heute gibtes vier Ressorts, die über Zuständigkeiten inder Energieforschungspolitik verfügen und amEnergieforschungsprogramm mitwirken:BMWi, BMU, BMELV und BMBF. Hinzu kommtein wachsendes Engagement der Bundeslän-der und vieler anderer Institutionen, die sichfür die Energieforschung interessieren.

Insgesamt ist ein sich beschleunigender Prozessder fachlichen und institutionellen Ausdifferenzie-rung der Energieforschung in Deutschland zu beobachten. Das entspricht der Komplexität desEnergieproblems, wird aber auch durch das traditionelle Reaktionsmuster der deutschen Politik bestimmt, die dieser Komplexität durcheine immer weitere Aufgliederung der Fachpro-gramme und Schaffung der dazu notwendigenSpezialinstitute begegnen möchte. Interessant istin diesem Zusammenhang die Feststellung, dassdieser Prozess der fachlichen und institutionellenAusdifferenzierung die Qualität der Forschungs-landschaft in Deutschland nicht beeinträchtigthat. Deutschland verfügt nach dem Urteil dermeisten Fachleute nach wie vor über eine der leistungsfähigsten Energieforschungsinfrastruktu-ren in Europa und kann auch bei internationalen Vergleichen gut mithalten.

Gleichwohl ist die Verbesserung von Effizienz undEffektivität der staatlichen Forschungsförderungeine Daueraufgabe. Im Rahmen der Weiterent-wicklung der Energieforschungspolitik wird esjetzt vor allem um die Frage gehen, wie man diesehr unterschiedlichen Interessen und Motive derbeteiligten Akteure besser zu einem gemeinsamenHandeln im Interesse des Wirtschafts- und For-schungsstandorts Deutschland zusammenbringenkann. In diesem Zusammenhang ist der Ausbauder beim BMWi angesiedelten Koordinierungs-plattform „Energieforschungspolitik“ wichtig.Wichtig sind auch Entscheidungen über gemein-same ressortübergreifende Forschungsinitiativenauf ausgewählten Feldern, um Synergievorteileund Beschleunigungseffekte in der technologi-schen Entwicklung zu erreichen.

Energieforschungsbudgets imAufwind

Forschung ohne Geld geht nicht. Eine adäquateAusstattung der Forschungsbudgets der am Ener-gieforschungsprogramm beteiligten Ressorts istdaher von größter Bedeutung. Eine Analyse derAusgangslage zeigt folgendes:

• Der Bund hat in 2009 für die Förderung vonForschung und Entwicklung im Energiebe-reich rd. 678 Mill. € zur Verfügung gestellt(institutionelle Förderung und Projektförde-rung). Das entspricht gegenüber dem Jahr2005 einem Aufwuchs von über 50%.

• Das Schwergewicht der Förderpolitik der Bundesregierung lag auf den Feldern vonEnergieeffizienz und erneuerbaren Energien.Dafür wurden in 2009 392 Mill. € an Förder-mitteln bereitgestellt. Das entspricht rd. 58%des gesamten Energieforschungsbudgets desBundes.

• Über die letzten Jahre hinweg gab es einenklaren Trend zur Stärkung der marktnahenProjektförderung. Deren Anteil am gesamtenEnergieforschungsbudget der Bundesregie-rung stieg bis 2009 auf 54% (2005: 47%).Dieser Trend entspricht auch den Entwick-lungslinien in anderen Ländern und auch derFörderpolitik der Europäischen Kommission.

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Grußwort des BMWi

• Betrachtet man die Haushaltsansätze der amEnergieforschungsprogramm der Bundes-regierung beteiligten Ressorts für die Projekt-förderung bei Energieeffizienz und erneuer-baren Energien, so ist zu erkennen, dass dasÜbergewicht der Förderung bei den erneuer-baren Energien liegt (Tabelle 1). Im Jahr 2009wurden im Rahmen der Projektförderung rd. 147 Mill. € für die erneuerbaren Energienund 126 Mill. € für Forschung und Entwick-lung von Energieeffizienztechnologien bereit-gestellt.

Die Bundesregierung betrachtet Bildung undF orschung als eine entscheidende Grundlage fürdie Entwicklungs- und Zukunftsfähigkeit unsererGesellschaft. Das erfordert auch in einer schwieri-gen Haushaltssituation weitere Investitionen. Bis2013 sollen zusätzlich 12 Mrd. € für Bildung, Forschung und Entwicklung bereitgestellt werden. Davon wird auch die Energieforschung profitieren. Über die Details dazu ist noch nichtentschieden worden. Es ist aber absehbar, dassdie Förderpolitik in den zentralen Schlüsselberei-chen verstärkt werden kann.

Ausblick

Der Weg in eine nachhaltige Energiezukunft istnicht einfach zu beschreiten. Man kann immernur schrittweise vorangehen. Rückschläge sindmöglich und gehören zur Normalität. Um sowichtiger ist es, bei der Förderung von Forschungund Entwicklung von Energietechnologien einenrealistischen und insofern auch verlässlichen Kursvorzugeben. Das gibt Produzenten, Investorenund Forschern die notwendige Sicherheit für ihreeigenen Investitionen. An diesem Ziel wird sichdas 6. Energieforschungsprogramm der Bundes-regierung ausrichten.

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Tabelle 1Projektförderung fürEnergieeffizienz unde rneuerbare Energien in Mill. €

Grußwort des BMWi

BMWi

Energieeffizienz 61,8 109,5 + 77%

BMU

Erneuerbare Energien 85,8 109,6 + 28%

BMBF

Energieeffizienz 5 16,9 + 238%

Erneuerbare Energien 5 16,8 + 236%

BMELV

Bioenergie 10,6 20,4 + 92%

2005 2009 2005 / 2009

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Dr. Gerd Eisenbeiß 53229 BonnAm Rehsprung 23

Von der Grundungsidee zum FVEE

Von der Gründungsidee zum ForschungsVerbund Sonnenenergie

Ansprache zum 20. Gründungsjubiläum des ForschungsVerbunds Erneuerbare Energien

Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Freundeund Mitstreiter über so viele Jahre,

ich bin gebeten worden, mit meinem Beitragzum 20jährigen Bestehen des Forschungsverbun-des an die Gründungszeit zu erinnern. Warumich? Wohl deshalb, weil ich bei der Gründung desVerbundes in Frankfurt dabei war, obwohl die vierGründer eigentlich andere waren: Prof. Dr. JochenWinter für das DLR, Prof. Dr. Joachim Treusch fürdas Forschungszentrum Jülich, Prof. Dr. Hans Stiller für das Hahn-Meitner-Institut (heute Helmholtz-Zentrum Berlin) und Prof. Dr. AdolfGoetzberger für das Fraunhofer-Institut ISE in Freiburg. Ich war dabei, weil ich gerade als Winters Nachfolger auf dem Absprung vom Forschungsministerium zum DLR war, und sowurde ich auch gleich zum Sprecher des neuenVerbundes im Jahr 1991 gewählt.

Was war voraus gegangen? Erneuerbare Energienwaren seit Beginn der 70er Jahre Forschungsge-genstand mit Förderung durch das Forschungs-ministerium, zunächst nur die Photovoltaik imRahmen der Halbleiter-Forschung und der Weltraum-Anwendung. Als ich 1985 das für erneuerbare Energien zuständige Referat im Bundesforschungsministerium von Dr. HelmutKlein übernahm, waren auf allen Gebieten ersteForschungserfolge, ja bereits Demonstrationspro-jekte zu verzeichnen. Viele dieser Projekte zeigtenaber, dass die technologische Reife fehlte. Bei derWindenergie sei an das GROWIAN-Debakel erinnert, bei solarthermischen Anlagen gab es vielÄrger mit allzu wagemutigen Projekten in Entwicklungsländern – Sonntlan in Mexiko magmanchen in Erinnerung sein, aber auch EURELIOS,ein gescheitertes EU-gefördertes Solarkraftprojektauf Sizilien, oder die erfolglosen geothermischenVersuche in Urach, Saulgau und Bruchsal.

Bei der Photovoltaik war es gelungen, die Techno-logie tatsächlich aus dem Weltraum auf die Erdezu bringen und damit Inselversorgungen im Ver-bund mit Windanlagen zu wagen. Meine Analysewar jedoch bald eindeutig: man war allzu optimi-stisch gewesen und hatte viel zu früh auf die In-dustrie gesetzt und die noch lange erforderliche,öffentlich zu finanzierende Grundlagenforschungin Instituten vernachlässigt. Bis Neunzehnhun-dert-Tschernobyl (1986) waren mir die Hände gebunden; denn für die damalige christ-liberaleKoalition war die Beschäftigung mit erneuerbarenEnergien „Alibi-Forschung“. Ich glaube, es warschon vor dem 1. Mai 1986, dass Minister Riesen-huber mir das seit 1982 zusammengeschmolzeneJahresbudget von etwa 100 Mio. DM zunächstum 50 Mio., später noch stärker erhöhte.

Verschiedentlich gab es in der Folgezeit die Forde-rung, eine eigene Großforschungseinrichtung fürerneuerbare Energien zu gründen – besonderswirkungsvoll war dabei die Stimme des Umwelt-ministers Klaus Töpfer. Ich konnte Riesenhuberaus eigener Überzeugung nur bestärken, diesemRat nicht zu folgen, sondern die guten dezentralexistierenden Ansätze auszubauen. Für mich warTöpfers Forderung ebenso wie das bereits erwähnte strukturelle Defizit an InstitutsforschungAnlass, eine Kommission einzusetzen, die die Rollevon Forschungsinstituten und dabei insbesonderedie der Großforschung analysieren und Empfeh-lungen geben sollte. Diese Kommission aus Vorständen der Forschungsinstitute und Industrie-vertretern hatte dann das Ergebnis, in den Groß-forschungszentren in Jülich und Berlin dieErforschung der Dünnschicht-Photovoltaik anzu-siedeln und damit das hervorragend etablierteFraunhofer-Institut mit seiner kristallinen Silizium-Strategie sowie das in diesen Jahren neu gegrün-dete ZSW mit seiner CIS-Techno logie zuergänzen. Jülich und Berlin erhielten dazu einegroßzügige Anschubfinanzierung und das DLR

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eine mehrjährige Fördergarantie für Solarthermi-sche Kraftwerke, letzteres als Kompensation füreine Kürzung der DLR-Grundfi nan zierung. Was ichin diesem Zusammenhang versprochen hatte,wurde nach meinem Weggang zum DLR von mei-nem Nachfolger Dr. Walter Sandtner umgesetzt.

Man darf es auch als Wirkung dieser Kommissionverstehen, dass das Forschungsministerium daraufdrängte, dass sich die 4 unter Bundeseinfluss stehenden Institute DLR, Jülich, HMI und Fraunhofer ISE effizienter koordinieren, also einenForschungsVerbund Sonnenenergie bildeten.

Ich springe nun nochmals zurück in die späten80er Jahre vor der FVS-Gründung. Was haben wir,die an der Gründung Beteiligten damals gedacht?Ich weiß es natürlich nicht von jedem einzelnen,aber ich versuche einiges aus meinem Gedächtniszu referieren:• Für mich unvergessen ist der dramatische

Aufruf von Prof. Bloss bei einem Seminar imBonner Wissenschaftszentrum im Mai 1985,bei dem er den Mangel an Anwendungstech-nik beklagte, wo doch, so seine Prognose, derDurchbruch der Photovoltaik zur Massenan-wendung unmittelbar bevorstände.

• Prof. Bölkow war sogar der Meinung, manbrauche die notwendige Lernkurve gar nichtdurch eine Serie von realen Fabriken zu durch-laufen, man müsse nur einen Prozess iterativerProduktionsplanung aufsetzen, der quasi inder Planungs- und Simulationssoftware Fehlerentdeckt, bereinigt und die Prozesse kosten-minimierend optimiert; gern fügte er hinzu,so habe er es bei den Flugzeugen auch gemacht.

• Es war Prof. Winter, der im IEA-Rahmen dieTechnologie solarthermischer Kraftwerke fürerfolgreich etabliert hielt und den Schritt zurnächsten Generation, einer solaren Chemie,ausrief. Das DLR legte der Landesregierung inDüsseldorf 1990 den Vorschlag eines Solar-turms in seinem Porzer Zentrum auf den Tischmit der Begründung, schon Ende des Jahr-zehnts werde sich die Chemieindustrie desLandes auf solare Prozesse umstellen müssen.

• Niemand hat damals mit Klimaschutz argu-mentiert; vorherrschend war die strategischeAbsicht, der absehbaren Verknappung von Ölund Gas sowie der Umweltverschmutzungentgegenzuwirken.

• Bis auf wenige Optimisten erschien denm eisten Beteiligten Photovoltaik als Energie-quelle im deutschen Netz abwegig; realisti-scher erschienen Anwendungen inKleingeräten, Umweltmessstationen, Inselver-sorgungen und vor allem Elektrifizierungs-maßnahmen in ländlichen Gebieten derDritten Welt.

• Viel ernster wurde Ende der 80er Jahre aller-dings die Windenergie genommen. Mit derpolitischen Unterstützung aus allen Fraktionendes Deutschen Bundestages konnte ich daherdas Breitentestprogramm entwerfen unddurchsetzen, das mein Nachfolger WalterSandtner dann auf 250 MW erweitert erfolg-reich durchgeführt hat.

• Ganz große Geister sahen gar einen histori-schen Trend zur Entmaterialisierung derE nergieversorgung, so dass sich die erneuer-baren Energien historisch notwendig auchtechnisch-wirtschaftlich durchsetzen würden

Die erwähnte Entmaterialisierungs-Theorie stütztesich nicht nur auf die erneuerbaren Energien, son-dern auch • auf bessere Effizienz im Umgang mit Energie,

bei der materielle Energie durch Intelligenzund Investitionen substituiert wird, und

• auf die Idee einer Wasserstoffwirtschaft, diedas Speicherproblem der erneuerbaren Energien und der Elektrizität lösen sollte.

Beide Themen wurden auch in den Instituten desvor 20 Jahren gegründeten ForschungsVerbundsbearbeitet, z. B. energieeffiziente Gebäude, Elektrolyseure und vorsichtig beginnend auchBrennstoffzellen.

Nach der Gründung des FVS gab es Sorgen beiden Hochschulinstituten sowie den von den Län-dern gegründeten Instituten ISET in Kassel undZSW in Stuttgart/Ulm, der Verbund könne sich alsHoflieferant des Forschungsministeriums auf ihreKosten Fördervorteile sichern. Es war wohl in meiner zweiten Sprecherperiode, dass ich zusam-men mit dem damaligen Geschäftsführer, Dr. Hansmartin Hertlein, Prof. Werner Kleinkauf inKassel und Prof. Werner Bloss in Stuttgart besuchte und überzeugte, dass dies so nicht seiund dass sich der Verbund gerne um diese zwei Institute erweitern würde. So kam es zur ersten Erweiterung auf 6 Mitglieder. Bald wirkte auch

das Geoforschungszentrum in Potsdam mit seinen Arbeiten zur Geothermie mit sowie dasniedersächsische Solarinstitut ISFH in Hameln.

Wenn ich heute auf den auf 11 Mitgliedsinstituteangewachsenen ForschungsVerbund ErneuerbareEnergien schaue, so erfüllt mich Freude und Ge-nugtuung, dass sich die viele Arbeit, die in dieseForschungsallianz gesteckt worden ist, gelohnthat. Wir konnten die Gesellschaft und die Politiküberzeugen, dass erneuerbare Energien für einereale Energiewirtschaft taugen und darüber hinaus ein unverzichtbarer Bestandteil eines aufNachhaltigkeit zielenden Energiemixes sein müssen.

Studien der Systemanalytiker im FVEE, vor allemdes DLR, zeigen, dass man sogar eine jederzeitverfügbare, nur auf erneuerbaren Energien beru-hende Stromversorgung Deutschlands technischrealisieren kann. Der Sachverständigenrat für Umweltfragen hat sich in seiner jüngsten Stel-lungnahme solche Ergebnisse zueigen gemachtund Bundestag und Bundesregierung vorgestellt.Er bringt dabei unter anderem die Trivialität insBewusstsein, dass eine fördergesetzliche Garantieprioritärer Einspeisung mit profitabler Vergütungfür erneuerbaren Strom alle nicht erneuerbarenStromquellen langsam aber sicher wirtschaftlichunattraktiv macht und vom Markt verdrängt. Wirsind also in Deutschland bei unveränderten Gesetzen auf einem Weg ohne Umkehr, auf demdie erneuerbaren Stromquellen nur durch dasFehlen der notwendigen Transportleitungen gebremst werden.

Es zeigt sich allerdings auch, dass sich bei klugemVerzicht auf kleinräumige oder nationale Autarkienicht alle erneuerbaren Stromquellen als unver-zichtbar erweisen. Europa braucht dringend einenechten Stromverbund zwischen Ost und Westund noch wichtiger zwischen Nord und Süd,möglicherweise sogar bis Nordafrika. Der Nordenkann mit seinen riesigen Wind- und Wasserkraft-kapazitäten nicht nur beim absoluten Mengen-problem helfen, sondern auch jeneSpeicherprobleme mildern, die enorm in die Kosten gehen. Der Süden kann ebenfalls mit riesigen Windpotenzialen sowie mit einer tech-nisch fast unbeschränkten Zahl an Solarkraftwer-ken beitragen.

Für die Bedeutung einzelner Technologien hängtviel von den tatsächlich erzielbaren Kostensen-kungen ab. So zeigt ein vom SRU gezeigtes Szenario, dass bei einem Stromverbund mit Norwegen und Dänemark der Versorgungsmixaus 100% erneuerbaren Stromquellen ohne Photovoltaik kostenoptimal ist – Deutschland indiesem Fall also gar keine Photovoltaik braucht.Dabei haben die Autoren die mittleren deutschenStromkosten aus Photovoltaik im Jahr 2050 im-merhin auf nur 8,9 c pro kWh geschätzt. Das liegtnatürlich auch daran, dass Photovoltaik nur inden hellen Stunden des Sommer-Halbjahres ordentlich beiträgt und in den dunkleren Stundendes Tages und des Winter-Halbjahres kaum. Wasserstoff wird in den SRU-Szenarien übrigensauch nicht benötigt.

Man sieht an solchen Szenarien, dass es auchWettbewerb zwischen den erneuerbaren Strom-quellen geben wird, sobald die Förderung nichtmehr alle erneuerbaren Energien per Gesetz rentabel macht, und technologiepolitische Sonderbehandlungen beendet. Es sei angemerkt,dass im gleichen Szenario Windstrom aus derNordsee für 2050 mit 4,1 c pro kWh veranschlagtwird; auch da wird man noch viel forschen müssen, um solche Werte zu erreichen oder garzu unterbieten. Und es geht ja bei all dem nichtnur um die deutsche Versorgung, sondern umnachhaltige Energietechnologien für die ganzeWelt, wo natürlich die Bedeutung auch der Photovoltaik nicht zu unterschätzen ist.

Daraus darf, nein, muss geschlossen werden, dassdie Mission des FVEE noch lange nicht beendetist, kostensenkenden Fortschritt an allen Eckenund Enden des technologischen Portefeuilles zuermöglichen. Und die Politik darf nicht nach-lassen, diese teilweise noch immer in der Grund-lagenforschung liegenden Fortschrittsquellen angemessen zu finanzieren – in den wissenschaft-lichen Instituten, aber auch in Entwicklungsver-bünden mit der Industrie.

Ich wünsche dem FVEE und den vielen engagier-ten Mitarbeitern der Forschungsinstitute auch fürdas nächste Jahrzehnts alles Gute, insbesondereviele Erfolge in der bewährten Doppelstrategieaus Kooperation und Wettbewerb.

11. Oktober 2010

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Erfolge im Verbund – gemeinsam forschenund arbeiten für die Energieversorgung der Zukunft

Der ForschungsVerbund Erneuerbare Energien istder Struktur nach ein loser Verbund. „Lose“ soll in diesem Zusammenhang heißen: Zwischen denheute 11 Mitgliederinstituten bestehen – mit Aus nahme innerhalb der HGF – keine formal-struk - turellen Bindungen, die es gestatten, Forschungs -kooperationen zwischen den Instituten zuerzwingen.

Dies stellt eine beträchtliche Herausforderung an einen Forschungsverbund dar, insbesondereweil die einzelnen Spieler gleichzeitig (zum Teilschar fe) Konkurrenten um staatliche finanzielleFörderung, Industriekontrakte und hervorragen-des wissenschaftliches Personal sind. Hinzukommt beim FVEE, dass die Finanzierungsstruktu-ren vieler Institute stark unterschiedlich sind. Diesbetrifft insbesondere die Grundfinanzierung, dieGemeinkostenerstattung und die Möglichkeit derfinanziellen Rücklagenbildung.

Dennoch ist der ForschungsVerbund ErneuerbareEnergien ohne Zweifel ein großer Erfolg. Die zentrifugal wirkenden Faktoren Konkurrenz, formale Unverbindlichkeit der Kooperation undunterschiedliche Finanzierungsstrukturen werdenalso in unserem Verbund durch starke Kohärenzerzeugende Mechanismen hoch erfolgreich kompensiert.

Die wesentlichen Mechanismen, die hier positivgewirkt haben und wirken, sind meines Erachtensdie folgenden:

1. Arbeiten an dem gemeinsamen Ziel, ein nachhaltiges Energieversorgungssystem vom Wissenschaftlich/Technologischen her zu ermöglichen – der Überzeugung basierte Kohärenzfaktor.

2. Arbeiten an gemeinsamen Forschungsstrate-gien, die für den politischen und industriellenBereich überzeugende Argumente dafür liefern, dass das Ziel einer nachhaltigen Ener-gieversorgung unter realistischen Annahmen

erreichbar ist. Dass des Weiteren zum Erreichendieses Zieles Forschung und Entwicklung essentiell sind und dass hierfür im Forschungs-Verbund Forschung und Entwicklung exzellen-tes Potenzial in breitem Umfang gegeben ist –der Außenvertretung fokussierte Kohärenz fak tor.

3. Entwicklung einer Forschungsverbund-inter-nen Arbeitsteilung bezüglich der in den einzelnen Instituten bearbeiteten inhaltlichenSchwerpunkte – der (unnötige) Konkurrenzreduzierende Kohärenzfaktor.

4. Forschung in Verbund aufgrund kooperations-erzeugender staatlicher Programme – diedurch staatliche Programme verstärkte Kohärenz.

5. Forschen im Verbund aufgrund sich ergänzen-der Kompetenzen – Komplementarität als essentielle Komponente für die Kohärenz-erzeugung.

Entscheidend für den Erfolg des FVEE kommthinzu, dass das Direktorium des Forschungsver-bunds, das – wie bereits oben ausgeführt – überkeine eigentliche Weisungskompetenz den Verbundinstituten gegenüber verfügt, es stets verstanden hat, zu einvernehmlichen Positionenzu kommen. Dies war und ist sicherlich auchheute nicht einfach. Die Vorteile eines gemein -samen Vorgehens sind aber so deutlich, dass Kohärenz stiftende Gründe deutlich gegenüberzentrifugal wirkenden Tendenzen dominieren.

Generell haben „lose“ Verbünde gegenüber fest-gefügten, mit deutlicher inhaltlicher Weisungsbe-fugnis ausgestatteten Organisationen den Vorteil,dass sich in weniger strikt organisierten Struktu-ren fundamental neue Ideen leichter entwickelnkönnen: Starke institutionalisierte Bindungen nivellieren in der Regel. Damit wird nicht verkannt,dass zum Betreiben von wirklichen Forschungs-großgeräten „lose“ Verbünde ungeeignet sind(Kernfusion, Raumfahrt, Teilchenbeschleuniger).

Prof. Dr. Joachim LutherSolar Energy ResearchInstitute of Singapore(SERIS)[email protected]

Erfolge im Verbund

Im Folgenden werde ich versuchen, die Erfolgs-geschichte des ForschungsVerbunds ErneuerbareEnergien mit Beispielen und geringfügig auch mitZahlen greifbar zu machen.

Gemeinsame Außenvertretung,Tagungen und Studien

Der Forschungsverbund ist seit seiner Gründungjährlich mit vielbesuchten Tagungen an die Öffentlichkeit herangetreten. Die Themen reichten von technologischen Schwerpunkten wie

„Solare Gebäudetechni-ken“, über übergreifendeFragestellungen wie „Integration ErneuerbarerEnergien in Versorgungs-strukturen“, bis hin zu forschungsstrategischenThemen wie die der heu -tigen Tagung „Forschenfür das Zeitalter der erneu-erbaren Energien“.

Neben den Tagungen hat sich der Forschungsver-bund mit einer Vielzahl von Studien an die inter-essierte Öffentlichkeit gewandt. Diese Arbeitenwurden vom Bundestag, dem Kanzleramt, einigenBundesministerien sowie der EU-Kommission angeregt bzw. in Auftrag gegeben. Insgesamtwurden bis heute 17 Studien erstellt. Themenwaren zum Beispiel: „FVEE Forschungsstrategiefür Biomasse“, „Stellungnahme zum Entwurf desEuropaeischen Strategieplans für Energietechno-logie (SET-Plan) und „Forschungsstrategie desFVEE für elektrochemische Stromspeicher undElektromobilität“.

Die meisten dieser Studien wurden von den Instituten des Forschungsverbunds in koopera -tiver Arbeit erstellt und in intensiven internen Diskussionsprozessen abgestimmt. Dies führtenicht nur zu qualitativ guten Ergebnissen, es verstärkte auch eine konsolidierte Strategieent-wicklung einzelner Institute und des Verbundesinsgesamt.

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Erfolge im Verbund

Themen 2008

Energieeffizientesund solares Bauen

Forschung für das Zeitalter dererneuerbaren Energien �

� ��

FVEE-Forschungsstrategie für Biomasse

Stellungnahmezum Entwurf des Europäischen Strategieplansfür Energietechnologie (SET-Plan)

FVEE-Forschungsstrategiefür elektrochemische Stromspeicher und Elektromobilität

Abbildung 1Tagungen des FVEE,Beispiel 2008, Energie-effizientes und solaresBauen

Abbildung 2Tagungen des FVEE,Beispiel 2001, Integra-tion erneuerbarer Energien in Versor-gungsstrukturen

Abbildung 3Tagungen des FVEE,Beispiel 2010, Forschung für das Zeit-alter der erneuerbarenEnergien

Abbildung 4Studien des FVEE

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Erfolge im Verbund

Inhaltliche Schwerpunktset-zungen einzelner Institute

Bezüglich des Wettbewerbs zwischen Forschungs-instituten gibt es generell ein (allerdings nichtscharf definiertes) Optimum zwischen Wettbewerbund Ressourceneffizienz. Der Forschungsverbundhat bereits in seiner Anfangsphase versucht, die-ses Thema vorausschauend anzugehen, indemversucht wurde, ressourcenaufwändige Themen-felder in wenigen, aber nie in nur einem einzigenInstitut schwerpunktmäßig zu bearbeiten. Insbe-sondere im Bereich Photovoltaik war dieses Vor-gehen hoch erfolgreich. Einige Beispiele (jeweilsdas Themenfeld und die Hauptbearbeiter).

CIGS-Solarzellen ZSW, HZG,(ISFH)

Dünnschicht-Silizium-Solarzellen FZJ, HZBWafer Silizium-Solarzellen ISE, ISFHIII/V-Solarzellen ISE, (HZB)Farbstoff und organische Solarzellen HZB, ISE,

ZAESi PV-Produktionstechnologien ISE, ISFHPV-Systemtechnik ISE, IWES,

(ZAE)

Diese intern ausgehandelte Arbeitsteilung gestat-tete es – unter Beibehaltung eines deutlichenWettbewerbs – die Ressourcen so einzusetzen,dass ein breites Feld von Photovoltaiktechnolo-gien abgedeckt werden konnte (die Hauptaus-nahme ist die Cadmium-Tellurid-Technologie).Diese thematisch breit angelegte Strategie hatsich als sinnvoll erwiesen – es ist auch heute nochnicht klar, welche Technologieklassen (sicherlichmehrere) langfristig in der Photovoltaik das Rennen machen werden. Das Verfolgen einerbreiten Palette von Technologien verringert mit-hin das volkswirtschaftlich technologische Risikobeträchtlich.

Kooperationen im Rahmenstaatlicher Programme

Der Wissenschaftsrat hatte Ende der 90er Jahrefestgestellt, dass die Forschung auf dem Gebietder Erneuerbaren Energien in Deutschland nichtdie hinreichende kritische Masse besaß und dassdarüber hinaus in diesem Bereich zu zersplittertgearbeitet wurde. Aufgrund dieser Analyse wurdeals eine Maßnahme der „Vernetzungsfond“ ein-gerichtet. Genauer: Die BMBF-Förderinitiative„Netzwerke Grundlagenforschung erneuerbarerEnergien und rationelle Energieanwendung“.

Dieses Förderprogramm war nicht alleine auf denForschungsverbund Sonnenenergie zugeschnitten– angesprochen waren auch Max-Planck-Institute,Universitäten und Institute der Wissenschaftsge-meinschaft Gottfried-Wilhelm-Leibniz. Für denForschungsverbund war dieser Vernetzungsfondvon größter Bedeutung: er stellte nicht nur einewichtige weitere Geldquelle für die anwendungs-bezogene Grundlagenforschung bereit, er gene-rierte auch einen weiteren Kohärenzschub imVerbund und förderte des Weiteren innerhalb derVerbundes eine intensive Strategiediskussion: zumBeispiel im Bereich Dünnschicht-Photovoltaik.

Der Forschungsverbund war insgesamt an etwa20 Netzwerken beteiligt. Er war Projektführer inmindestens 7 dieser Netzwerke. Beispiele hierfürsind: [1] Modellbasiertes Design von Brennstoff-zellen und Brennstoffzellensystemen, [2] Model-lierung von komplexen elektrischen Netzwerkenmit verteilten Energieerzeugungssystemen durchAnwendung mathematischer Modellreduktions-verfahren und [3] Charakterisierung von Strömungsinstabilitäten in volumetrischen Solar-receivern.

Forschung

FVEE-Institute

Private Forschung

Universitäten

Wissenschaftsorganisationen

PolitikMinisterien

Beratungsgremien

Medien

Umweltverbände

Schulen

Organisationen pro EE

WirtschaftHersteller

Verbände

Energieversorgungsunternehmen

Öffentlichkeit

Abbildung 5FVEE-Vernetzung von Forschung und Entwicklung

Abbildung 6Brennstoffzellen, modellbasiertes DesignQuelle: Forschungszentrum Jülich

Abbildung 7Komplexe elektrischeNetzwerke, Struktureiner ModellierungQuelle: Fraunhofer IWES

Abbildung 8Volumetrische Solarreceiver, schematischer Aufbaudes atmosphärischenLuftreceivers HITRECQuelle: DLR

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Erfolge im Verbund

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Erfolge im Verbund

Gemeinsames Forschen auf der Basis komplementärerKompetenzen

Gemeinsames Forschen von Wettbewerbern umFinanzen (staatlich und von Industrieseite), um in-haltlich attraktive Industriekontakte und um her-vorragendes wissenschaftliches Personal ist einkomplexes Thema – so auch bezogen auf Aktivitäten innerhalb des Forschungsverbunds.Wie bereits oben dargelegt kann ein derartigesZusammengehen erfolgreich über Fördermittelgestiftet werden. Abseits hiervon wird in derRegel gemeinsames Forschen im breiten Umfangnur dann zu Stande kommen, wenn die Koopera-tionspartner wirklich Komplementär sind, wennalso durch das Zusammengehen merkliche Synergien erzeugt werden können. Dies ist aberin Forschungsverbünden, die im Wesentlichen anwenigen eng definierten Anwendungsthemenausgerichtet sind, nicht generell in deutlichemUmfang gegeben.

Dennoch gibt es für gemeinsames wissenschaft-liches Handeln im ForschungsVerbund Erneuer-bare Energien mehrere gute Beispiele, bei denendurch das Zusammengehen komplementärerSchwerpunkte Synergien bezüglich Ressourcen-effizienz, Schnelligkeit und vor allem Qualität derForschung generiert werden konnten. Ich nenneals Beispiele

1 „Erzeugung und chemische Energiespeiche-rung von erneuerbarem Methan“ (ZSW und Fraunhofer IWES),

2 „Solares Bauen – klimagerechtes Bauen in anderen Klimaten“ (Fraunhofer IBP, Fraunhofer ISE und ZAE Bayern) und

3 „High-efficiency back junction solar cells forlarge-scale production“ (ISFH, Fraunhofer ISEund Q-Cells).

Ich möchte insbesondere das letztgenannte Projekt etwas ausführen. Zum einen, weil ich alsdamaliger Institutsleiter des Fraunhofer ISE andem Projekt beteiligt war und zum anderen, weil

Abbildung 9Erneuerbares Methan,Erzeugung und chemische Energie -speicherungQuelle: ZSW, Fraunhofer IWES

Abbildung 10Solares Bauen, klima-gerechtes Bauen in anderen Klimaten, Konzeption eines Zero-Emission-Buildings inDubaiQuelle: Fraunhofer IBP, Fraunhofer ISE, ZAE Bayern

mir auch das ISFH, dessen Geschäftsführer ich einJahr lang sein durfte, besonders vertraut ist undauch besonders am Herzen liegt.

Die enge Kooperation zwischen dem ISFH unddem Fraunhofer ISE kam in diesem Projekt da-durch zu Stande, dass die Entwicklung einer sol-chen neuen Solarzellenarchitektur damals (2005)unter einem extremen Zeitdruck stand. Eine Bündelung der gemeinsam vorhandenen Kompe-tenzen im Bereich der Hocheffizienzsolarzellenwar also hoch sinnvoll. So entstand aus einerfreundschaftlichen, sportlichen aber pointiertenKonkurrenz eine sehr effektive Kooperation.

Hinzu kam, dass technologisch komplementäresSpezialwissen zusammengebracht werden konnte:auf ISFH-Seite die extrem effiziente Oberflächen-passivierung auf Siliziumnitrid-Basis sowie dasTrennen dicker Metallisierungsschichten, aufFraunhofer ISE-Seite die Bordiffusion, die Oberflä-chenpassivierung auf Siliziumoxid/Siliziumnitrid-Basis sowie die Maskierung von Waferoberflächenmit gedruckten Schichten. Als Ergebnis der Ko-operation konnte 2007 unter viel Aufmerksamkeitauf der Europäischen Photovoltaikkonferenz in

Mailand über ein industrietaugliches Solarzellen-konzept mit einem Wirkungsgrad von 20,5% aufgroßflächigen Wafer (100 cm2) berichtet werden.

Zusammenfassung undSchlussbemerkungen

Nicht zuletzt aufgrund der fokussierten und imWesentlichen gut abgestimmten Aktivitäten desForschungsVerbunds Erneuerbare Energien – inVerbindung mit hoch kreativer universitärer For-schung – ist Deutschland heute die weltweit füh-rende Technologienation im Bereich erneuerbarerEnergien. Dies gilt nicht nur für den Forschungs-bereich sondern auch für das industrielle Feld.

In diesem Zusammenhang war und ist es essen-tiell, dass der Forschungsverbund sowohl im Bereich der anwendungsorientierten Grundlagen-forschung als auch im Bereich der industrienahenTechnologieentwicklung – vor allem in Koopera-tion mit lokalen Unternehmen – in einem ausge-wogenen Verhältnis tätig ist.

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Erfolge im Verbund

Q-Cells AGProject coordination Economical evaluation Equipment concept

Fraunhofer ISE

TechnologySimulation

Characterization

ISFH

TechnologySimulation

Characterization

Exchange of samplesand knowhow

Experiment coordination

Technology transfer

Evaluation and

coordination

Technology transfer

Evaluation and

coordination

Abbildung 11Das R&D-Project QUEBEC, Project objective, Developmentof a back junctionmono-Si solar cell withη > 20% for large-scale productionQuelle: ISFH, Fraunhofer ISE,

Q-Cells

Abbildung 12Rückseitenkontakt-solarzelleQuelle: Q-Cells, ISFH, Fraunhofer ISE

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Erfolge im Verbund

Die Nutzung erneuerbarer Energiequellen basiertheute in vielen Fällen auf erprobten und bewähr-ten Technologien. Das bedeutet aber definitivnicht, dass bereits „alles erforscht ist“ und es nurnoch an industrieller Umsetzung und weiterer Kostenreduktion fehlt. Vielmehr gilt: Die Entwick-lung nachhaltiger Energieversorgungstechnolo-gien steht erst am Anfang – das gesamteForschungs- und Entwicklungsbündel von derGrundlagenforschung bis hin zu industriellen Innovationen wird für eine exportorientierteHochtechnologienation wie Deutschland zuneh-mend an Bedeutung gewinnen.

Lassen Sie mich an dieser Stelle einen kurzen Exkurs machen, der auf Überlegungen der „Expertenkommission Forschung und Innovation“der Bundesregierung, dessen Mitglied ich seit 4 Jahren bin, und auf meinen mittlerweile 2 ½jährigen Erfahrungen in Asien beruht. Es wird oftgesagt, Deutschland habe mit viel Steuergeld diverse erneuerbare Technologien – insbesonderedie Photovoltaik – entwickelt, nun würde dasGanze in Asien kopiert. Deutschland verlöre sehrschnell die Technologieführerschaft, die Steuer-gelder (auch finanzielle Ressourcen für den bevor-zugten Einspeisetarif) seien falsch investiertworden.

Diese Wahrnehmung ist zum einen in wesent-lichen Teilen falsch und zum anderen für eine extrem stark exportorientierte Wirtschaft inschwerwiegendem Maße zu defensiv.

Falsch ist die Aussage, weil Deutschland nach wievor ein starker Exporteur im Bereich der PV-Tech-nologie – insbesondere auch im Bereich der Pro-duktionsmaschinen – ist. Die deutsche Industriemuss sich natürlich den Herausforderungen desglobalen Kostendrucks stellen – dies werden nichtalle Unternehmen schadlos überstehen. Eine her-vorragende Position zu halten, sollte aber fürDeutschland in einem hoch automatisierten Tech-nologiefeld wie der Photovoltaik – in dem dieLohnkosten mittelfristig eine untergeordnete Rollespielen werden – möglich sein. Deutschland musssich aber auf den Bereich der hocheffizienten,qualitativ hochstehenden Produkte konzentrieren.Der generelle Ruf Deutschlands auf diesem Feldist nach wie vor sehr, sehr hoch.

Vieles, was im Bereich der Photovoltaik in Asien(außer Japan und einigen wenigen anderen Ländern) geschieht, ist – unter ökologischen Gesichtspunkten und damit langfristig auch unterökonomischen Gesichtspunkten – nicht nachhal-tig. Beispiele hierfür sind die verglichen mitEuropa wesentlich schwächeren Umweltstandards(oder die entsprechende Realität) bei der Solarzel-lenproduktion und vor allem der Einsatz von elek-trischer Energie aus uneffizienten und Umweltverschmutzenden Kohlekraftwerken.

Die Aussage „Deutschland wird abgeschlagen,wir sollten das Feld aufgeben", ist in schwerwie-gendem Masse defensiv und gefährlich, um nichtzu sagen: defätistisch. Deutschland ist es mit demMittel des Energieeinspeisegesetzes gelungen,einen „Leitmarkt“ für die Photovoltaik zu schaffen.Der Leitmarktbegriff ist in vieler Munde, es gelingtaber nur selten, so etwas wirklich zu realisieren. Insofern stellt die derzeitige Situation nach wie voreine veritable Chance für Deutschland dar.

Leitmärkte bestehen aber nicht für immer. DerLeitmarkt für die Photovoltaik löst sich seit einigenJahren auf. Das ist nichts Anderes als natürlich.Deutschland darf hier nicht jammern, sondernmuss die Chance zur Weiterentwicklung der indu-striellen Aktivitäten im Bereich der ErneuerbarenEnergien energisch ergreifen. Der Forschungsver-bund und vielfältige exzellente universitäre Aktivi-täten bieten hierzu – auch im internationalenVergleich gesehen – eine hervorragende Basis:Das ist immer noch ein deutsches Alleinstellungs-merkmal.

Abschließend möchte ich dem Geburtstagskindalles Gute für die Zukunft wünschen. Möge sichder Verbund auch weiterhin auf seine Stärken besinnen und diesen folgen: Inhaltliche Vielfalt,aber auch Fokussierung; Wettbewerb, aber auch Abstimmung; Grundlagenforschung, aber auchdezidiert industrielle Innovationen; eigene Strate-gieentwicklung, aber auch Abstimmung mit Politik und Industrie und vor allem Schöpfen ausdem Zusammenwirken unterschiedlicher Organisationsformen und Kulturen der Mitglieds-institute: FVEE-spezifische Kohärenzerzeugung.

Forschung für das Zeitalter der erneuerbarenEnergien

Die sichere und umweltverträgliche Bereitstellungvon Energie zu wirtschaftlich tragfähigen Kostenist eine der großen globalen Herausforderungen.Unter Sicherheit ist sowohl die Versorgungssicher-heit als auch das Gefahrenpotenzial bei der Umwandlung zu verstehen. Die Umweltverträg-lichkeit betrifft die Freisetzung von CO2 und anderen klimaschädlichen Gasen, aber auchSchadstoffe wie Schwermetalle, Feinstaub und Radionuklide, sowie Lärm, und Landnutzung. Alsdritter gleichberechtigter Parameter dürfen dieKosten nicht zu einer Wettbewerbsverzerrung fürden deutschen Standort führen, die unsere Volks-wirtschaft übermäßig belastet und Arbeitsplätzevernichten. Durch die Umstellung werden natür-lich auch neue Arbeitsplätze generiert. Die Energiefrage ist eine der großen technologischenHerausforderungen der Menschheit und Deutsch-land ist hierbei keine Insel; selbst wenn unter-schiedliche energietechnologische Lösungswegein verschiedenen Ländern entwickelt und verfolgtwerden, dann hat dieses zwar Konsequenzenauch für uns, bedeutet aber andererseits auch,dass jede in Deutschland entwickelte Energietech-

nologie Exportchancen für den Weltmarkt eröffnet. Die Transformation des Energiesystemserfordert weltweit gewaltige Ressourcen und es isteine wesentliche Aufgabe der Politik, für diesesZiel die Akzeptanz und aktive Mitwirkung der Bevölkerung und aller benötigten Partner zu gewinnen.

Die weltweite Entwicklung der letzten 40 Jahrebestätigt die Dringlichkeit dieser Aufgabe. Abbil-dung 1 zeigt, dass sich sowohl die Weltbevölke-rung als auch der Energiebedarf und leider auchder CO2-Ausstoß über diesen Zeitraum jeweils ungefähr verdoppelt haben [1]. Hinzu kommt,dass der Pro-Kopf-Bedarf an Energie, der mit demLebensstandard gekoppelt ist, in den bevölke-rungsreichsten Länder Indien und China umeinen Faktor 10 bzw. 4 niedriger ist als in denOECD Ländern. Vor dem Hintergrund dieses Ungleichgewichtes besteht die größte Gefahrnicht darin, dass die Vorräte an fossilen Energie-trägern aufgebraucht werden – Kohle und Gassind nach Abschätzungen der IEA noch für meh-rere hundert Jahre vorhanden – sondern dass die

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Weltbevölkerung (Mrd.) Globaler Primärenergieverbrauch (EJ)

Primärenergieverbrauch 2005(GJ/Kopf)

restl. Welt

Indien

China

OECD

198

OECD95 China

Indien21

53restl.Welt

74 Welt

CO2-Emission in Gt

Prof. Dr. WolfgangEberhardtHelmholtz-Zentrum [email protected]

Abbildung 1Entwicklung der Weltbevölkerung, desglobalen Primärenergie-verbrauchs und derCO2-Emissionen

Überblicksvortrag zur Jubiläumstagung

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Verbrennung dieser beiden Primärenergieträgerim bisherigen Stil soviel CO2 in der Atmosphäreablagert, dass die daraus resultierenden Klimaver-änderungen unkalkulierbare Risiken darstellen.

Vision der Energieversorgungder Zukunft

Welche Visionen gibt es für das Energiesystem derZukunft und wie gelingt es, eine Trendwende inder Umweltbelastung zu realisieren? [2]. Ausge-hend vom Endverbrauch kann man die folgendenLeitlinien formulieren: • Die Steigerung der Effizienz beinhaltet ein

großes Sparpotenzial.• Stromerzeugung muss frei von CO2 (und

anderen Schadstoffen) realisiert werden• Chemische Treibstoffe, für industrielle Pro-

zesse und insbesondere für den Luft-Verkehr,werden weiterhin benötigt und müssen CO2-neutral bereitgestellt werden

Im Vergleich zum derzeitigen Energiesystem wirdsich eindeutig eine Verlagerung auf elektrischeEnergie als Hauptenergieträger, auch für den Individualverkehr, ergeben. Der Zeitrahmen fürdie Umstellung des Energiesystems sollte 50 Jahrenicht wesentlich überschreiten. Wenn bis zu die-sem Zeitpunkt die Umstellung nicht weitgehenderfolgt ist werden die Klimaschutzziele nicht erreicht. Wegen der Größe dieser Aufgabe

müssen jedoch die Planung und der Umbauzügig in Angriff genommen und vorangetriebenwerden. Die Institute des FVEE haben es sich zurAufgabe gemacht, mit ihren Forschungsarbeitendas wissenschaftliche und technologische Funda-ment für ein auf erneuerbarer Energie beruhendes Energiesystem zu realisieren.

Stromversorgung der Zukunft auf der Basis erneuer-barer Energien

In Tabelle 1 sind die Energieträger für die Strom-erzeugung mit einer Einschätzung ihres jeweiligenPotenzials in Bezug auf Umweltverträglichkeit und Versorgungssicherheit sowie der nötige Forschungsbedarf grob skizziert.

Die fossilen Energieträger sind aus Gründen desKlimaschutzes und der Schadstoffbelastung aufDauer nicht tragbar. Auf der Liste der Kraftwerkemit den größten CO2-Emissionen in Europa sind 6 unter den ersten 10 aus Deutschland [3]. Selbstwenn die wissenschaftlichen Probleme der Abtrennung von CO2 und insbesondere der kon-trollierten Endlagerung sicher gelöst sind, dannreichen die in Deutschland vorhandenen Lager-kapazitäten nur für eine Kraftwerksgeneration[4,5]. Für die Nutzung der Kernenergie ist dielangfristig sichere Lagerung der Abfälle ebenfallsungelöst. Die Perspektiven der Fusion für die

Quelle Vorkommen/Vorrat Umwelt Forschungsbedarf

Fossile Brennstoffe 100 Jahre (Öl) (IEA)>200 Jahre (Kohle,Gas) (IEA)

CO2Endliche Reserven

CO2-Abscheidung und Lagerung

Kernenergie >200 Jahre Risiko, Abfall, Proliferation Generation IV, Endlager

Wasser Beschränkte Kapazität Platzbedarf Effizienz der Turbinen

Wind Zeitlich unterbrochen Platzbedarf, Lärm Aerodynamik, Stromspeicher, Netze

Solarenergie Zeitlich unterbrochen vorzugsweise auf Dächern Kostensenkung, Stromspeicher, Netze,

Biomasse Limitiert (Lebensmittel) Dünger, Wasser Umsetzung in Treibstoffe

Geothermie Potenzial auch in D geologische Risiken Geologie, Modelle, Bohrtechnologien

Fusion (vor 2050 nicht relevant)

Lithiumbedarf in Konkurrenz zu Batterien

Geringe Strahlenbelastung (Aktivierung)

Materialien, Demo-Kraftwerk

Tabelle 1Energieträger, Umweltverträglichkeit,Versorgungssicherheitund Forschungsbedarf

Stromerzeugung bleiben solange ungeklärt, bisMaterialien gefunden werden, die der im Fusions-prozess entstehenden Neutronenstrahlung lang-fristig standhalten können.

Der globale Klimawandel und die daraus abgelei-tete Notwendigkeit einer drastischen Reduzierungder CO2-Emissionen erfordern einen raschenUmbau der gegenwärtigen Weltenergiesysteme.Als Fazit der tabellarischen Gegenüberstellung derEnergiequellen bleibt nur der konsequente undstetige Ausbau der erneuerbaren Energiequellenals derzeit überschaubar aussichtsreicher Weg fürdiese Transformation. In der Vision des FVEE ist esmöglich, bei einer geeigneten Strategie eine Voll-versorgung auf der Grundlage von erneuerbarenEnergien zu realisieren [6]. Hierbei können dievolkswirtschaftlichen Kosten für das transfor-mierte Energiesystem langfristig unter denen aufder Basis fossiler Energieträger beruhenden Alter-nativen liegen. Dabei kommen die wichtigstenBeiträge aus der Direkterzeugung von Strom ausWind, Sonne, Wasserkraft, Geothermie und biogenen Reststoffen, im Wärmesektor aus derAnwendung der Solarthermie, der sinnvoll einge-setzten Kraft-Wärme-Kopplung und aus Wärme-pumpen. Besonders wichtig ist die Steigerung derEnergienutzungseffizienz in allen Bereichen, dieauch mit der Einführung der Elektromobilität imVerkehrssektor verbunden ist.

Eine Vernetzung der Stromerzeugung über eineuropaweites Verbundnetz mit hoher Kapazitätsowie lokale smart grids zur Optimierung von Angebot und Verbrauch führt auch dazu, dasstrotz hoher Anteile der fluktuierenden Stromein-

speisung aus Windenergie und Sonnenlicht imZusammenspiel mit einem Ausbau von effizientenSpeicherkapazitäten die Stabilität und die Versorgungssicherheit der elektrischen Energiever-sorgung gewährleistet werden können.

Strom als Hauptenergieträger

Nach den Projektionen des BMU Leitszenarios2009 [7], die auf der REMIX Analyse der DLR beruhen, tragen im Jahre 2050 die erneuerbarenEnergien mehr als die Hälfte des Gesamt-Energie-verbrauchs. Eine mögliche Verteilung ist in Abbil-dung 2 gezeigt. Die Institute des FVEE habensogar die Vollversorgung mit erneuerbarenE nergien als Vision für die Zukunft präsentiert [8]. Unabhängig von den Details dieser Szenarienwird Strom der Hauptenergieträger zur Versor-gung von Gebäuden, Transport und Verkehr, undfür die industrielle Produktion sein. ElektrischeEnergie wird vorzugsweise mit Windkraft, Solar-energie, Wasserkraft und Geothermie zur Verfü-gung gestellt. Der Bedarf an elektrischer Energiein Deutschland im Jahre 2050 wird nach vorsichti-gen Schätzungen mit insgesamt 700 TWh ange-setzt [6,8], dieses ist im Vergleich zu heute(600 TWh, rote gestrichelte Linie in Abbildung 2)nur eine geringe Steigerung. Das BMU Leitszena-rio [7] geht von 600 TWh/a für 2050 aus. Dabeistehen den Einsparungen durch die Effizienzstei-gerung beim Endverbraucher der zusätzliche Bedarf an (elektrisch betriebenen) Wärmepumpenfür die Gebäudeversorgung und der Bedarf füreine deutlich gesteigerte Elektrifizierung des Verkehrs gegenüber.

Erneuerbar generierte chemische Brennstoffe für Verkehr und Industrie

In Bereichen, in denen eine hohe Energiedichteder Energieträger notwendig ist, wie dem Luftver-kehr und Schwerlastverkehr sowie für einige industrielle Fertigungsprozesse, werden auch indiesen Szenarien chemische Energieträger, wiebeispielsweise Wasserstoff oder Kohlenwasser-stoffe, benötigt. Der Bedarf im Jahre 2050 für denSchwerlastverkehr, Flugverkehr und die Industriewird mit einem Äquivalent von 460 TWh abge-

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Abbildung 2Projizierte Entwicklungder Beiträge erneuerba-rer Energiequellen zurGesamt-Energieversor-gung (3,6 PJ = 1 TWh)

Quelle: BMU Leitszenario2009 [7]


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schätzt [6] (BMU Szenario 490 TWh). Dieser Bedarf muss langfristig in der Form von chemischen Energieträgern (Methan, Wasserstoff, „erneuerbares Kerosin“) aus Sekundär-Biomassesowie durch Elektrolyse und/oder weitere Konver-sionsverfahren bereitgestellt werden, die in Bezugauf CO2-Emissionen umweltneutral sind.

Energieeffizienz ist Vorrausset-zung für die Transformationunserer Energieversorgung

Eine schnelle und ökonomisch tragbare Transfor-mation unserer Energieversorgung erfordert auchdie effiziente Nutzung von Energie und damit dieSenkung des Energiebedarfs in allen Endverbrau-cherbereichen: Gebäude, Transport, Verkehr undindustrielle Produktion. Der Steigerung der Ener-gieeffizienz kommt deshalb eine entscheidendeRolle zu, weil auf diese Weise der Energiever-brauch deutlich gesenkt werden kann, ohne industrielle und kommerzielle Aktivitäten zu redu-zieren oder auf Komfort z. B. im Wohnbereich ver-zichten zu müssen. Wesentlich für Deutschland istdabei insbesondere die energetische Sanierungunseres Gebäudebestandes durch die Realisierungvon hoch wärmedämmenden Gebäudehüllen,Nutzung solarer Wärme zur Heizung und Kühlung sowie innovativer Gebäudetechnik zuroptimalen Regelung und Steuerung von Energie-flüssen (z. B. Wärme, Kälte, Licht). Ein Beispiel fürsolch eine Effizienztechnologie ist die Wärme-pumpe, die Gebäude nachhaltig mit Wärme ver-sorgt. Ein weiteres Beispiel ist die Elektromobilität,die eine im Vergleich zu Verbrennungsmotorenwesentlich (Faktor 2 bis 3) effizientere und emissi-onsfreie Alternative für den Individualverkehr seinkann.

Speicher und Netze müssenausgebaut werden

Aufgrund der zeitlich fluktuierenden Verfügbarkeitvon Wind und Sonne als Quelle für die Energiemüssen Überkapazitäten in der installierten Kraft-werksleistung vorgehalten werden, Speicherkapa-zitäten geschaffen und neue Verteilungsstrukturenin großem Maßstab aufgebaut werden. Eine

großflächig verteilte Erzeugung und Nutzungführt automatisch zu einem Ausgleich der an deneinzelnen Standorten auftretenden Fluktuationenund zusätzlich werden auch die zeitlichen Fluktuationen durch intelligente Anpassung vonErzeugung und Verbrauch (smart grid) sowiedurch den Anschluss an bestehende und noch zuerstellende Speicherkraftwerke oder andere großen Speichersystemen für die Bereitstellungvon Regel- und Ausgleichsenergie bewältigt.Die für den Transport von Solar- und Windstromaus geeigneten Standorten erforderlichen Hoch-leistungstransportnetze (in HGÜ-Technik) müssenmit ausreichenden Kapazitäten entwickelt undausgebaut werden.

Optimale wirtschaftliche Bedingungen für eineumfassende Versorgung mit erneuerbaren Energien lassen sich nur im europäischen Verbunderzielen. So existieren für die Windenergienutzunghervorragende Standorte im Norden Europas,während die solare Energiegewinnung, basierendauf Photovoltaik und konzentrierenden solarther-mischen Systemen, wegen der höheren Sonnen-einstrahlung und Versorgungssicherheitbevorzugt im Mittelmeerraum einzusetzen ist. Fürdie Speicherung ist die Einbindung insbesondereder in Skandinavien und den Alpen vorhandenenwasserkraftbasierten Speichersysteme essentiell.Die schon derzeit existierenden Speicherkapazitä-ten des Erdgasnetzes in Deutschland können alsweitere Komponente des Speichersystems im Zusammenspiel mit industriellen Prozessen undder Mobilität CO2 neutral genutzt werden. Indem Maße, in dem der Aufbau eines gesamteuro-päischen Netzes nicht gelingt, werden die Strom-bereitstellungskosten steigen – auch wegen derdann erforderlichen zusätzlichen lokalen Energie-speicher und Überkapazitäten.

Forschungserfolge als dringenderforderliche Voraussetzung fürdie Umstellung

Die zielgerichtete Forschung und Weiterentwick-lung auf dem Gebiet der erneuerbaren Energienund der dezentralen Energieversorgung sind ent-scheidend, damit die demonstrierten technologi-schen Konzepte so skalierbar gestaltet werdenkönnen, dass sie den Anforderungen des hier


vorgestellten Gesamtsystems genügen und damitdie Kosten für die Umstellung entlang eines volks-wirtschaftlich tragfähigen Pfades darstellbar wer-den. Dieses erfordert zum einen den Ersatz vonteuren und in nur unzureichender Menge zur Ver-fügung stehenden, Materialien, zum anderenneue konzeptionelle Ansätze und Innovationen inder Material-, Prozess- und Systemoptimierung,um die Effizienz der Energiebereitstellung zu er-höhen. Die Erfahrungen der letzten Jahrzehntezeigen, dass sich die Bereitstellungskosten für erneuerbare Energie gekoppelt an das Wachstumder global akkumulierten Erzeugungskapazitätenaber insbesondere durch neue Erkenntnisse in der Forschung kontinuierlich nach unten entwickelthaben. Dieser Trend wird auch in Zukunft anhalten, wenn es gelingt, die technischen Voraussetzungen durch Forschungs- und Entwick-lungserfolge zu schaffen. Hierbei wird deutlich,dass die Mitglieder des ForschungsVerbunds auffür die Transformation zu einem nachhaltigenEnergiesystem entscheidenden Technologiegebie-ten wichtige Beiträge leisten und damit die erfor-derliche nationale Forschungsbasis darstellen [9].Im Folgenden werden die Forschungsaspekte dereinzelnen Komponenten und Technologien, diefür den Umbau des Energiesystems benötigt werden, stichpunktartig erläutert. Eine weitausumfassendere Darstellung findet sich in [9].

Photovoltaik

Die Photovoltaik bietet eine hervorragend skalierbare Technologie, vom Taschenrechner undHandy-Ladegerät bis zum Großkraftwerk, zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie inStrom. Ein wesentlicher Treiber der Forschung beruht in der Reduktion der Kosten für den End-verbraucher. Die Ansätze zur Realisierung diesesZieles sind: Erhöhung der Produktionskapazitäten,Entwicklung neuer Prozesstechnologien, Verbes-serung der Effizienz und Reduzierung des Materi-aleinsatzes und der Materialkosten. Für Solarzellengibt es heute in der industriellen Umsetzung eineVielfalt von Technologieformen mit unterschied-lichem Entwicklungsstand. Kristalline Si-Wafer-Technologien beruhen auf den Weiterentwicklun-gen in Anlehnung an die Si-Halbleiter-Industrie.Dünnschichtsolarzellen haben zur Zeit das größteWachstum auf dem Weltmarkt, hier besteht aberkonkreter Forschungsbedarf in der Erhöhung derEffizienz, Entwicklung von Stapelzellen, Ersatz vonteuren, eventuell nicht ausreichend vorhandenen

Materialien, Integration von Nanotechnologieund Verbesserung der Produktionsverfahren. Fürorganische Solarzellen besteht Forschungsbedarfvor allem in Bezug auf die Erhöhung der Effizienzund Lebensdauer. In der Zukunft können auchHybridansätze dieser Materialklassen von Inter-esse sein. Alle diese Zelltypen benötigen eine angepasste Modultechnologie, Verkapselung undelektrische Systemintegration.

Solarthermische Kraftwerke

Solarthermische Anlagen sind insbesondere fürden Einsatz bei höherer Sonneneinstrahlung (Südeuropa, Nordafrika) von herausragendem Interesse und sie können einen wichtigen Beitragzur Gesamtversorgung mit erneuerbarer Energiein Deutschland und Europa leisten (Desertec- Initiative). Forschungsbedarf besteht vor allem beidem Einsatz neuer Materialien und Konzepte zurErhöhung der Austrittstemperaturen, der Entwick-lung von kostengünstigen Wärmespeichern fürden kontinuierlichen Tag-/Nacht-Betrieb, sowieder Entwicklung neuer Spiegel und Konzentrator-systeme. Alternativ zum Strom kann auch Wasserstoff als chemischer Energieträger erzeugtwerden. Die Einbindung dieser Anlagen erfordertein neues, europaweites Übertragungsnetz inHGÜ-Technik (siehe unten).

Windenergie

Die Windenergie ist die am weitesten ausgebauteerneuerbare Energieform. Forschungsthemen sindder Einsatz von neuen Materialien (Verbundwerk-stoffe) und neue getriebelose Antriebstechniken,Verbesserung der Prognosen und die Optimie-rung der Systemtechnischen Einbindung und Betriebsführung.

Wasserkraft

Die Wasserkraft hat in Deutschland einen hohenEntwicklungs- und Ausbaustand erreicht, wobeidie jeweiligen Potenziale schon relativ weit ausge-schöpft sind und die Effizienz der Umsetzung sehrgut ist.

Geothermie

Wärmepumpen sind als etablierte Technik zusehen. Die tiefen geothermischen Technologienzur Stromerzeugung befinden sich dagegen ineinem frühen Entwicklungsstadium, wobei dieGrundlastfähigkeit ein besonders wichtiges Prädi-kat dieser Energieform ist und in Deutschland das

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Ausbaupotenzial beträchtlich ist (Abbildung 2).Wichtige Forschungsthemen sind die Verbesse-rungen der Fündigkeitsprognose, die Einschät-zung und Bewältigen der geologischen Risiken,sowie die Konzeptentwicklung zur optimalen Gestaltung eines Reservoirs.

Kraftstofferzeugung

Sekundäre Biomasse eignet sich speziell zur Realisierung einer nachhaltigen Versorgung mitKraftstoffen. Biomethan kann bei entsprechenderReinheit in das Erdgasnetz eingespeist werden.Die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse undihre Nutzung in Brennstoffzellen sind wichtigeKomponenten für die Speicherung und delokali-sierte Bereitstellung von Energie auch für den Verkehr. Neben der Membrantechnologie sindhier insbesondere auch der Ersatz von teuren undin nur unzureichender Menge vorhandenen Katalysatoren sowie die generelle Steigerung derEffizienz wichtige Forschungsthemen. Unter demBegriff „Solar Fuels“ wird die direkte Erzeugungvon chemischen Treibstoffen (Wasserstoff, Koh-lenwasserstoffe) bezeichnet, die in einem breiten,noch stark grundlagenorientierten Spektrum, dasvon thermochemischen Kreisprozessen, Photosyn-these in Algen über biomimetische Systeme bishin zu Photovoltaik, monolithisch gekoppelt miteiner elektrolytischen Zelle reicht, erforscht werden.

Speichertechnologien

Pumpspeicherkraftwerke in Skandinavien und denAlpen bilden ein wesentliches Element für einezuverlässige Versorgung mit elektrischer Energie.Diese müssen über ein europäisches Verbundnetzeingebunden werden. Die Entwicklung vonDruckluftspeichern kann auch lokal in Deutsch-land weiter Kapazitäten erschließen. ThermischeSpeicher können die Energieeffizienz industriellerProzesse erhöhen und sind in Verbindung mitDruckluftspeichern relevant. Für den Verkehr stehtdie deutliche Verbesserung der Speicherdichteund Lebensdauer von Batterien, gepaart mit einerKostensenkung, im Zentrum der Forschungsakti-vitäten. Für den stationären Einsatz werden Redoxflow-Batterien weiterentwickelt.

Sinnvoll ist die Speicherung von Überschüssender Stromproduktion im Erdgasnetz. Die Spei-cherkapazitäten des schon heute existierendenErdgasnetzes können ohne großen Aufwand in

das Energiekonzept eingebunden werden undkönnen auch ohne weiteren Ausbau schon signifi-kante Energiemengen (200 TWh) speichern. AusEffizienzgründen sollten jedoch die hierbei gene-rierten chemischen Energieträger (CH4, H2) vorzugsweise für den Verkehr oder industrielleProzesse eingesetzt werden, da der gesamte Zyklus mit Rückverstromung zurzeit noch relativineffizient ist.

Netze und Systemintegration

Die Weiterentwicklung der HGÜ-Technologie undein Europa weiter Netzausbau sind essentiell füreinen weitestgehenden Einsatz erneuerbarer Energietechnologie, sowohl für den generellen regionalen Ausgleich, als auch den Einsatz vonSpeichertechnologien. Hinzu kommt die zeitlicheAnpassung von Produktion und Verbrauch überdie Entwicklung der Komponenten eines SmartGrids, einschließlich der erforderlichen Prognose -werkzeuge. Neue Ansätze in der Leistungselek tro -nik, insbesondere für die Frequenzstabilisierung,sind für die großflächige Einbindung von Photo-voltaik und Windkraftgeneratoren gefordert.

Gebäude-Technologie, Stadt der Zukunft

In Bezug auf solares und energieeffizientes Bauennimmt Deutschland eine Spitzenposition bezüg-lich der Reife der technologischen Entwicklungenein. Hier geht es zum einen um die Verbesserungder Gebäudehülle, aber auch um die Optimie-rung der Systeme für die Wärme- und Kälteerzeu-gung, Licht und lokale Stromerzeugung. DieStadt der Zukunft erfordert neue Konzepte undLösungen für die Energie- und Verkehrsinfrastruk-tur. Als Konsequenz der verbesserten Wärmedäm-mung bietet sich neben der Solarenergienutzungauch der Einsatz von elektrisch betriebenen Wärmepumpen für die Wärmeversorgung an.Konzepte zur Renovierung und Sanierung des Gebäudebestandes spielen eine wichtige Rolle imUmbau des Energiesystems.

Systemanalyse

Die Entwicklung neuer Energietechnologien undder Umbau des Energiesystems erfolgt innerhalbeines komplexen Umfeldes mit zahlreichen tech-nischen, wirtschaftlichen, ökologischen und politi-schen Rahmenbedingungen. SystemanalytischeUntersuchungen liefern hier essentielle, wissen-schaftlich fundierte Entscheidungshilfen undHandlungsempfehlungen für Politik, Wirtschaft


und Gesellschaft, die es ermöglichen, diesenUmbau verträglich zu gestalten.

Einordnung und relative Abschätzung des Stands vonForschung und Entwicklung

Eine vorsichtige, grobe Einschätzung des derzeiti-gen Stands des Reifegrades der für den Umbaudes Energiesystems benötigten Komponentenund Technologien ist grafisch in Abbildung 3 dargestellt. Wind- und Wasserkraft haben schonheute einen Reifegrad erreicht, der den Umbaudes Energiesystems ermöglicht. Die Photovoltaikdagegen benötigt noch dringende Innovations-schritte, die zu einer Steigerung der Effizienzund/oder Senkung der Kosten führen. Brennstoff-zellen, aber insbesondere Batterien, sind für einenMasseneinsatz in der Verkehrstechnik noch nichtausgereift bzw. zu teuer. Unabhängig von dieserqualitativen Einordnung lassen sich alle Technolo-gien durch gezielte Forschung weiter verbessern.Eine Abschätzung des gesamtwirtschaftlichenNutzens der möglichen Innovationen erfordertnatürlich auch die Einbeziehung der Ausbaukapa-

zitäten. Eine andere Interpretation dieser Grafik istauch, dass je niedriger der technologische Reife-grad ist, desto näher sind die derzeitigen For-schungsarbeiten an der Grundlagenforschung.

Volkswirtschaftlich werden Kosten gesenkt und Arbeits-plätze geschaffen

Das Energiesystem, das auf einer umfassendenVersorgung mit erneuerbarer Energie basiert,sollte langfristig, bei optimaler Auslegung nichtteurer als das gegenwärtige sein. Der Ausbau dererneuerbaren Energien verursacht zunächst Mehr-kosten sowohl in der Strom- und Wärmeerzeu-gung als auch im Verkehrssektor, und in derRenovierung und Gestaltung von Gebäuden.Diese Aufwendungen werden jedoch mittel- undlangfristig durch Einsparungen der Kosten für fossile Brennstoffe und geringere Kosten für dieVermeidung von Klimaschäden kompensiert. Dieauf der Basis von Forschung und Entwicklung realisierbare Kostenreduktion ist hierbei perspekti-visch ein wichtiger Faktor für den wirtschaftlichenErfolg der erneuerbaren Energien. Die mit der

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Marktreife der Technologie

Forschungsaufwand, Zeit

Abbildung 3 Stand des Reifegradesunterschiedlicher Komponenten undTechnologien, die fürden Umbau des Energiesystems benötigtwerden


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Transformation des Energiesystems verbundenenKosten tragen auch in erheblichem Masse zurSchaffung neuer Arbeitsplätze und zur ausge-zeichneten Perspektive für den Export der neuen,nachhaltigen Technologien bei. Diese plausiblenVorstellungen sind durch detaillierte ökonomischeUntersuchungen zu quantifizieren. Insgesamtsprechen jedoch viele Argumente für eine ent-schlossene Umsetzung der vorgestellten Strategie.

Politikaufgabe: Akzeptanz undMitwirkung der Bevölkerunggenerieren

Die Transformation des Energieversorgungssy-stems innerhalb der nächsten Jahrzehnte erfordertdie Akzeptanz und aktive Teilnahme der Bevölkerung in der Rolle als Verbraucher, Bürger(Steuerzahler), Investor, Betreiber wie als politi-scher Souverän. Deshalb ist es eine unerlässlicheAufgabe für die Politik und alle beteiligten Akteure, diese Vision und das zugrunde liegendeTransformationskonzept ausführlich zu kommuni-zieren und zu erläutern sowie durch intensive undkontinuierliche Öffentlichkeitsarbeit in unsererGesellschaft bei allen relevanten Zielgruppendafür zu werben.

Referenzen

[1] IEA Energiestatistiken

[2] DOE (USA, Dec. 2008) “New Science for asecure and sustainable energy future“,

[3] SPIEGEL online 15.11.2007 undhttp://carma.org

[4] DPG (2010) „Elektrizität: Schlüssel zu einemnachhaltigen und klimaverträglichen Energiesystem“

[5] BMWI Informationsportal www.energie-verstehen.de

[6] FVEE Eckpunktepapier für eine erneuerbareEnergieversorgung, Juni 2010

[7] BMU Leitszenario 2009

[8] Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU, Mai 2010)‚ 100% erneuerbare Strom-versorgung’

[9] FVEE-Forschungsziele 2010‚ „Gemeinsam forschen für die Energie der Zukunft“


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Der ForschungsVerbund Erneuerbare Energien

Der ForschungsVerbund Erneuerbare Energien(FVEE) ist eine bundesweite Kooperation von Forschungs instituten auf dem Gebiet der erneuer-baren Energien.

Die Mitgliedsinstitute erforschen und entwickelnTechnologien in den Bereichen erneuerbare Energien, Energieeffizienz, Energiespeicherungsowie deren Integration in Energiesysteme, ummit einem erneuerbaren Energiemix eine stabileEnergieversorgung sicherzustellen.

Die GründungsinitiativeDer Verbund wurde 1990 auf Anregung des Bundes präsidenten Richard von Weizsäcker alsForschungsVerbund Sonnenenergie (FVS) gegrün-det, um die Aktivitäten im Bereich erneuerbarerEnergien zu intensivieren und zu bündeln.

Es war ein energiepolitisches Signal, der Forschung und Entwick lung von solaren und erneuerbaren Energiequellen eine langfristige Perspektive zu geben.

Der Verbund als virtuellesGroßforschungsinstitut

Zunächst war der Bau eines neuen Großfor-schungsinstituts im Gespräch, in dem gemeinsamdie Nutzungen aller erneuerbaren Energiequellen erforscht werden sollten. Doch die Vielfalt der erneuerbaren Energien von Sonne, Wind, Wasserüber Erdwärme bis hin zu Biomasse erfordert einForschen in dezentralen, kooperierenden Einheiten.So können die Forschungsinstitute flexibel undschnell auf die wissenschaftlichen Herausforde-rungen der sich rasant entwickeln den solarenTechniken reagieren.

Um die verschiedenen Expertisen zusammenzu-führen, bildet der ForschungsVerbund eine leistungsstarke dezentrale Kooperationsstrukturfür die Erforschung der Erneuerbaren in der Bundesrepublik Deutschland.

ZieleDie Mitglieder des FVEE sind überzeugt, dass längerfristig eine weitestgehende Deckung desdurch Effizienztechnologien optimierten Energie-bedarfs mit erneuerbaren Energien weltweit möglich und sinnvoll ist.

Strategisches Ziel der Forschung ist, Erkenntnisse,Technologien und Methoden zu erarbeiten, umdie Erneuerbaren zu einer energiewirtschaftlichzentralen Säule einer nachhaltigen Energieversor-gung zu entwickeln. Die Arbeiten folgen demLeitbild der Nachhaltigkeit und messen den ökologischen, ökonomischen und sozialen Aspekten von Technologieentwicklung einenhohen Stellenwert bei.

Der ForschungsVerbund• erleichtert Zusammenarbeit,

um Synergien zu erzeugen• organisiert Arbeitsteilung,

um effizient zu forschen• unterstützt Wettbewerb,

um Kreativität anzuregen• arbeitet in Netzwerken zusammen,

um auch mit Institutionen außerhalbdes Verbunds zu kooperieren.

Mit diesem effizienten Forschungsnetzwerk ist der FVEE Teil einer zukunftsorientierten Forschungs politik.

Der Verbund wächstDie vier Gründungsmitglieder sind das DeutscheZentrum für Luft- und Raumfahrt, das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (vormals Hahn-Meitner-Institut), das Forschungs -zentrum Jülich und das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme.

Inzwischen ist der Verbund auf elf Mitglieds- institute angewachsen. Mit insgesamt etwa 1.800 Mitarbeitern repräsentiert der FVEE ungefähr 80% der Forschungskapazität für erneuerbare Energien in Deutschland und ist dergrößte Verbund seiner Art in Europa.

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FVEE ist Verbund für alle Erneuerbaren

Anfang 2009 hat sich der frühere ForschungsVer-bund Sonnenenergie (FVS) umbenannt in For-schungsVerbund Erneuerbare Energien (FVEE),um schon mit dem Namen mehr Transparenzüber das breite Spektrum der vorhandenen wissenschaftlichen Kompetenzen zu schaffen.

Der neue Name macht deutlich, dass der Verbund auf allen Gebieten der erneuerbarenEnergietechnologien arbeitet: von Photovoltaikund Solarthermie über Brennstoffzellen, Bio-masse, Geothermie und Windenergie bis hin zuEffizienztechniken, Energiespeicherung, System-technik und Netzmanagement sowie Technolo-gieberatung.

Denn die Energieversorgung der Zukunft brauchtden richtigen Energiemix und muss als Gesamt-system gesehen werden.

2008

2007

2006

2000

1995

1992

1990

Beitrittsjahr

20 Jahre

Mitgliedsinstitute des FVEE

• DLR

• Forschungszentrum Jülich

• Fraunhofer IBP

• Fraunhofer ISE

• Fraunhofer IWES

• GFZ

• HZB

• ISFH

• IZES

• ZAE Bayern

• ZSW

Gemeinsam forschen für die Energie der Zukunft

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Seit über 30 Jahren bearbeitet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt erfolgreich Themen derEnergieforschung. Es erforscht und entwickelt neue Technologien für thermische Solarkraftwerke, arbeitet an der Senkung von deren Kosten und an der Optimierung der Systeme. Ein verwandtes undperspektivisch sehr interessantes Feld ist die solare Stoffumwandlung, insbesondere zur Erzeugung vonsolaren Kraftstoffen.

Für eine bessere Integration von erneuerbaren Energien erforschen und entwickeln DLR-WissenschaftlerHochtemperatur-Wärmespeicher und effiziente Wärmeübertrager, die auch in vielen industriellen Prozessen eingesetzt werden können.

Ein weiterer Schwerpunkt der DLR-Energieforschung ist die Brennstoffzellen- und Batterieforschung;ein Feld, das enge Bezüge zur Verkehrsforschung aufweist. Der Einsatz von biogenen Treibstoffen inFlugzeugen wird ebenso untersucht wie die Flexibilisierung von Kraftwerken hin zu Brennstoffen mithohen Anteilen von erneuerbarem Wasserstoff oder biogenen Gasen und Flüssigkeiten.

Schließlich widmen sich die DLR-Energieforscher der systemanalytischen Betrachtung von Energiesyste-men, wobei die Einbindung erneuerbarer Energien in hohen Anteilen eine wesentliche Rolle spielt.

Strom aus der Wüste: machbar und sinnvoll

Die Abteilung Systemanalyse und Technikbewertung im DLR-Institut fürTechnische Thermodynamik bietet Entscheidungsträgern aus Wissenschaft,Wirtschaft und Politik eine Orientierung bei der Gestaltung von energie-,umwelt- und forschungspolitischen Rahmenbedingungen. Schwerpunktder DLR-Energieforscher ist dabei die Untersuchung von Technologien zurEffizienzsteigerung und zur Nutzung erneuerbarer Energien. Mit ihrer Bestandsaufnahme zur Verfügbarkeit erneuerbarer Energiequellen für die Stromerzeugung im Groß-raum Europa, Mittlerer Osten und Nordafrika haben die DLR-Forscher das wissenschaftliche Funda-ment für das Projekt Desertec geliefert. Sie werden die als Desertec Industrial Initiative gegründete Diiin den kommenden Jahren wissenschaftlich begleiten und die bereits vorhandenen Studien aktualisie-ren und konkretisieren.

Kraftwerk Sonne

• Systemtechnik • Solarthermische Kraftwerke • Technikfolgenabschätzung, Energierecht und -wirtschaft


„Tuning“ für solarthermische Kraftwerke

In vielen Ländern des Sonnengürtels entstehen derzeit erste kommerziellesolarthermische Kraftwerke. Die Technik ist also einsatzreif, kann und mussaber zugleich noch deutlich weiterentwickelt werden. In seinem breitenKompetenzspektrum zu solarthermischen Kraftwerken hat sich das DLReine international führende Rolle in der Forschung erarbeitet, kooperiert in-tensiv international und unterstützt die Industrie bei der Weiterentwicklungihrer Produkte. Die Forschungsarbeiten reichen von der Sondierung neuer Anlagenkonzepte über Testsweiterentwickelter Komponenten im Demonstrationsmaßstab auf der südspanischen Plataforma Solarde Almería (PSA) bis hin zu Entwicklung von Qualitätsstandards. 2009 hat das DLR ein Test- und Quali-fizierungszentrum für konzentrierende Solartechnik (QUARZ) eröffnet, das Entwicklern und Betreibernvon Solarkraftwerken standardisierte Prüfmethoden zur unabhängigen Qualitätsbeurteilung von Kraft-werkskomponenten ermöglicht.

DLR

Deutsches Zentrumfür Luft- und Raum-fahrt e. V.in der Helmholtz- GemeinschaftLinder Höhe51147 Kölnwww.dlr.de

DLR-Institut für Technische ThermodynamikPfaffenwaldring 38–4070569 Stuttgart www.dlr.de/TT

KontaktBernhard Milow Programmdirektor EnergieTel.: 02203 [email protected]

Solarturmkraftwerk aufder Versuchsstation Plataforma Solar de Almería in Südspanien

Freiluftprüfstand amDLR-Test- und Qualifizierungszentrumfür konzentrierende Solartechnik (QUARZ)

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Speichertechnik: Energie, dann, wenn sie gebraucht wird

Für die Integration von Erneuerbaren Energiequellen in die Energiesystemeist eine effektive Energiespeicherung eine wichtige Vorraussetzung. Das Fach-gebiet Thermische Energiespeicher am DLR-Institut für Technische Thermo-dynamik ist auf die Entwicklung von Hochtemperatur-Wärmespeichern unteranderem für solarthermische Kraftwerke, für adiabate Druck luftspeicher undfür Anwendungen im Bereich der industriellen Prozess wärme ausgerichtet.Neben Flüssigsalzspeichern sind Betonspeicher eine erfolgversprechende, kostengünstige und integrier-bare Speichertechnologie. In einem 2010 in Stuttgart in Betrieb genommenen Teststand erproben DLR-Wissenschaftler unterschiedliche Speicherkonzepte, Betriebsweisen und Materialien.

Alternative Brennstoffe

Für eine individuelle und umweltfreundliche Mobilität brauchen wir langfri-stig Alternativen zu den fossilen Treibstoffen. Forscher des DLR-Instituts fürVerbrennungstechnik entwickeln alternative Treibstoffe für die Luftfahrt aufder Basis von Biomasse. Ziel ist es, diese neuen alternativen Treibstoffe so zuoptimieren und modellieren, dass sie einen wesentlichen Fortschritt für dieUmwelt und die technische Zuverlässigkeit von Triebwerken bedeuten. Eineandere Aktivität ist die Erforschung des Einsatzes wasserstoffreicher Gase in Kraftwerken. Wird der Was-serstoff aus erneuerbaren Quellen gewonnen, so können hierüber die CO2-Emissionen gesenkt werden.

Fliegen mit der Brennstoffzelle

Energieforscher des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik könnenmit Hilfe von Sonnenenergie Wasserstoff auf thermochemischem Weg her-stellen. Das Verfahren weist ein Potenzial für hohe Umwandlungsgrade aufund wird weiter optimiert sowie zu größeren Leistungen skaliert. Im Be-reich der Brennstoffzellen fokussieren sich die Arbeiten, die im Verbund mitIndustrie und anderen Forschungseinrichtungen durchgeführt werden, aufdie Entwicklung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC), Niedertemperatur-Brennstoffzellen(PEFC/DMFC), Funktionsschichten für die Energietechnik sowie Brennstoffzellensysteme. Die Kompe-tenzen im Bereich der elektrochemischen Energietechnik werden zudem für Arbeiten an Lithium-Luft-Batterien eingesetzt. Eine vielversprechende Anwendungsmöglichkeit für die Brennzoffzelle ist dieBordstromerzeugung in Fahr- und Flugzeugen. Mit dem Motorsegler Antares DLR-H2 konnten DLR-Forscher zeigen, dass ein Flugzeug ausschließlich mit Brennstoffzellenantrieb abheben kann.

Mitglied im FVEE seit 1990 Zertifizierung

ca. 200 Mitarbeitende Testeinrichtung für Solarthermie

Zusammenarbeit mit diversen Universitäten Standorte

Köln, Stuttgart, AlmeríaMitgliedschaft

In der Helmholtz-Gemeinschaft

CSP Services GmbH, Köln (Konzentrierende Solartechnik)

• Energiespeicherung • Solare Wärme und Kälte

• Biomasse • Kraftstoffe

Brennstoffzellen und Wasserstoff

Vernetzung

Ausgründungen des DLR

Mitgliedsinstitut des FVEE

Variabler Speichertest-stand mit austausch-barem Behälter

Designertreibstoffe fürdie Luftfahrt

Startfähig mit derBrennstoffzelle: Motor-segler Antares DLR-H2

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Forschungszentrum Jülich

Das Forschungszentrum Jülich betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Energie & Umwelt sowie Information. Mit rund 4 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den größten Forschungszentren Europas.

Zukünftige Generationen zuverlässig mit umweltfreundlicher, bezahlbarer und sicherer Energie zu versorgen ist ein Schwerpunkt der Jülicher Forschung. Mit effizienten Brennstoffzellen, kostengünstigenDünnschicht-Solarzellen, nachhaltiger Biomasseerzeugung, neuen Materialien für die Elektromobilitätund einer umfassenden Systemanalyse trägt das Forschungszentrum Jülich zum Fortschritt der erneuerbaren Energien bei.

Silizium-Dünnschicht-Solarmodule haben großes Potenzial, in naher Zukunft kostengünstigen und umweltfreundlichen Solarstrom zu liefern. Mit seiner Expertise aus Physik, Elektrotechnik, Chemie undMaterialwissenschaften hat sich Jülich zum Ziel gesetzt, die siliziumbasierte Solarzellentechnologie voranzutreiben. Und dies konsequent entlang der Wertschöpfungskette von den physikalischen undmaterialwissenschaftlichen Grundlagen durchgehend bis zur Herstellung von Solarmodulen im industrierelevanten Maßstab. Jülicher Arbeitsgebiete sind deshalb zum Einen die grundlagenbasierte Materialforschung und die Prozessentwicklung für kostengünstige undhocheffiziente Dünnschicht-Solarzellen der nächsten Generation auf derBasis von unerschöpflichen, ökologisch unbedenklichen Materialien, etwavon amorphem und mikrokristallinem Silizium. Zum Andern steht im Mit-telpunkt, kosteneffiziente, großflächige Prozesstechnologie für komplette industrierelevante Solarmodule mit optimierten elektrischen und optischenEigenschaften zu entwickeln. Farbsensoren auf der Basis von Dünnschicht-Silizium bilden einen weiteren Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten.Die Jülicher Aktivitäten sind in zahlreiche nationale und internationale Projekte eingebunden. Durchenge Zusammenarbeit mit Industriepartnern können neu entwickelte Konzepte direkt in industrielleFertigungsprozesse übertragen werden.

Die Biomasseforschung steht unter dem Vorzeichen der Optimierung der Agrarproduktion im Spannungsfeld zwischen Nahrungs- und Energie-erzeugung. Die gezielte und bedarfsgesteuerte Produktion pflanzlicher Biomasse bildet einen Schwerpunkt in Jülich. Die Steigerung der Produkti-vitätseffizienz und die Entwicklung neuer automatisierter Technologien zur Selektion pflanzlicher Systeme (Kulturpflanzen, Energy Crops, Algen) stehen hierbei im Vordergrund. Durch neuartige Sensortechnologien können Kulturen identifiziert werden, die unter speziellen Umweltbedingungen gleichzeitig eine hohe Biomasseproduktion und eine minimale Konkurrenz mit Nahrungspflanzen aufweisen.Auf dem Gebiet der Verbrennung und thermochemischen Vergasung von Biomasse werden im Rahmen der Jülicher Werkstoff-Forschung zur Verminderung der Heißgaskorrosion die chemische Heißgasreinigung von schädlichen Spurstoffen, die Reduktion von Teeren und das Verhalten sowie dieEigenschaften und Reaktionen von Aschen, Schlacken und Belägen untersucht.

Kompetenzfür die Zukunft

Photovoltaik

Biomasse

ForschungszentrumJülich

in der Helmholtz- Gemeinschaft52425 Jülichwww.fz-juelich.de

ÖffentlichkeitsarbeitDr. Anne RotherTel.: 02461 [email protected]

Großflächige Solarzellenprototypenaus amorphem Siliziumwerden in Jülich entwickelt.

Im Jülicher Forschungs-gewächshaus PhyTecwerden die Wachs-tumsbedingungen vonNutzpflanzen erforscht.

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Die Jülicher Brennstoffzellenforschung beinhaltet alle Aspekte von der Verbesserung der Kernkompo-nenten für Zellen und Stacks bis zur Entwicklung einbaufähiger Brennstoffzellensysteme. Für Anwen-dungen in Hubwagen, bei der Bordstromversorgung von LKWs, Schiffen und Flugzeugen oder bei derKraft-Wärme-Kopplung soll das komplexe System Brennstoffzelle wirtschaftlicher gemacht werden.Kernkompetenzen sind Materialforschung, Elektrochemie und Verfahrens-technik. Im Sinne eines integrierten Arbeitsansatzes werden die vierSchwerpunktaktivitäten Direktmethanol-Brennstoffzellen, Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen, Festoxid-Brennstoffzellen und Brenngas-erzeugungssysteme von systemanalytischen und theoretischenBetrachtungen, grundlegenden Modellierungen und Simulationen sowieexperimentellen und theoretischen Systembewertungen begleitet. DieE rkenntnisse fließen in die Auslegung funktionstüchtiger Systeme undderen Verifikation. Daneben wird der Entwicklung, dem Aufbau und der Anwendung spezieller Messmethoden zur Strukturanalyse von Membran-Elektroden-Einheiten, zur Strömungssimulation und-visualisierung sowie zur Charakterisierung von Stacks besondere Aufmerksamkeit geschenkt.

Die Bereitstellung von leistungsfähigen, kostengünstigen und sicherenSpeichern für elektrische Energie für mobilen und stationären Einsatz ist einnoch ungelöstes Problem. Basierend auf seiner Expertise und basierend aufseiner hervorragenden apparativen Ausstattung im Bereich der Funktions-werkstoffe, der Dünnschichttechnologien, der Elektrochemie und der Systemtechnik leistet Jülich einen Beitrag zum leistungs-, kostenund betriebsoptimierten Einsatz von Batteriespeichern. Im Bereich der Entwicklung von Festkörperbatterien liegt der Fokus auf derMaterialentwicklung und der Prozessierung für Batterien und schnelle Speicher mit hochdynamischemBe- und Entladeverhalten. Dies beinhaltet die mikro- wie makroskopische Untersuchung von Alterungs-prozessen und Betriebsverhalten. Weiterhin werden Konzeptlösungen für hybride Brennstoffzellen- Batteriesysteme entwickelt. Die Forschung an diesen Technologien wird durch die systemanalytischeBewertung von Werkstoffen, Verfahren und Konzepten einschließlich der Verteilungsnetzwerke flankiert.

Die Transformation von Energiesystemen im Sinne der Nachhaltigkeit isteine politisch vorrangige, aktuelle Aufgabenstellung. Jülicher Forschungs-beiträge helfen den Entscheidungsträgern in Politik und Gesellschaft dieseAufgaben zu lösen. Hierfür werden in Jülich in einem interdisziplinären Ansatz die mit derTransformation von Energiesystemen einhergehenden Wechselwirkungenvon Wirtschaft, Umwelt und Gesellschaft analysiert und bewertet. Im Mit-telpunkt stehen die Bewertung von Energietechnologien und ihrer Potenziale, die Projektion von mög-lichen Entwicklungen des Energiesystems, sowie die Formulierung von konsistenten Strategien zurTransformation des Energiesystems. Dabei stehen die Ziele Wettbewerbsfähigkeit, Versorgungssicher-heit und Einklang mit Umwelt und Klima im Vordergrund. Gesellschaftliche Akzeptanz von Energie-technologien und Transformationsstrategien gewinnen an Bedeutung. Wesentliche Basis sindcomputerbasierte Modelle. Der intensive Dialog mit den Vertretern aus Forschung und Wirtschaft, welche die technologische Entwicklung vorantreiben sowie mit den Akteuren aus Gesellschaft und Politik ist ein Grundelement der Jülicher Arbeiten.

Keramiken bilden diezentrale Funktionsein-heit in Brennstoffellenund ermöglichen die effiziente Umwandlungvon chemischer in elektrische Energie.

In komplexen Vakuum-anlagen werden funktionale Schichtenfür Batterien erzeugt.

Die umfassenden Zusammenhänge zwischen Wirtschaft,Technik und Umweltsind Thema der JülicherSystemforschung.


Energiespeicherung

Systemanalyse, Technikfolgenabschätzung, Energiewirtschaft


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Mitglied im FVEE seit 1990

Mitarbeitende zu erneuerbaren Energien: ca. 270

Zusammenarbeit mit Universitäten

RWTH Aachen: JARA-ENERGY, Teil der Jülich–Aachen Research Alliance (JARA). Lehrstühle an den Universitäten Aachen, Bochum,Bonn.

Weitere Mitgliedschaften

Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft und in diversen nationalen und internationalen Verbünden und Plattformen

Institut für Energie- und Klimaforschung(IEK)

Um die modernen Herausforderungen einer integrierten Energie- und Klimaforschung aufzugreifen, gründet das Forschungszentrum Jülich im Oktober 2010 das Institut für Energie-und Klimaforschung (IEK). Unter verstärkter Nutzung der Synergien in den Disziplinen Energie- und Umweltforschung positioniert sichJülich damit analog zur deutschen Energie- undKlimastrategie.

Vernetzung


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Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Bauphysik ist ein entscheidender Faktor, der Bauen erfolgreich macht! Die Aufgaben des FraunhoferIBP konzentrieren sich auf Forschung, Entwicklung, Prüfung, Demonstration und Beratung auf den Gebieten der Bauphysik. Dazu zählen insbesondere Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz,Optimierung der Lichttechnik und die Entwicklung innovativer Konzepte für energieeffizientes Bauen.Produkte, Prozesse und Dienstleistungen werden unter ökologischen, sozialen und technischen Gesichtspunkten analysiert, um damit die Nachhaltigkeit, die nachhaltige Optimierung und die Förderung von Innovationsprozessen zu bewerten. Das Fraunhofer IBP forscht verstärkt auf den Gebieten der rationellen Energieverwendung sowie der Entwicklung von anlagentechnischen Komponenten. Gleichzeitig bietet die Einbindung in die lokalen Hochschulstandorte und eine direkteAnbindung an die regionale Industrie ein Höchstmaß an Präsenz der jeweiligen Fachkompetenz.

Plus-Energieschulen • Vom Energieverschwender zum Minikraftwerk

Plusenergieschulen sind die Schulform der Zukunft. Sie erzeugen über das Jahr betrachtet mehr Primär-energie als sie für die Bewirtschaftung (Beheizung, Lüftung, Trinkwarmwassererwärmung und Beleuch-tung und die dafür notwendige Hilfsenergie) benötigen. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen,müssen bei Schulsanierungen in einem ersten Schritt die Verluste durch Transmission und Lüftung drastisch reduziert werden. Dies wird zum einen durch einen hohen Wärmeschutz der Hüllflächenbau-teile, zum Beispiel mittels Vakuumdämmung, der vollständigen Eliminierung der Wärmebrücken sowiedurch eine hocheffiziente hybride Lüftung, d. h. eine Kombination aus natürlicher und mechanischerLüftungstechnik, erreicht. Im zweiten Schritt ist die noch benötigte Restenergie möglichst mit erneuer-baren Energien und mit geringen Verlusten zu erzeugen. Ein Plusenergiegebäude wird durch die Sanie-rung erreicht, wenn der noch benötigte fossile Restenergieanteil durch dasGebäude selbst erzeugt wird, indem beispielsweise aus Sonnenenergie mittels Photovoltaikmodulen Strom für die eigene Nutzung oder zur Einspeisung ins öffentliche Netz erzeugt wird. Aber auch Biomasse oderGeothermie sind Komponenten der umweltfreundlichen Energieerzeugungin Plusenergieschulen. Das Fraunhofer IBP hat erste Sanierungskonzepte fürKommunen entwickelt

Hocheffiziente Energiesysteme für eine nachhaltige Zukunft von Gebäuden.

Wie effizient nutzen wir Energie in unseren Gebäuden und welche Energieträger werden dafür einge-setzt? Auch heute betreiben meistens hochwertige Energieträger wie Erdgas und Erdöl unsere Gebäude, die jedoch mit hohen Systemtemperaturen arbeiten. Solarenergie, Erdwärme, Abwärme ausIndustrieprozessen oder Fernwärmerücklauf sind jedoch ebenso möglich, da sie mit Systemtemperatu-ren nahe der Raumtemperatur arbeiten und sich für eine wirtschaftliche Nutzung in Gebäuden anbieten. Daher sollte neben der Quantität auch die Qualität, die Exergie der eingesetzten Energienbetrachtet werden. Wissenschaftler des Fraunhofer IBP greifen den Ansatz der Exergie auf. Ziel ist dieEntwicklung von Konzepten, die den Bedarf an hochwertigen Energieträ-gern in Gebäuden und deren Versorgungssysteme reduziert, um einenmöglichst effizienten Einsatz von Energie zu erreichen. Nicht nur Gebäude,sondern ganze Siedlungssysteme mit ihren jeweiligen Strukturen werdenexergetisch untersucht und bewertet. Die Arbeiten fokussieren sich auf dieEntwicklung von innovativen Verteil-, Speicher- und Energieerzeugungs-konzeptionen.

Solares und energieeffizientes Bauen • Biomasse • Geothermie

Solares und energieeffizientes Bauen • Energieeffizienz

Fraunhofer IBP

Fraunhofer-Institut fürBauphysikwww.ibp.fraunhofer.de

Institutsteil StuttgartNobelstr. 1270569 Stuttgart

Institutsteil HolzkirchenFraunhoferstr. 1083626 Valley

Projektgruppe KasselGottschalkstr. 28a34127 KasselTel.: 0561 804 1870

ÖffentlichkeitsarbeitStandort Stuttgart:Rita Schwab Tel.: 0711 970 [email protected]

Standorte Holzkirchenund Kassel:Janis Eitner Tel.: 08024 [email protected]

Plus-Energieschulen –Vom Energieverschwen-der zum Minikraftwerk

Anlagentechnik: Effiziente Energienutzungdurch innovative Verteil-, Speicher- undEnergieerzeugungskon-zeptionen

Auf Wissen bauen

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Bauen in anderen Klimazonen

Baukonstruktionen unseres gemäßigten Klimas lassen sich nicht einfach inandere Klimazonen versetzen. Deutlich wird das Prinzip beispielsweise ander Tatsache, dass in einer kalten Klimazone der Wärmefluss von innennach außen gedämmt werden muss, während dies in warmen Regionenumgekehrt erforderlich ist. Will man nach den Prinzipien der Nachhaltig-keit, also unter Berücksichtigung ökologischer, ökonomischer und sozialerAspekte sanieren oder neu bauen, dann sind regionalspezifische Faktoren zu berücksichtigen, die sichvom Klima über Ressourcen bis zur jeweiligen Kultur erstrecken. Das Fraunhofer-Institut für BauphysikIBP wird sich in den kommenden Jahren mit komplexen regionalspezifischen Einflüssen auf das Bauen verstärkt beschäftigen.

Steigerung der Energieeffizienz

Das Fraunhofer IBP erforscht in mehreren Forschungsprojekten die Steigerung der Energieeffizienz von Städten und Stadtteilen. Neben derEvaluierung von Demonstrationsprojekten zu energieeffizienten Stadtteilenwird unter anderem an Beurteilungskriterien für Projekte, einer Auswahl-matrix zur Identifizierung von Forschungslücken, der Weiterentwicklungvon Planungshilfsmitteln – dem so genannten »Energieeffizienzratgeber fürQuartiere« – und an einem Leitfaden zur kommunalen Energieplanung gearbeitet. Wissenschaftler arbeiten an einer Energiebilanz für eine Landeshauptstadt als Mikro- und Makroanalyse, die auf andereKommunen übertragbar ist. Hierbei wird der Energieinput über die Stadtgrenze bis in detaillierte Ver-brauchsstrukturen heruntergerechnet bzw. alle Verbraucher wie Gebäude, Verkehr, Industrieprozesseetc. verdichtet zu Energieverbräuchen für gesamte Stadtgebiete. Zusätzlich werden Maßnahmenpa-kete zur Energieeffizienzsteigerung mit dem Fokus auf Dienstleistungsprozesse entwickelt.

Innovative Textilien und Funktionsmembranen für energetisch optimierte Fassadensysteme

In der Textilindustrie gibt es eine Vielzahl Hightech-Produkte, die auch fürbauphysikalische Fragestellungen Lösungen bieten können, die herkömmli-che Systeme nicht oder nur eingeschränkt haben. Zu nennen wären bekannte Produkte aus dem Outdoorbereich, die einen guten Regenschutzmit extremer Diffusionsoffenheit kombinieren oder die dauerhaft Schmutzabweisend vergütet sind sowie antimikrobiell ausgerüstete Fasern. Textilien können auch die Beständigkeit selbst hochwertiger Außenputze übertreffen. In diesem Zusammenhang ist die enormeDehnfähigkeit der Textilien als weiterer Vorteil zu nennen. Typische Probleme von Putzfassaden, wiedie Rissbildung durch thermisch oder hygrisch bedingte Spannungen, sind bei textilen Materialiennicht zu erwarten. Die derzeit gängigste Dämmmaßnahme zur energetischen Sanierung im Bestand istder Einsatz von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS). Das Ziel der Untersuchungen besteht darin,die Möglichkeiten zum Ersatz des konventionellen Putzes beim WDVS durch ein entsprechend modifiziertes Textil herauszufinden


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Solares und energieeffizientes Bauen • Globale Märke

Energieeffizienz von Städten

Solares und energieeffizientes Bauen • Textilien und Funktionsmembranen

Saana: Bauen inan deren Klimazonenmuss klimagerecht erfolgen.

Für ganze Stadtteilewerden energetischeKonzepte erarbeitet.Bildquelle: Stadt Kassel

Verstärkt im Einsatz:Membrankissen- Konstrukionen ausHigh-Tech-Materialien

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Asphaltbeläge als Stromsparer

Der Betrieb von Straßenbeleuchtungsanlagen erfordert zunehmend hoheökologische Anforderungen wie die Begrenzung störender Lichtimmissio-nen und Entsorgung von Materialien mit umweltrelevanten Bestandteilen(Austausch von Quecksilberdampfleuchten). Direkte Auswirkung auf Kostenund Ökologie hat der Energieverbrauch der Beleuchtungsanlagen. Die Straßenbeleuchtung macht etwa 10% des Strombedarfs für Beleuchtungs-zwecke aus. Die Gesamtbetriebskosten für die Straßenbeleuchtung liegenin Deutschland bei etwa 1 Mrd. €/a. Im Bereich der Straßenbeleuchtungist das lichttechnische Verhalten von Straßendeckschichten planerisch bei der Auslegung der künstli-chen Beleuchtungsanlagen zu berücksichtigen und zu optimieren. So hat neben einer energieeffizien-ten Lichttechnik der Leuchten die Wahl des Straßenbelags einen hohen Einfluss auf den Energiebedarffür die Straßenbeleuchtung. Der Einsatz heller gegenüber dunkler Straßenbelagsarten ermöglicht eineAbsenkung der erforderlichen energetischen Aufwendungen auf ein Drittel und dies bei Bereitstellungverkehrssicherheitstechnisch vergleichbarer Leuchtdichteniveaus. Aufgrund der geringeren Wärmeab-sorption bieten helle Beläge darüber hinaus den Vorteil einer geringeren thermischen Belastung vonStraßen. Die Wissenschaftler des Fraunhofer IBP forschen gemeinsam mit dem Asphaltverband an energieeffizienten Straßenbelägen.

Vernetzung


200 Mitarbeitende

Mitgliedschaften

Das Fraunhofer IBP ist Mitglied in der Fraunhofer-Gesellschaft. Die Institutsleiter Prof. Dr. Gerd Hauser und Prof. Dr. Klaus Sedlbauer sind Mitglieder im Präsidium der Deutsche Gesell-schaft für Nachhaltiges Bauen e.V. (DGNB). Mitgliedschaft im Fraunhofer-Verbund Werkstoffe,Bauteile, Materialien, in den Fraunhofer AllianzenBau; Energie, Verkehr; Zum Erhalt des KulturerbesFALKE

Zertifizierungen o.ä.

Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik betreibt„bauaufsichtlich anerkannte Stellen“ für Prüfung,Überwachung und Zertifizierung von Bauproduk-ten und Bauarten in Deutschland und Europa.Vier Prüflabore des Instituts sind nach DIN ENISO/IEC 17025:2005 vom Deutschen Akkreditie-rungssystem Prüfwesen (DAP) akkreditiert. DenPrüfstellen wurde als höchste Akkreditierungsstufedie »flexible Akkreditierung« zuerkannt. Sie sinddamit berechtigt, neue Prüfverfahren zu ent-wickeln und anzuwenden sowie vorhandene zumodifizieren.

Bauakustik und SchallimmissionsschutzDAP-PL-3743.26,Feuchte/Mörtel/Strahlung/EmissionenDAP-PL3743.30Feuerstätten/Abgasanlagen DAP-PL-3743.25Wärme-Kennwerte DAP-PL-3743.27Prüf-, Überwachungs-, Zertifizierstelle nach derLandesbaubauordnung Prüfung zum ÜbereinstimmungsnachweisPrüfstelle nach dem BauproduktengesetzZertifizierung nach Geräte- und Produktsicher-heitsgesetz


In Personalunion mit der Universität Stuttgart undder Technischen Universität München. Enge Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Umwelt-bewusstes Bauen – Universität Kassel.

Kooperationen mit den Universitäten in den Ländern Australien, Belgien, Brasilien, Bulgarien,China, Dänemark, Finnland, Frankreich, Griechen-land, Großbritannien, Italien, Japan, Jemen, Kanada, Litauen, Neuseeland, Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Schwe-den, Schweiz, Slowenien, Spanien, Südafrika,Südkorea, Tschechien, Ungarn, USA, Zypern.

Energieeffizienz bei Straßenbeleuchtung und Straßenbelag

Ausgründungen des Fraunhofer IBP

CalCon Deutschland AG, München (Immobilienmanagement, Energieanalyse, Energieausweise)

Das lichttechnische Verhalten von Straßendeckschichtenwird untersucht.

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme

Das Fraunhofer ISE setzt sich für ein nachhaltiges, wirtschaftliches, sicheres und sozial gerechtes Energie-versorgungssystem basierend auf regenerativen Energien ein. Es schafft technische Voraussetzungen füreine effiziente und umweltfreundliche Energieversorgung, sowohl in Industrie- als auch in Schwellen-und Entwicklungsländern. Hierzu entwickelt das Institut Materialien, Komponenten, Systeme und Verfahren in insgesamt sieben Geschäftsfeldern: Energieeffiziente Gebäude und Gebäudetechnik, Angewandte Optik und funktionale Oberflächen, Solarthermie, Silicium-Photovoltaik, Alternative Photo-voltaik-Technologien, Regenerative Stromversorgung und Wasserstofftechnologie.

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Silicium-PhotovoltaikBei der kristallinen Silicium-Photovoltaik bildet das Fraunhofer ISE die gesamte Wertschöpfungsketteab. Im Silicium Material Technologie- und Evaluationscenter SIMTEC verfügt das Institut über eine Kristallisationsanlage, die die Herstellung von 15 bis 250 kg schweren multikristallinen Blöcken erlaubt.Auch an Säge- und Schleiftechnologie wird gearbeitet. Im 500 m² großen Reinraumlabor steht die Entwicklung von hocheffizienten Solarzellenkonzepten und -prozessen im Mittelpunkt. Bei der kristallinen Silicium-Dünnschichtsolarzelle forscht das Fraunhofer ISE am Konzept des Waferäquivalents.Das Photovoltaik Technologie Evaluationscenter PV-TEC verfügt über mehr als 1200 m² Technologie-fläche im Pilotmaßstab, mit einem Durchsatz von mehr als 100 Wafern pro Stunde. Ergänzt werden dieTechnologieschwerpunkte durch einen exzellenten Charakterisierungs- und Simula tions pool. Das Pho-tovoltaik Modul-Technologiecenter (MTC) am Fraunhofer ISE ermöglicht schließlich die Verarbeitungneuer Zellen und Materialien in aussagekräftigen Stückzahlen und Formaten.

III-V-Halbleiter Hier liegen die Schwerpunkte auf der Konzentratortechnologie für Kraft-werke sowie Weltraumanwendungen. Mehrfachsolarzellen auf Basis von III-V-Halbleitern erzielen heute die höchsten Wirkungsgrade für jede Art vonSolarzellen. Dreifachsolarzellen aus GaInP/GaInAs/Ge werden bereits seitJahren erfolgreich im Weltraum eingesetzt. Das Fraunhofer ISE hat daranmitgewirkt, dass diese höchsteffizienten Zellen auch terrestrisch, im Zusam-menspiel mit der optischen Konzentration des Sonnenlichts, erfolgreich inden Markt eingeführt werden konnten. Weitere Märkte sind Spezialanwendungen wie die Laser-Lei-stungsübertragung oder die Thermophotovoltaik. Auch hier werden die Arbeiten ergänzt durch dieEntwicklung angepasster Charakterisierungstechniken und -geräte sowie das Kalibrieren der Mehrfach-solarzellen im Kalibrierlabor CalLab. Darüber hinaus entwickelt das Fraunhofer ISE komplette Konzen-tratormodul- und -systemlösungen sowie angepasste Fertigungsprozesstechnologie in seinem Concentrator Technology and Evaluation Center (ConTec).

FarbstoffsolarzellenMit dem Ziel der Gebäudeintegration entwickelt das Fraunhofer ISE dieFarbstoffsolarzellentechnologie zur Marktreife. Neben der Entwicklung vonZell- und Herstellungskonzepten stehen Arbeiten zur Aufskalierung vonFarbstoffsolarmodulen für die Anwendung im Architekturbereich im Vorder-grund. Das Institut zeigte in Prototypen die Vorteile der Fertigung, die Industrietechniken wie Siebdruck und neue Versiegelungskonzepte ein-schließt; ebenso die Möglichkeit gestalterische Aspekte umzusetzen. Die Beständigkeit der Module wird im Labor und unter Außenbewitterung getestet.

Innovative Forschungfür den Markt

Photovoltaik

Fraunhofer ISE

Fraunhofer-Institutfür SolareEnergiesystemeHeidenhofstr. 279110 Freiburgwww.ise.fraunhofer.de

ÖffentlichkeitsarbeitKarin Schneider Tel.: 0761 [email protected]

ConTec

Farbstoffsolarmodul


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Solare Wärme und Kälte

Organische SolarzellenBei organischen Solarzellen wird der Kostenvorteil über neue Zellarchitektu-ren sowie Rolle-zu-Rolle-Produktionsverfahren weiter optimiert. Das Institutentwickelt neue Zellarchitekturen, die basierend auf kostengünstigen Materialien mit effizienten Verfahren hergestellt werden können. Mit demZiel höherer Effizienzen und Lebensdauern werden neue organische Halblei-ter und Elektroden untersucht, in beschleunigten Alterungstests auch dieEignung von Verkapselungsmaterialien.

TestzentrenDie Kalibrierlabore für Solarzellen und -module des Fraunhofer ISE zählen zuden weltweit führenden. In Kooperation mit dem VDE betreibt das Institutdie Charakterisierung und Zertifizierung von PV-Modulen. Rund um PV-An-lagen bietet das ISE ein breites Dienstleistungsspektrum an, von Ertragsgut-achten über Anlageninspektionen bis hin zum Langzeit-Monitoring.

Selektive Schichten für Absorberrohre in solarthermischen Kraftwerkensowie neue Kraftwerkskonzepte auf Fresnel-Basis, aber auch Wirtschaftlich-keitsberechnungen von Kraftwerken unterschiedlicher Größe stehen im Mit-telpunkt der Arbeiten des Fraunhofer ISE zur Hochtemperatur-Solarthermie.

Das Fraunhofer ISE entwickelt und prüft solarthermische Kollektoren undKollektorsysteme für vielfältige Anwendungen, von der Brauchwasser- undSolarheizungsanlage über die Kühlung und Klimatisierung bis hin zu fassadenintegrierten Kollektoren und konzentrierenden sowie Fresnel- Kollektoren für Kraftwerke und Prozesswärme. Ein Schwerpunkt liegt aufder Erzeugung von Antriebswärme für Absorptionskältemaschinen.

Systemtechnik und Netzmanagement

Seit vielen Jahren ist das Fraunhofer ISE führend in der Entwicklung von Leistungselektronik für Umrichter und Ladetechnik. Jüngster Weltrekord istein Wechselrichter mit 99,03% Wirkungsgrad. Auf der Basis modernsterKommunikationstechnologie entwickelt das Institut neue Konzepte undKomponenten für das Energiemanagement von dezentralen Erzeugern undVerbrauchern im Verteilnetz. Ziel ist dabei, den rasant steigenden Einspeise-raten erneuerbarer Energien in die Verteilnetze und den damit verbundenen technischen, ökonomi-schen und ökologischen Anforderungen Rechnung zu tragen (Smart Grids). Eine zunehmend wichtigeRolle in diesem Kontext spielt die Elektromobilität. Hier liegen die Schwerpunkte des Instituts in derEnergieübertragung zwischen Fahrzeug und Netz, der Entwicklung von hocheffizienter Ladetechniksowie von Metering- und Abrechnungs- und Kommunikationslösungen.

Organische Solarzelle

Solarsimulator

Solare Klimatisierung

Wechselrichter


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Gasbrenner

Biomasse

Ein integraler Planungsansatz für Nullenergiegebäude – und langfristig sogar für dasHaus als Netto-Energieerzeuger – stehen im Mittelpunkt der Arbeiten. Das FraunhoferISE unterstützt Hersteller bei der Entwicklung neuer Komponenten und Geräte ebensowie Planer und Architekten bei der Konzipierung anspruchsvoller Bauwerke. Die Themen reichen von Tageslicht und Sonnenschutz über Wärmespeicherfähigkeit vonBausystemen, Kühlkonzepte, thermische Aktivierung von Bauteilen, Wärmepumpen

und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung bis hin zur solaren Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstüt-zung mit Solarenergie sowie Integration von Photovoltaik in die Gebäudehülle und Verfahren zur energieeffizienten Betriebsführung und Regelung von Gebäuden.

a sB io m s e Bei der Umwandlung und Nutzung von Biomasse steht am Fraunhofer ISE die Entwick-

lung einer Technikumsanlage zu einem neu entwickelten Holzvergasungsverfahren imMittelpunkt. Auch Studien zu Biomassepotenzialen sowie die Erstellung von Energie-und CO2-Bilanzen von Verfahren zur Biomassekonversion sind Forschungsthemen. ImRahmen der Reformertechnik befasst sich das Fraunhofer ISE mit der Erzeugung vonSynthesegasen aus Bioethanol.

Energiespeicherung

Ziel der Arbeiten am Fraunhofer ISE sind marktfähige Brennstoffzellensys -teme für die autonome Stromversorgung für netzferne Anwendungen undfür portable elektronische Kleinsysteme. Dafür werden Membranbrennstoff-zellen im Leistungsbereich von mW bis mehreren hundert Watt entwickelt,inklusive ihrer Versorgung mit Wasserstoff oder Methanol. Neben der Brenn-stoffzellenstapelstruktur liegt ein weiterer Schwerpunkt auf planaren, serien-verschalteten Brennstoffzellen in einer Ebene. Die Integration vonBrennstoffzellensystemen in übergeordnete Systeme, die elektrische Systemauslegung inklusive Span-nungsaufbereitung und Sicherheitstechnik werden ebenfalls erforscht. Der Betrieb von Brennstoffzellen-systemen erfordert Wasserstoff als Brennstoff. Das Fraunhofer ISE bietet Lösungen an durch Elektrolysevon Wasser oder durch katalytische Umsetzung (Reformierung) wasserstoffreicher Energieträger. Für dieReformierung kommen fossile Brennstoffe wie Erdgas, Flüssiggas, Benzin, Diesel, Kerosin oder Heizölsowie biogene/regenerative Energieträger wie Biogas, Holz, Bio-Ethanol oder Rapsöl in Frage.

Das Fraunhofer ISE entwickelt Batteriesysteme als Bestandteil von hybridenEnergieversorgungssystemen für netzferne Anwendungen, zur Netzstützungund für Anwendungen in Elektro- und Plug-In-Hybridfahrzeugen. Schwer-punkt ist dabei die Optimierung von Betriebsführungsstrategien und Entwicklung von Batteriemanagementsystemen (BMS) für alle gängigenTechnologien um Batteriealterung und -kosten zu reduzieren. Ein besonde-rer Akzent liegt auf der Stack- und Systementwicklung sowie dem Batterie-management für Vanadium-Redoxflow-Batterien für dezentrale Anwendungen.

Technikfolgenabschätzung, Energierecht und -wirtschaft


Redoxflow

n i k fh o l In Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung c g

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T n in Karlsruhe betreibt das Fraunhofer ISE die Forschungsgruppe „Renewable EnergyI nnovation Policy“ und trägt damit dem zunehmenden Bedarf einer immer engeren Verzahnung von Technologieentwicklung und angewandter Forschung mit der ökonomischen Systemanalyse und Innovationsforschung Rechnung.

Solares und energieeffizientes Bauen


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Vernetzung


Mit 930 Mitarbeitern ist das Fraunhofer ISE dasgrößte europäische Solarforschungsinstitut.

Standorte

Freiburg; Fraunhofer ISE Labor- und ServicecenterGelsenkirchen LSC; Center für Silizium-Photovol-taik CSP in Halle/Saale mit dem Schwerpunkt Kristalltechnologien; Technologiezentrum Halb-leitermaterialien THM in Freiberg. Es besteht eineKooperation mit dem MIT in Boston/USA: dasFraunhofer Center for Sustainable Energy SystemsCSE.

Zertifizierungen

Akkreditierte Testzentren: CalLab PV Cells, CalLabPV Modules, TestLab PV Modules, TestLab Solar Thermal Systems, TestLab Solar Façades. Zudem Qualitätssicherung von PV-Kraft-werken, Batterie-Prüflabor, Wechselrichtertests,Wärmepumpen-Teststand


Albert-Ludwigs-Universität Freiburg; Fernuniversi-tät Hagen; Universität Karlsruhe; Universität Konstanz; Universität Koblenz-Landau; TechnischeUniversität Berlin; Hochschule Offenburg, TFHGeorg Agricola zu Bochum, Staatliche Akademieder Bildenden Künste, Stuttgart; BerufsakademieRavensburg; Konkuk University Seoul, Korea

Mitgliedschaften

Das Fraunhofer ISE ist Mitglied der Fraunhofer-Gesellschaft, der führenden Trägerorganisation fürEinrichtungen der angewandten Forschung inEuropa. Weitere Mitgliedschaften: EUREC Agency,EU-Technologieplattformen PV und Solarthermie,EPIA (assoziiertes Mitglied), ESTIF (European SolarThermal Industry Federation), InternationalEnergy Agency IEA

Ausgründungen des Fraunhofer ISE

• Concentrix Solar GmbH, Freiburg (Photovoltaik)• PSE AG, Freiburg (Solarthermie und Photovoltaik)• SorTech AG, Halle (Kältetechnik)• solares bauen GmbH, Freiburg (Bauphysik und Technikplanung)• Holotools GmbH, Freiburg (Entwicklung und Fertigung von Oberflächen für Lichtmanagement)• Solar Spring GmbH, Freiburg (Dezentrale Wasseraufbereitung)

Fraunhofer-Institut für Windenergie undEnergiesystemtechnik

Die Forschungsgebiete des neuen Fraunhofer IWES umfassen das gesamte Spektrum der Windenergiesowie die Energiesystemtechnik für erneuerbare Energien.

Das Fraunhofer IWES wurde zum Jahresbeginn 2009 gegründet und ist aus dem ehemaligen Fraunhofer-Center für Windenergie und Meerestechnik CWMT in Bremerhaven sowie dem Institut fürSolare Energieversorgungstechnik ISET e. V. in Kassel hervorgegangen.

Die fachlichen Kompetenzen des Fraunhofer IWES integrieren in einem breiten transdisziplinären Ansatz alle relevanten Fachdisziplinen mit Schwerpunkten in der Elektrotechnik, der Systemtechnik,dem Maschinenbau, dem Bauingenieurwesen, der Fluidphysik und der Energiemeteorologie.

Kompetenzzentrum Rotorblatt

Mit den Messwerten aus statischen und zyklischen Ganzblatttests lässt sichin wenigen Monaten die Degradation an Rotorblättern über die 20-jährigeNutzungsphase prognostizieren. In einem einzigartigen 70-Meter Prüfstandwerden Lasten bis zu 50 Meganewtonmeter über Hydraulikzylinder auf Rotorblätter aufgetragen. Dehnungsmessstreifen liefern parallel mit Kraft-messdosen, Seilzugaufnehmer und verschiedenen Sensoren aussagekräftigeWerte. Eine Frequenzanalyse ermöglicht Eigenfrequenzmessungen unddamit eine energiesparende Anregung des Blattes. Neben Ganzblattversu-chen erfordert ein Betriebsfestigkeitsnachweis Materialprüfungen und rech-nerische Untersuchungen. Zunehmend werden auch Komponenten geprüft, um die Lücke zwischen Ganzblatt- und Materialtests zu schließen.

Technische Zuverlässigkeit

Zuverlässigkeitsrelevante Indikatoren und Kennzahlen machen die Auswir-kungen von technischen Modifikationen, Anlagendesign, Betriebs-, War-tungs- und Instandhaltungsstrategien quantitativ erfassbar. Für die Planungvon Instandsetzungsmaßnahmen werden statistische Analysen des Ausfall-verhaltens von Anlagen und Komponenten (zuverlässigkeitsorientierte In-standhaltung) ebenso wie Daten aus regelmäßigen Messung physikalischerGrößen mittels Condition-Monitoring/Structural-Health-Monitoring-Systemen und der serienmäßigensensorischen Überwachung (zustandsorientierte Instandhaltung) herangezogen.

Anlagensimulation und -bewertung

Bei der aero-servo-hydro-elastischen/voll gekoppelten Simulationen wer-den verschiedenen Teilsysteme einer Windenergieanlage wie Rotorblätter,Antriebsstrang, Tragstruktur und Regelung in einem numerischen Modellzusammengefasst. In Kooperation mit der Aero Dynamik Consult Inge-nieurgesellschaft hat das Fraunhofer IWES die Software ADCoS-Offshoreentwickelt, um die Lasten auf (Offshore-)Windenergieanlagen unter Berücksichtigung des Einflusses der Meereswellen auf die Tragstrukturen zu simulieren.

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advancing wind energy and energy system technology

Windenergie und Meeresenergie

Fraunhofer IWES

Fraunhofer-Institut fürWindenergie undEnergiesystemtechnikwww.iwes.fraunhofer.de

Institutsteil KasselKönigstor 59 34119 Kassel

Institutsteil BremerhavenAm Seedeich 4527572 Bremerhaven

ÖffentlichkeitsarbeitInstitutsteil KasselUwe KrengelTel.: 0561 7294-319 [email protected]

Institutsteil BremerhavenBritta RollertTel.: 0471 [email protected]

Das Fraunhofer IWESentwickelt zeit- und kostensparenden Prüfmethoden, die einerealistische Belastungs-situation erzeugen.

Eine serienmäßigeÜberwachung mittelsgeeigneter Sensorik unterstützt eine ereignis- und zustands-orientierte Wartung.

Durch die Ermittlungvon Bemessungslastenkann die Materialaus-nutzung verbessert unddie Betriebsführungund Steuerung der Anlagen optimiert werden.

Antriebsstrang

Zusammen mit der Windenergiebranche baut das Fraunhofer IWES einKompetenzzentrum Gondel auf, das großtechnische Prüf- und Experimen-tiereinrichtungen sowie computergestützte Simulationen einsetzt. Testver-fahren zur Entwicklung leichter und zuverlässiger Antriebsstränge müssenBelastungen durch Wind, ggf. See, Wechselwirkungen mit dem Baugrundsowie dem elektrischem Netz berücksichtigen.

Offshore-Standortbewertung

Die Kombination von Mess- und Modelldaten stellt Ertragsprognosen undLastenberechnung auf eine tragfähige Basis. Flächenhaft erhobene Seismik-daten werden mit Werten von punktuellen Aufschlüssen und CPT-Sondie-rungen verknüpft. Bodenerkundung und Baugrundbewertung werden inenger Kooperation mit dem Forschungszentrum marum an der UniversitätBremen durchgeführt. Ziel ist, den Bau und Betrieb von Offshore-Wind-parks sowie das Anlagendesign zu verbessern.

Meeresenergie

Das Fraunhofer IWES hat zur Entwicklung der weltweit ersten Meeresströmungsturbine beigetragenund verschiedene Regelungs- und Betriebsführungssysteme realisiert: für Horizontalachsenturbinen,drehzahlvariable Vertikalachsenturbinen und Wellenenergiewandler. Neue Prinzipien, wie z. B. ein periodisch bewegtes, nicht rotierendes System, werden untersucht.

Das IWES forscht im Bereich Photovoltaik zur Systemintegration in das elektrische Verteilnetz. Neue Regelungsstrategien für Stromrichter als Bindeglied zwischen Stromerzeugern, Speichern und Lasten sollen zurNetzqualität beitragen und neue Anforderungen intelligenter Netze unter-stützen. Schwerpunkte sind die Netzintegration, die Anlagentechnik, Insel-netze und Hybridsysteme. Für die Prüfung der elektromagnetischenVerträglichkeit, der elektrischen Netzeigenschaften von Stromrichtern undder Wirkungsgrade von PV-Systemen stehen akkreditierte Testlabore zur Verfügung.

Die Integration von PV-Modulen in Gebäude als multifunktionale Bauelemente nutztneben der Stromerzeugung weitere wertsteigernde Eigenschaften. IWES arbeitetdaran, die Anwendbarkeit dieser Eigenschaften zu ermitteln und dadurch die technischen und wirtschaftlichen Potenziale der PV-Bauelemente möglichst vollständigauszuschöpfen.

Die FuE-Themen des IWES konzentrieren sich auf ganzheitliche, system-technisch orientierte Untersuchungen der gesamten Prozessketten für dieStrom-, Wärme- und Energieträgererzeugung aus Biomasse, neue Aggregate wie z. B. Mikrogasturbinen, den Ausgleich dargebots- oder verbrauchsabhängiger Schwankungen im Netz durch Bioenergie, neue Integrations- und Vermarktungsmöglichkeiten, die Integration von Biogas-Aufbereitungstechnologien sowie die Entwicklung von biogasgespeisten»Mikrogasnetzen«.


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Photovoltaik

Bioenergie


Die technische Verfüg-barkeit von Gondelnvon Windenergieanla-gen bestimmt in ho hemMaße die Gesamtver -fügbarkeit der Anlagenam Netz. (Quelle: Siemens Pressefoto)

Akustische Profilstrom-messer erfassen dieMeeresströmungen underleichtern die Auswahlgeeigneter Standortefür Offshore-Windener-gieanlagen (Quelle: marum, Universität Bremen)

Outdoor-Testfeld fürPhotovoltaikmodule

Am Landwirtschafts-zentrum Eichhof in BadHersfeld betreibt dasFraunhofer IWES Pilotanlagen zur energetischen Biomassenutzung.


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Die Netzschnittstelle und das Systemverhalten von Windenergie- und Photovoltaikanlagen werden über die Steuerung und Regelung von Stromrichtern und elektrischen Maschinen weiterentwickelt. Dafür werdenKommunikationsschnittstellen und die Interaktion mit den Netzbetriebs-mitteln und der Betriebsführung auf der Verteilnetzebene untersucht. Dazuzählen auch Komponenten für Leittechnik, Energiemanagement, Zähler-technik, sowie Sicherheits- und Schutztechnik für den Netzbetrieb. DasIWES betreibt ein Test- und Prüfzentrum für die Netzintegration dezentraler Stromerzeuger und Elektrofahrzeuge und koordiniert das in diesem Feld führende europäische Exzellenznetzwerk DERlab.

Vor dem Hintergrund der liberalisierten Energiemärkte und der Besonderheiten der erneuerbaren Ener-gien entwickelt das IWES neue Methoden zur Leistungssicherung sowie eine angepasste Kraftwerks-und Netzstruktur unter besonderer Berücksichtigung der energiewirtschaftlichen Einbindung, der Energiemeteorologie und der Wirtschaftlichkeit. Besonderes Augenmerk richtet sich auf Strukturen fürdie großräumige Nutzung der erneuerbaren Energien. Entsprechende FuE-Arbeiten unterstützen einer-seits die Erschließung der Offshore-Windenergienutzung und andererseits den Einsatz von Windenergiein Schwellen- und Entwicklungsländern. Im Mittelpunkt stehen dabei ganzheitliche, systemtechnischorientierte Betrachtungen und Optimierungen sowie Informations- und Kommunikationstechniken für»smart grids«.

Für die Vollversorgung mit erneuerbaren Energien entwickelt das IWESKonzepte für die Speicherung von regenerativem Strom im Erdgasnetz alserneuerbares Methan. Im Fokus der Energiespeichersystemtechnik stehenmathematische Modelle und virtuelle Systeme zur Simulation von Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien für vorindustrielle und industrielleForschung in verschiedenen Simulationsumgebungen.

Technikfolgenabschätzung Energierecht und -wirtschaft

Energiespeicherung


Zusammenarbeit mit Firmen

n i k fh o l Die Arbeiten zur Energiewirtschaft und Systemanalyse umfassen dynamische Simula-c g

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T n tionen der Stromversorgung, die Entwicklung von Szenarien zum Ausbau und derI ntegration von erneuerbaren Energien sowie Beiträge zur Harmonisierung von regenerativer und konventioneller Stromerzeugung. Die Ergebnisse fließen auch in dieSzenarien des Wissenschaftlichen Beirat der Bundesregierung Globale Umweltverände-rungen (WBGU) ein.

Auf nationaler und internationaler Ebene arbeitet das Institut mit zahlreichen öffentlichen und industriellen Forschungseinrichtungen erfolgreich zusammen. Die Anwendungsnähe des FraunhoferIWES dokumentiert sich u. a. in der großen Zahl von direkten Forschungsaufträgen der Industrie. Darüber hinaus werden viele Projekte von Industriearbeitskreisen begleitet und zahlreiche Entwicklungsvorhaben gemeinsam mit Firmen durchgeführt.

Schaltanlage im Stromnetz

Virtuelles System zur Simulation von Batterien


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Vernetzung


250 Mitarbeitende Mitglied in der Fraunhofer-Gesellschaft seit 2009

Mitgliedschaft in weiteren Verbünden zu EE

deENet – Kompetenznetzwerk Dezentrale Energietechnologien e. V.DERlab – European Distributed Energy ResourcesLaboratories (DERlab) e. V.EAWE – The European Academy of Wind EnergyEUREC – Agency European Renewable Energy Research Centres AgencyEWEA – European Wind Energy AssociationFVEE – Forschungsverbund Erneuerbare EnergienGERMANWIND – Windenergie-Cluster in derNordwest-RegionIEA – International Energy AgencyIEC – International Engineering ConsortiumInno-cnt – Innovationsallianz Carbon NanotubesRAVE – Research at alpha ventusWAB – Windenergie-Agentur Bremerhaven/ Bremen e.V.

Die Forschungsergebnisse fließen über die Mitarbeit in nationalen und internationalen Gremien wie DKE, CENELEC und IEC in die Standardisierung und Normung ein.

Als fachlicher Berater bringt das Fraunhofer IWESseine Kompetenzen auch in die Gestaltung vonpolitischen und wirtschaftlichen Rahmenbedin-gungen ein. Beispielsweise in die Gestaltung desErneuerbare-Energien-Gesetzes, die Erschließungder Offshore-Windenergienutzung sowie in dieArbeit des Wissenschaftlichen Beirats der Bundes-regierung Globale Umweltveränderungen(WBGU).

Zusammenarbeiten mit Universitäten

Das Fraunhofer IWES strebt eine enge Zusam-menarbeit mit Hochschulen an. Der InstitutsteilBremerhaven hat zwei weitere Projektgruppen inHannover und Oldenburg. Das IWES kooperiertbereits sehr intensiv mit den im ForWind-Verbundzusammengeschlossenen Universitäten in Hanno-ver, Oldenburg und Bremen sowie mit der Uni-versität Kassel. Darüber hinaus werden Kontaktezur Hochschule Bremerhaven und anderen Hochschulen weiter ausgebaut.

Zertifizierungen

Akkreditierte Testeinrichtungen für elektromagne-tische Verträglichkeit, Stromrichter und Photovol-taiksysteme.

Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Geothermie ist eine heimische erneuerbare Energiequelle, die krisensicher und umweltfreundlichWärme oder Kälte und Strom bereitstellen kann. Um zu einer breiteren Marktdurchdringung zu gelan-gen, sind technologische Weiterentwicklungen auf allen Stufen des Gesamtsystems in Bezug auf Effizienz und Nachhaltigkeit notwendig. Im Fokus der Geothermieforschung am Internationalen Geo-thermieZentrum des Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum stehen sichereund effiziente Systemlösungen zur Nutzung tiefer geothermischer Ressourcen fur die Grundlastversor-gung mit Strom und Wärme.

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Energieaus der Tiefe

Geothermie

In situ Geothermielabor Groß Schönebeck:Vom Reservoir zur Kilowattstunde

Im Rahmen des Energieprogrammes der Helmholtz-Gemeinschaft betreibt das GFZ im brandenburgi-schen Groß Schönebeck eine weltweit einzigartige Forschungsplattform zur Untersuchung sedimentä-rer Großstrukturen des Norddeutschen Beckens. Der Standort hat Referenzstatus, die hier entwickeltenKonzepte sind auf eine standortunabhängige Nutzung weltweit ausgelegt. Im Mittelpunkt stehen tief-liegende heißwasserführende Schichten als potenzielle geothermische Nutzreservoire. Die Arbeiten verbinden Grundlagen- und angewandte Forschung und umfassen alle Stufen des Gesamtprozesses –von der Erschließung des Reservoirs bis zur Energiewandlung im Kraftwerk.

Mit Enhanced Geothermal Systems zur Wirtschaftlichkeit

Eine zentrale Rolle nimmt die Forschung zur Entwicklung von EnhancedGeothermal Systems (EGS) ein. Durch sogenannte Stimulationsverfahrenwerden die Wasserdurchlässigkeit und die Wärmetauscherfläche des unter-irdischen Gesteins kunstlich vergrößert und damit die Lagerstättenproduk-tivität verbessert. EGS-Technologien eignen sich besonders an Standorten,an denen die Wirtschaftlichkeit nicht von vornherein gegeben ist. Da etwa95% des geothermischen Potenzials in Deutschland nur mit dieser Techno-logie erschließbar sind, birgt die Entwicklung verlässlicher EGS-Nutzungskonzepte ein großes Potenzialfür den verstärkten Ausbau der Geothermie in Deutschland und weltweit.

Nachhaltiger Anlagenbetrieb durch Material- und Werkstoffqualifizierung

Die hohe Salinität geothermischer Tiefenwässer kann in verstärktem Maßezur Korrosion von Materialien in geothermischen Anlagen und damit zumassiven Beeinträchtigungen des Betriebes führen. Um eine Standort ge-eignete und kostengünstige Werkstoffauswahl treffen zu können, werden inGroß Schönebeck in Kooperation mit Industriepartnern Untersuchungenzur Materialqualifizierung durchgeführt. Eine Korrosionsteststrecke ermög-licht, Systemkomponenten geothermischer Anlagen in einem betriebsnahen Umfeld zu testen und fürden Langzeiteinsatz zu qualifizieren.

GFZ Helmholtz-ZentrumPotsdamDeutsches GeoForschungs-ZentrumTelegrafenberg14473 Potsdamwww.gfz-potsdam.de

ÖffentlichkeitsarbeitFranz Ossing Tel.: 0331 288-1040 [email protected]

Rohreinbau

Layout der Korrosions-teststrecke in GroßSchönebeck(Quelle: Schmidt+ Clemens GmbH & Co. KG)

Demonstration bis zur Energiebereitstellung

Der Bau des am Standort Groß Schönebeck geplanten Forschungskraft-werkes komplettiert das Gesamtsystem von der Reservoirerschließung biszur Energiebereitstellung und ermöglicht die ganzheitliche Demonstrationgeothermischer Stromerzeugung. Neben einer effizienten Stromversor-gung bietet die Forschungsanlage die Möglichkeit, unterschiedliche Komponenten und Arbeitsmittel im Betrieb zu testen und verschiedeneStandortbedingungen zu simulieren. Leistungsfähigkeit und Verlässlichkeiteinzelner Komponenten aber auch der Planungsprozess und die Fahrweiseder Gesamtanlage stellen wichtige Aspekte der Untersuchungen dar.

Neue Qualität durch ganzheitlichen Ansatz

Dieser ganzheitliche Forschungsansatz im Projekt Groß Schönebeck stellteine neue Qualität in der geothermischen Technologieentwicklung dar. Die enge Verknüpfung von grundlagen- und anwendungsorientierter Forschung in Verbindung mit praktischer Demonstration machen das Projekt zu einem wichtigen Pilotvorhaben in der geothermischen Technologieentwicklung Europas.


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Ausgründung des GFZ


Ca. 30 Mitarbeitende zu erneuerbaren EnergienMitglied in der HGF

Mitgliedschaften in weiteren Verbünden

• Verbundvorhaben GeoEn• EERA (European Energy Research Alliance)• EU-Geothermienetzwerk ENGINE• Diverse EU-Projekte:

– Geiser– HITI (High Temperature Instruments fors upercritical geothermal reservoir characterization and exploitation

– HAI (Helmholtz Alberta Initiative Geothermal)


TU BerlinUniversität PotsdamBTU CottbusETH ZürichUniversity of AlbertaUniversity of Nevada Reno UNR (Nevada/USA)Institute of Technology Bandung (Indonesien)Institute of Technology Surabaya (Indonesien)

Vernetzung

Boden Wasser Gesundheit GbR, NeubrandenburgGeoframes GmbH, Potsdam

Prinzip des in GroßSchönebeck geplantenORC-Kraftwerks(Quelle: GFZ)

Fördertest in Groß Schönebeck (Quelle: GFZ)

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialienund Energie

International renommierte Wissenschaftler, einzigartige Großgeräte und ein innovatives Umfeld – dieSolarenergieforschung des HZB ist gut aufgestellt. In den Laboren in Wannsee und Adlershof arbeitendie Forscher bereits heute an den Solarzellen von morgen.

Am HZB setzt man auf Dünnschichtsolarzellen. Neue Materialien und innovative Herstellungsprozessewerden dazu erforscht. In zumeist interdisziplinären Projekten entwickeln die Wissenschaftler Labormodule, aber auch Prototypen für eine industrielle Anwendung. Weitere Forschungsthemen sindphotokatalytische Prozesse sowie Materialien für solare Brennstoffzellen.

Effizient, preisgünstig und in Massenproduktion herstellbar – das sollen dieSolarzellen der Zukunft sein. Noch werden die meisten Solaranlagen aus Silizium-Wafern gefertigt. Ihr Wirkungsgrad ist hoch, ihre Herstellung jedoch teuer und man benötigt viel Energie. Neue Dünnschichtsolarzellensollen deshalb die Wafer ablösen.

Dazu verfolgen die HZB-Forscher mehrere Strategien. Sie lassen Silizium inhauchdünnen Schichten auf Glas wachsen. Und sie verwenden alternative halbleitende Materialien wieChalkopyrite, das sind bestimmte Kupfer-Verbindungen. Diese lassen sich in noch dünneren Schichtenauf Glas und sogar auf flexiblen Unterlagen wie Folie abscheiden.

Dabei tüfteln die Forscher nicht nur an neuen Materialklassen, sondern auch an Herstellungstechniken,mit denen die Solarzellen so wirtschaftlich wie möglich produziert werden können. Dabei stehen denWissenschaftlern eine Vielzahl moderner Analysemethoden zur Verfügung inklusive zweier Großgeräte:das Synchrotron BESSY II und die Neutronenquelle BER II.

Aus Wasser Wasserstoff gewinnen – das klingt einfach und ist doch kompli-ziert. Man benötigt einen Katalysator, um die Reaktion in Gang zu bringen,und man muss Energie zuführen. Will man die Energie der Sonne nutzen,braucht man photovoltaisch aktive Elektroden. Durch Anlegen einer Span-nung kommt es zur Wasserspaltung, und so wird Lichtenergie in chemische– speicherbare – Energie gewandelt.

Am HZB arbeiten Wissenschaftler an neuen Katalysatoren für diesen Prozess. Neben neuen Materialiengeht es vor allem darum, die Oberfläche der Materialien zu vergrößern. Dies gelingt mit speziellen Nanostrukturen. Dabei sind kleine Katalysator-Teilchen über halbleitende Trägermaterialien an die Elektrodenoberfläche gebunden. Im Idealfall sind die neu entwickelten Materialien Katalysator undHalbleiter in einem.

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Das Licht der Sonne –Energiequelle der Zukunft

Photovoltaik


HZBHelmholtz-ZentrumBerlin für Materialienund Energiewww.helmholtz-berlin.de

Standort Berlin-WannseeHahn-Meitner-Platz 1 14109 Berlin

Standorte Berlin- AdlershofAlbert-Einstein-Str. 1512489 Berlin

Kekuléstr. 512489 Berlin

Hannnes SchlenderLeiter der Stabsstelle„Kommunikation"Tel.: 030 8062-42414,

[email protected]

Dr. Ina HelmsPressesprecherinTel.: 030 8062-42034,

[email protected]

Beschichtungsanlagezur Herstellung von Solarzellen

Katalysator-Kristalle fürBrennstoffzellen

Mitglied im FVEE seit 1990 (damals noch HMI) Zusammenarbeit

1100 Mitarbeiter, davon zirka 250 im Bereich mit Berliner und Brandenburger UniversitätenS olarenergieforschung

Mitbegründer des PVcomB

Mitgliedschaften

Das HZB ist Mitglied in der Helmholtz-Gemein-schaft.

• Sulfurcell Solartechnik GmbH, Berlin (Herstellung von Solarmodulen)• Heliocentris Fuel Cells AG & heliocentris Energiesysteme GmbH, Berlin (Brennstoffzellensystem)• SOLARC Innovative Solarprodukte GmbH, Berlin (Solarmodultechnik)• sglux GmBH, Berlin (UV-Sensoren auf der Basis von Verbindungshalbleitern)• NOB GmbH, Berlin (Entwicklung von neutronenoptischen Bauelementen)• Heliotop, Berlin (Projektplanung und -durchführung im Bereich der regenerativen Energien)

• Kompetenzzentrum Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik BerlinGründungspartner des PVcomB sind das HZB, die Technische UniversitätBerlin und Unternehmen aus der Region Berlin-Brandenburg. Ziel ist es,die Aktivitäten im Bereich der Dünnschichttechnologie langfristig in der Region zu etablieren undauszubauen sowie die grundlagenorientierte Forschung und industrienahe Anwendung miteinander zu verzahnen. Am PVcomB werden Dünnschicht-Photovoltaiktechnologien und -produkte gemeinsam mit der Industrie entwickelt. Der Technologie- und Wissenstransfer erfolgt inForschungsprojekten mit industriellen Partnern sowie durch die Ausbildung von hochqualifiziertenFachkräften.


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Vernetzung

Ausgründungen des HZB

PVcomB Schwarzschildstr. 312489 Berlinwww.pvcomb.de

GeschäftsführungDr. Rutger SchlatmannTel.: 030 [email protected]

ÖffentlichkeitsarbeitErik ZürnTel.: 030 [email protected]

Institut für Solarenergieforschung GmbH Hameln/Emmertal

Das ISFH entwickelt innovative Komponenten für photovoltaische und solarthermische Nutzung derSonnenenergie. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten am ISFH erstrecken sich von der Wärme-nutzung durch Sonnenkollektoren über die direkte Stromerzeugung aus Sonnenlicht mittels Solarzellenaus kristallinem Silicium und verschiedenen Dünnschichtmaterialien bis hin zur solaren Energiegewin-nung durch bauliche Maßnahmen. Das physikalische Verständnis der Komponenten und die Entwick-lung kostengünstiger Herstellungsprozesse stehen im Zentrum des Interesses.Die am ISFH hergestellten Komponenten werden in Energiesystemen getestet, denn das Verhalten imSystem entscheidet über den Erfolg einer Entwicklung.

Am ISFH gehen innovative Forschung und marktnahe Entwicklung Hand in Hand mit Angeboten zurAus- und Weiterbildung. Bei allen Projekten hat eine enge und partnerschaftliche Zusammenarbeit mitder Industrie stets höchste Priorität.

Die Arbeitsgruppen der photovoltaischen Abteilung beschäftigen sichmit der industriellen Umsetzbarkeit von Laborentwicklungen und erar-beiten Technologien, mit denen höchsteffiziente Solarzellen industriellhergestellt werden können.

• In der AG „Simulation“ werden physikalische Modelle für die Computersimulation und Methoden zur Charakterisierung vonHalbleitermaterialien erarbeitet.

• Die AG „Photovoltaik-Materialien“ entwickelt neue Methoden zur Identifizierung von Defekten undzur ortsaufgelösten elektrischen Charakterisierung solcher Defekte in Silicium-Materialien. Ziel ist es,ein umfassendes Verständnis der Auswirkung von Defekten und Defektreaktionen auf Solarzellen-eigenschaften zu bekommen. Außerdem wird mit Hilfe des gezielten „Defect Engineering“ die Materialqualität der heute eingesetzten mono- und multikristallinen Silicium-Wafer verbessert.

• Das Hauptinteresse der AG „Silicium-Waferzellen“ gilt der Kostenreduktion bei der photovoltaischenEnergieumwandlung. In dieser Gruppe werden neue Fertigungsverfahren für konventionelle Solar-zellenproduktionen entwickelt sowie innovative Solarzellenkonzepte auf der Basis von kristallinenSiliciumwafern entworfen und optimiert. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Entwicklung rückkon-taktierter Solarzellen, d. h. Solarzellen, bei denen beide Kontakte auf der lichtabgewandten Rück-seite untergebracht sind.

• Das übergeordnete Ziel der AG „Silicium-Dünnschichtzellen“ ist die Senkung der Herstellungs-kosten durch eine Verringerung des Siliciumverbrauchs pro erzeugtem Watt Leistung. Dies kannbeispielsweise dadurch erreicht werden, dass Silicium in möglichst dünnen Schichten hergestelltwird. So entwickelt diese Gruppe sehr energiesparende und unkonventionelle Schichtbildungs-prozesse für Silicium.

• Solarzellen ProduktionsprozesseDie Arbeitsgruppe „Solarzellen Produktionsprozesse“ entwickelt basierend auf einem industrienahenStandard-Siebdruck-Herstellungsprozess weiterführende Verbesserun-gen der Solarzellen für eine Wirkungsgradsteigerung. Hierzu zählen insbesondere die Erhöhung der Spannung und des Stromes der Zellendurch Optimierung des Emitters sowie die Entwicklung einer produkti-onsnahen Rückseitenpassivierung. Außerdem stehen fortschrittlicheMetallisierungstechniken wie der „Fineline Siebdruck“ und das „Hochraten-Aluminium- Aufdampfen“ im Mittelpunkt der Aktivitäten.

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Sonne – unsere Lieferantin fürStrom und Wärme

Photovoltaik

ISFHInstitut für Solarener-gieforschung GmbHHameln/EmmertalAm Ohrberg 1 31860 Emmerthalwww.isfh.de

Öffentlichkeitsarbeit Dr. Roland GoslichTel.: 05151 [email protected]

Moderne Lasertechno-logie zur berührungs- losen Herstellung vonhocheffizientenSolarzellen

Atomic-Layer- Deposition-Anlage imReinraum des ISFH

Unkonventionelle und neuartige Solarzellenkonzepte bringen zumeist Solarzellen hervor, die sich mit industriellen Standardverfahren nicht oder nur eingeschränkt verbinden lassen. Daher entwickelt die AG „Module“ passende Verbindungstechniken. Jede Solarzellenart, beispielsweise zweiseitig kontaktierteoder rückseitig kontaktierte Solarzellen, benötigt jeweils eine eigene speziell auf sie zugeschnittene Verbindungstechnik. Durch die nahtlose Zusammenarbeit mit der Zellentwicklung wird die Verbindungs-und Verkapselungstechnik von vornherein berücksichtigt. Zur umfassenden Beurteilung von Verbin dun -gen gehört auch die Alterungsbeständigkeit. Folglich wird in der AG „Module“ auch die mechanische Belastbarkeit der Kontakte geprüft und die Alterungsbeständigkeit des Modulverbundes untersucht.

Das ISFH arbeitet daran, dass solarthermische Energiesysteme und ihreKomponenten noch zuverlässiger und wirtschaftlicher werden.

• Die AG „Thermische Systeme“ entwickelt und bewertet neuartige Solarsystemschaltungen und untersucht neue solarthermische Anwen-dungs- und Einsatzgebiete. Untersuchungen des Systemverhaltens neuartiger Komponenten spielen ebenso eine Rolle wie die Analyse integrativer Lösungsansätze, die bei fortschreitender Integration der Solartechnik in die konventionelle Versorgungstechnik der Systemver-einfachung dienen und ein großes Potenzial an Kosten reduk tion aufweisen. Für die Qualitässicherung von Solaranlagen werden innovative Algorithmen entwickelt, die einge-bettet in kostengünstige Meßgeräte eine selbsttätige energetische Funktionskontrolle und Überprü-fung zugesicherter regenerativer Energieerträge vornehmen. Ergebnisse dieser Arbeiten fließen indie nationale und internationale Normenarbeit ein.

• Die AG „Thermische Materialien“ beschäftigt sich mit der Entwicklung von neuen selektiven Absorberbeschichtungen, Beschichtungen für die Wärmeschutzverglasung, Anti-Reflexbeschichtun-gen sowie mit Elementen, deren Transparenz schaltbar ist. Sie entwickelt für thermische Kollektorenund Verglasungen Alternativen, um Beschichtungen entweder besondere Eigenschaften zu verlei-hen oder kostengünstige Verfahren für die Industrie zu etablieren. Die Arbeitsgruppe verfügt übervielfältige Beschichtungsverfahren und Möglichkeiten der Analyse.

• Die AG „Kollektoren“ zielt auf Leistungssteigerung, Kostensenkung und Qualitätssicherung bei den Produkten und Systemen. Untersucht werden:

– Hocheffizienzkollektoren im Temperaturbereich von 70 bis 120 °C, die in solar unterstützten Prozesswärmeanwendungen und Raumheizungsanlagen mit hohem Deckungsanteil Verwendung finden.

– Wärmetransportvorgänge im Sonnenkollektor, um mit möglichst geringem Aufwand einerseits die thermischen Verluste zu begrenzenund andererseits den Wärmeübergang an den Wärmeträger zu verbessern.

– Integrationsmöglichkeiten von Kollektoren in die Gebäudehülle. Diesermöglicht architektonisch attraktive Lösungen und Kostenersparnissedurch Synergieeffekte, verlangt aber besondere Kollektorkonstruktio-nen, bei denen neben Fragen der Systemleistung auch die mechani-sche und bauphysikalische Integration Beachtung finden muss.

– Multifunktionale Verglasungen, die die Sonnenstrahlung für Beleuch-tungszwecke oder zur solar-passiven Raumheizung (Transparente Wärmedämmung) nutzen.

– Das Stagnationsverhalten von Kollektorkreisen zur Sicherung der langfristigen Funktionssicher-heit von Solarthermieanlagen. Im Stagnationsfall kommt es oft zur Verdampfung des Kollektor-wärmeträgers, und in der Folge können Schäden an temperaturempfindlichen Komponentendes Kollektorkreises entstehen. Das ISFH entwickelt daher experimentelle Verfahren zur Analysedes Stagnationszustands, Strategien zur Risikominderung und Vorhersagemodelle für Dampf-reichweiten und Dampfproduktionsleistungen.

Der Sonnensimulator inder neuen Technologie-halle im Einsatz (Foto: ISFH)

Eingetauchter Wellrohr-Spiral-Wärme-übertrager in einemWarmwasserspeicher(Foto: ISFH)


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• Die AG „Wärmespeicher“ entwickelt und bewertet Speicher einschließlich der Wärmeein- und -auskopplung. Die Bestimmung des Wärmeverlusts, der Leistung von Wärmeübertragern und desSchichtungsverhaltens stehen ebenso im Fokus wie neue Konzepte für Speicherbehälter und Systemintegration.


Das ISFH hat gegenwärtig 160 Mitarbeitende,davon sind 55 Wissenschaftler, Doktoranden oderStudenten.

Mitgliedschaft in weiteren Verbünden

Das ISFH ist seit 2005 Mitglied in der EUREC.


Der Institutsleiter Prof. Dr. Rolf Brendel ist Lehr-stuhlinhaber an der Leibniz Universität Hannoverin der Fakultät für Mathematik und Physik sowieLeiter der Abteilung Solarenergie im Institut fürFestkörperphysik. Darüber hinaus gibt es eineReihe von Kooperationen mit zahlreichen anderenUniversitäten und Forschungsinstituten im

In- und Ausland. Die Kooperationen erstreckensich einerseits auf Projekte, andererseits auch aufLehraufträge. Mitarbeiter der Abteilung Photo-voltaik wurden an der Universität Hannover zu Junior- bzw. außerplanmäßigen Professoren beru-fen. Drei andere Mitarbeiter haben Lehraufträgean der Universität Hannover bzw. an niedersächsi-schen Hochschulen.

Zertifizierungen

Die Prüfstelle fur solarthermische Komponentenund Systeme ist durch DIN Certco anerkannt unddurch die DAKKS (Deutsche Akkreditierungsstelle)akkreditiert als Kalibrier- und Prüfungsstelle seit2003.

• Solar Engeneering Decker & Mack GmbH, Hannover • Ingenieurbüro Mencke & Tegtmayer, Hameln • Janßen Energieplanung, Hannover• pvTools, Hameln

Ausgründungen des ISFH

Vernetzung


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Institut für ZukunftsEnergieSysteme


Das IZES bearbeitet umsetzungsorientierte Forschungsprojekte mit dem Ziel des Ressourcen- und Klimaschutzes. Darunter fallen u. a. Fragestellungen im Umfeld der Politikberatung zur Energiegesetzge-bung und der Energiewirtschaft, um erneuerbaren Energieträgern und Energieeffizienz zur weiterenMarktdurchdringung zu verhelfen. Hierzu gehört gleichfalls die Entwicklung und Analyse von Systemenzur Realisierung einer zukunftsfähigen und dezentralen Energieversorgung z.B. für Gebäude, Regionen,Sied lungen und industrielle Fertigungsprozesse. Im Rahmen einer „waste to energy“ Strategie werdenauch abfall- und energiewirtschaftliche Fragestellungen bearbeitet. Das Testzentrum für Solaranlagen istakkreditierte Prüfstelle für thermische Solaranlagen und deren Komponenten. Neben umfangreichenPrüfdienstleistungen wird dort auch Entwicklungsunterstützung für Industriekunden angeboten.

Bei der Energiesystemtechnik liegen die Schwerpunkte des IZES in der angewandtenForschung und Entwicklung von innovativen Verfahren und Technologien. Hierzu zäh-len z. B. Aufbereitungsverfahren für Schwachgase, die Entwicklung von Filtersystemenfür und das Monitoring von kleinen Energiewandlern. Im Bereich Netzmanagementbeschäftigt sich das IZES mit der weiteren Integration erneuerbarer Energien in das

Stromsystem unter Einsatz von Managementsystemen. Diese werden teilweise in Simu lationen undauch im realen Anwendungsbetrieb auf Gemeindeebene getestet und weiter entwickelt.


Hier konzentriert sich das IZES auf die Erarbeitung und Umsetzungsbeglei-tung von energetischen Sanierungskonzepten für große Wohnimmobilien.

Biomasse

Energiespeicherung

Hier ist das IZES in Forschungsaktivitäten zur opti mierten Biogaserzeugungin landwirtschaftlichen Anlagen und zum nachhaltigen Energiepflanzen an-bau in den Regionen Saarland, Rheinland-Pfalz, Lothringen, Belgien und Luxemburg integriert. Die Projekte werden über das europäische InterregIV A-Programm unterstützt und vom saarländischen Umwelt ministeriumkofinanziert. Im internationalen Projekt IGNIS werden in Addis Abeba, derHauptstadt Äthiopiens, Projekte zur Verbesserung der Einkommenssituationund des Klimaschutzes umgesetzt. Mehr Informationen auf www.ignis.p-42.net

Angewandte Energieforschungfür nachhaltige Entwicklung

es p i c h Im Bereich thermischer Speicher beschäftigt sich IZES mit Wasser-m e r

o u

rt

n speichern, Phasenwechselspeichern und chemischen Speichern.

S g

Der Bereich elektrischer Speicherung wird im Zusammenhang mit den Aktivitäten des IZES zu Stromerzeugung , -verteilung und Elektromobili-tät bearbeitet.

IZES gGmbH Institut für Zukunfts-EnergieSystemeGebäude A 1Altenkesseler Str. 1766115 Saarbrückenwww.izes.de

ÖffentlichkeitsarbeitBarbara Dröschel M.A.Tel.: 0681 [email protected]

Michaela Schlichter M.A.Tel.: 0681 [email protected]

Energetisch sanierteGroßwohnanlage

Abfallentsorgung inAddis Abeba


Auf einem Teststand für kleine Energiewandler wurden zwei SOFC-Brenn-stoffzellen des Forschungszentrums Jülich gestestet, davon eine im Gruben-gasbetrieb. Eine weitere Brennstoffzelle (BAXI) läuft in der Gasdruckregel-und Messan lage (GDRMA) eines Energieunternehmens bereits seit einigenJahren im Probe be trieb. Aufgrund dieser praktischen Erfahrungen mit derBrennstoffzellentechnologie erhielt das IZES vom BMWi den Auftrag zur Evalu ierung der Pro jekt förderung des 4. und 5. Energieforschungspro-gramms der Bundesregierung in den Bereichen Brennstoffzellen/Wasserstoff.

Technikfolgenabschätzung, Energierecht und -wirtschaft


Im Bereich Energiewirtschaft bearbeitet das IZES zahlreiche Projekte zurweiteren Integration erneuer barer Energien in die Stromerzeugung und -ver teilung und zur Umsetzung von Energie effizienz maßnahmen. In diesem Zusammenhang evaluiert das IZES zusammen mit Partnern das EEWärmeG und das EEG im Auftrag des BMU. In einem anderen Projekt können ausgewählte KundInnen von beteiligten Stadtwerken ein Jahr lang Online-Energie sparsysteme für Haushalte testen. Dabei sollen Erkenntnisse darüber gewonnen werden, wie viel Energie tatsächlich über ein Internet-portal eingespart werden kann.

Das Testzentrum (TZSB) des IZES ist akkredi tierte Prüfstelle für thermische Solar -anlagen und deren Komponenten. Die Prüfstellenakkreditierung erstreckt sich auf diePrüfung thermischer Solaranlagen und ihrer Einzelkomponenten entsprechend EN12975 – 1,2, EN 12976 – 1,2, EN (V) 12977 – 1, 2, 3 und CEN/TS 12977 – 4, 5. Er wurde inzwischen um die internationalen Normen ISO 9806 – ,1, 2, 3 und einige

australischen Normen erweitert. Bei Kollektor- und Systemprüfungen nach europäischen Normen kannauch das europäische Qualitätslabel „Solar Keymark“ auf Basis der Prüfungen des TZSB vergeben werden. Das TZSB verfügt über die Prüfstellenanerkennung durch die deutsche DIN CERTCO und die US-amerikanische SRCC (Solar Rating and Certification Corporation).

Vernetzung


ca. 30 wissenschaftliche MitarbeiterInnen

Testlabore

– Testzentrum Saarbrücken für Prüfung und Zertifizierung thermischer Solaranlagen undihrer Einzelkomponenten

– Technikzentrum für kleine Energiewandler von 5 bis 100 kWel auf dem Gelände der EvonikNew Energies GmbH in Völklingen-Luisenthal

Weitere Vernetzungsbeispiele:

Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten

– Öko-Institut e. V.– Bremer Energie Institut– Landwirtschaftliche Fachschule Tulln/Österreich


Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saar-landes (HTW), Universität des Saarlandes, Institutfür ange wandtes Stoffstrommanagement (IfaS)der Fachhochschule Trier in Birkenfeld, CRTE (Umweltforschungsbereich des luxemburgischenForschungszentrums Henri Tudor), Esch-sur-Alzette (Luxemburg)

Mitgliedschaften

EUROSOLAR – Europäische Vereinigung für Erneuerbare Energien e. V., DGS – Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e. V., ISES – Inter-national Solar Energy Society, Fachverband Biogase.V., Bundesverband BioEnergie – BBE e. V.


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P21-Brennstoffzelle in der Gasdruckregel-und Messanlage

Im Energiesparkonto visualisierte Daten vomSmart meter für Großgeräte in einemTesthaushalt

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Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V.

Das ZAE Bayern betreibt Energieforschung von den Grundlagen bis hin zur Anwendung. Das Institutarbeitet an der Schnittstelle zwischen erkenntnisbasierter Grundlagenforschung und angewandterIndustrieforschung. In seiner Arbeit verknüpft es Materialforschung, Komponentenentwicklung undSystemoptimierung. Die Arbeitsfelder sind energiesparende Techniken und Konzepte sowie dieErschließung regenerativer Energien.

Das ZAE Bayern führt jährlich eine große Zahl von Projekten mit der Industrie, vom KMU bis zumGroßkonzern, sowie mit universitären und außeruniversitären Forschungspartnern durch.Träger des Instituts ist ein im Dezember 1991 gegründeter Verein.

Ziel der Arbeiten des ZAE Bayern ist die Forschung an neuen Materialien, die Entwicklung von massen-fertigungstauglichen Produktionsverfahren sowie die Verbesserung der Zuverlässigkeit von Zellen undModulen.

Organische Photovoltaik

Die organische Photovoltaik ist eine der jüngsten PV-Technologien miteinem Kostenpotenzial von unter 0,5 €/Wp. Die größten Herausforderun-gen sind derzeit die Untersuchungen der Funktionsweise und die Entwick-lung von neuen Materialien mit optimierten optischen und elektrischenEigenschaften, um einen Wirkungsgrad von über 10% und eine Erhöhungder Lebensdauer von über 10 Jahre zu erzielen. Parallel dazu wird am ZAE Bayern eine Plattform zur massentauglichen Fertigung von gedruckten Solarzellen entwickelt.

Silicium-Photovoltaik

Der Forschungsschwerpunkt bei Silicium-Photovoltaik liegt auf der Abschei-dung von großflächigen, dünnen kristallinen Siliciumschichten. Das ZAEBayern verfügt über eine der weltweit größten Epitaxieanlagen für Silicium,die mit einem konvektionsunterstützten Abscheideverfahren arbeitet. DieFuE-Arbeiten in diesem Bereich umfassen grundlegende Materialuntersu-chungen, Optimierung der Zellkonzepte und Verlustanalysen sowie die Entwicklung neuer Herstelltechnologien.

Zuverlässigkeit von PV-Modulen

Eine Reihe von neuen am Institut entwickelten zerstörungsfreien bildgebenden Charakterisierungsver-fahren (Lock-in Thermographie, Elektrolumineszenz und Photolumineszenz) zeigten sich zur Defekt-analyse von Dünnschichtsolarzellen, organischen, Silicium und CIS Solarzellen besonders geeignet.Um die Zuverlässigkeit von PV-Modulen zu verbessern, ist mittelfristig der Aufbau eines Zertifizierungs-und Qualitätslabors am ZAE Bayern geplant.

Photovoltaik

Mit Verstand und Sonne

ZAE Bayern

Bayerisches Zentrumfür Angewandte Energieforschung e. V.www.zae-bayern.de

Am Hubland 97074 Würzburg

Am Weichselgarten 791058 Erlangen

Walther-Meißner-Str. 685748 Garching

ÖffentlichkeitsarbeitAnja Matern-LangTel.: 0931 7 05 64 - [email protected]

Infrarot-Aufnahmeeines Dünnschicht- PV-Moduls

Beispiel für Techno-logieentwicklung: Silicium-Epitaxie -anlagen

Sorptionswärmepumpen und -kältemaschinen: immer die passendeTemperatur

Ein großer Teil des Wärme- und Kältebedarfs könnte mit Abwärme, z. B.aus industriellen Prozessen, oder durch die Nutzung solarer Wärme ge-deckt werden. Diese Energiequellen stellen allerdings Wärme und Kältenicht immer bei passenden Temperaturen oder zur richtigen Zeit bereit.Der Einsatz thermisch angetriebener Wärmepumpen und thermischer Ener-giespeicher kann das sicherstellen und damit einen Beitrag zur Reduktiondes Primärenergiebedarfs und der CO2-Emissionen leisten. Das ZAE Bayernuntersucht diese Fragestellung von den thermodynamischen Grundlagen, über Materialcharakterisie-rung und Prozessmodellierung, bis hin zur Komponentenentwicklung und Systemintegration. Anwendungsgebiete sind in erster Linie energieoptimierte Gebäude und industrielle Prozesse.

Ziele der Systemanalyse sind die Analyse von Energiebedarf und Systemeffi-zienz, die Systemoptimierung, die Integration innovativer Komponentensowie die ökologische und ökonomische Bewertung von Varianten.Die Aktivitäten reichen von der dynamischen Simulation innovativer Anlagentechnik, über eine dynamische Betrachtung von Gebäudekomple-xen mit ihrer Versorgungs- und Regeltechnik bis hin zur Energieversorgungvon Kommunen und Städten. Die Ergebnisse dieser Systemuntersuchungen sind Grundlage für Prognosen zur zukünftigen Versorgung mit Erneuerbaren Energien, Technikfolgenabschätzungen undfür die Politikberatung.

Gebäude haben ein großes Potenzial für höhere Effizienz bei der Energie-nutzung sowie die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energiequellen – diesgilt für Neubauten, aber insbesondere auch für Altbauten. Ziel der Arbeitendes ZAE Bayern in diesem Themenschwerpunkt ist die energetische Optimierung der Gebäude und des Gebäudebetriebs bei gleichzeitiger Verbesserung des Innenklimas. Bei der Erstellung von Gebäudekonzeptenwird das Zusammenspiel aus Gebäudegeometrie, effizienter Gebäudehülle,Versorgungstechnik und Klimatisierung, Tageslichtnutzung und Verschat-tung, dem Einsatz innovativer Komponenten und einer passenden Regelstrategie energetisch optimiert. Des Weiteren entwickelt das ZAE Bayern energieeffiziente Komponenten und Systeme, die inGebäuden zum Einsatz kommen.

Das ZAE Bayern untersucht vielfältige Fragestellungen rund um die energetische Nutzung von Biomasse.Beispiele sind Studien und Energiekonzepte zur Biomassenutzung und Konversion für Kommunen,Weiterentwicklungen von Feuerungsanlagen und Kraft-Wärme- Kopplungssystemen für feste Biomassesowie Emissionsuntersuchungen an Feuerungen mit dem Schwerpunkt Feinstaubemissionen. Mit Hilfevon Simulationsrechnungen werden Strömungs-, Verbrennungs- und Emissionsausbreitungsrechnun-gen durchgeführt.


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Biomasse


Kühlung mit Sonnenwärme

Energiekonzept für eineNeubausiedlung mitsolarer Nahwärme undsaisonalem Speicher

Wärmebildaufnahmevon Altbauten: vornunsaniert, hinten mithocheffizienten Vakuumisolations-paneelen gedämmt


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Bei der Solarthermie arbeitet das ZAE Bayern an der Entwicklung innovati-ver Komponenten wie z. B. Hochleistungskollektoren und betreibt hierfüreinen Freiluftprüfstand. Es werden Konzepte für solare Nahwärmeversor-gungen mit saisonaler Wärmespeicherung im Erdboden entwickelt, Referenzanlagen geplant und messtechnisch begleitet. Im Bereich der Prozesswärme wird das Potenzial für industriell nutzbare solare Prozesswärme untersucht.

In das Arbeitsgebiet Geothermie fallen Systeme der oberflächennahen Geothermie, wie Erdsonden und thermische Grundwassernutzung, aberauch saisonale Wärmespeicher, wie Aquiferspeicher, Erdsondenspeicherund Erdbeckenspeicher. Weiterhin werden Projekte zur Nutzung von Erdwärme durch die Tiefengeothermie durchgeführt.

Brennstoffzellen wandeln auf direktem Weg chemische Energie in elektri-sche Energie um. Dies ermöglicht eine hohe Effizienz der gesamten Energiekette – von der Primärenergie bis zur Nutzenergie. Im Bereich e-mobility sind Brennstoffzellen die ideale Ergänzung von Batteriesystemenim Langstreckeneinsatz. Heutige Systeme erreichen hier schon sehr hoheWirkungsgrade, sind jedoch noch zu teuer und nicht ausreichend langle-big. Am ZAE Bayern wird hier erfolgreich der Einsatz von neuartigen Komponenten erprobt, wodurchz. B. der Einsatz von teuren Edelmetallen erheblich reduziert werden kann. Darüber hinaus werdeneine ganze Reihe weiterer Brennstoffzellenkonzepte zur Nutzung verschiedenster Brennstoffe (wie z.B.auch Alkohole) untersucht.

Batterien werden in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen: Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien stützt sich die zukünftige Elektrizitätsversorgung auf stark fluktuierende Quellen. Zur Anpassung von Strombedarf und -einspeisung müssen zunehmend Zwischenspeicher für ein effizientes Netzmanagement integriert werden. Darüber hinaus erfordert der langfristige Übergangzur E-Mobility die Entwicklung von kompakten elektrischen Energie- und Leistungsspeichern mithoher Effizienz und geringen Kosten.Die Kombination von Batterie und Superkondensator erlaubt eine Entkopplung der Batterie von schnellfluktuierenden Energiequellen und -lasten; damit lässt sich die Lebensdauer der Batterie deutlich erhöhen und die im Allgemeinen hohe Energiedichte der Batterie kann bei mittleren bis niedrigen Leistungen effizient eingesetzt werden.

Solarthermie

Geothermie


Elektrische Speicher

Entwicklung eines stationären, evakuierten, leicht- konzentrierenden Sonnen kollektors zurProzesswärmegewin-nung zwischen 100 °C und 150 °C

Kombinierter Erdsonden- und Erdbeckenspeicher solarer Wärme

DMPC-Halbzelle mitNafion-Membran

Offener LiCl-Reaktorzur effizienten Speiche-rung von Wärme undUmwandlung in Kältezur Raumklimatisierung

Am ZAE Bayern werden alle zur Speicherung thermischer Energie eingesetzten Technologien untersucht:• Sensible Wärmespeicher, die vor allem das Speichermedium Wasser

nutzen, werden zur saisonalen Speicherung solarer Wärme genutzt. • Bei den Latentwärmespeichern stehen Materialuntersuchungen und

Komponentenentwicklung im Mittelpunkt. • Bei den thermochemischen Speichern werden vor allem offene

Sorptionsspeicher mit flüssigen und festen Sorbentien untersucht. Prominentestes Beispiel ist ein Geschirrspüler mit Zeolithspeicher, derWärme aus dem Aufheizprozess am Anfang des Spülvorgangs zur Trocknung des Geschirrs amEnde speichern kann. Dadurch wird eine Energieeinsparung von 20 % erreicht.


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Thermische Speicher

Vernetzung

Ausgründungen des ZAE Bayern


180 Mitarbeitende

Mitgliedschaften

Deutsche Gesellschaft fur Sonnenenergie e. V.(DGS)

Zusammenarbeit mit diversen Universitäten,

insbesondere Technische Universität München,Julius-Maximilians-Universität Würzburg undFriedrich-Alexander-Universität Erlangen- Nürnberg

• Angermeier Scientific Consulting, Maisach (Beratung von Geschäftsmodellen)• e.square GmbH efficient and economic solutions, Garching (Energiekonzepte, Wirtschaftlichkeits-

analysen, Strategische Planung)• mahöle Messtechnik, Landshut (Messtechnik)• Kronthaler Solar GmbH, München (Mess- und Regeltechnik für thermische Systeme)• Solarshop, Puchschlagen (Beratung von Solarprodukten)• Thermosensorik GmbH, Erlangen (Thermosensorik)• va-Q-tec AG, Würzburg (Vakuumdämmungen)• IRCAM GmbH, Erlangen (Thermosensorik)

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Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg

„Energie mit Zukunft“ beschreibt das gemeinsame Ziel von Wissenschaft und Industrie, den Anteilder erneuerbaren Energien an der Energieversorgung im 21. Jahrhundert deutlich zu erhöhen. Das ZSW verfolgt dieses Ziel durch Bündelung seiner herausragenden Kompetenzen in energiewirt-schaftlicher Systemanalyse, Photovoltaik, regenerativen Brennstoffen, Brennstoffzellen und Speicher-technologien. Die Herausforderung besteht darin, die technischen, wirtschaftlichen und sozialenGrundlagen für diese Schlüsseltechnologie zu stärken und weiter voran zu bringen. Ziele der Arbeit sind: • Forschung und Entwicklung für Technologien zur nachhaltigen und klimafreundlichen

Bereitstellung von Strom, Wärme und Kraftstoff• Technologietransfer in die Industrie• Beratung von politischen Entscheidungsträgern• Öffentlichkeitsarbeit zu allen Forschungs- und Entwicklungsthemen

Die Bearbeitung der nachfolgenden Themen beruht auf auf dem Zusammenwirken der gesamtenWertschöpfungskette, von der Materialentwicklung bis zum Systemtest. Sie trägt zum Erfolg unsererArbeit ebenso bei wie die Synergieeffekte aus der Vielfalt der Arbeitsgebiete. Das ZSW ist eingebundenin zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsnetzwerke im In- und Ausland.

Photovoltaik Materialforschung

Von der Umsetzung innovativer Energietechnologien in konkreten Anwendungssituationen bis zu strategischen Studien über Energiesystemeund ihre Entwicklungsperspektiven sowie die Beratung von politischen Entscheidungsträgern.

Von der Optimierung der Halbleiter für die Absorption von Solarstrahlungüber die Entwicklung von Produktionsverfahren für Dünnschicht-Photovol-taikmodule bis hin zur E rforschung neuer Materialien für die organischeund anorganische Photovoltaik

Photovoltaik Systemtechnik

Von der Ertragsoptimierung von Solarstromanlagen über Modul- undS ystemtests in Labor und Freifeld bis hin zu Ertragsgutachten undB ankability-Studien

Biogene Brennstoffe/Wasserstofftechnologie

Von der Entwicklung von Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff bzw.synthetischen Kraftstoffen aus Biomasse über die Reformierung von Brenn-stoffen für den Betrieb von Brennstoffzellen bis hin zur CO -Abtrennung²

Energiewirtschaftliche Systemanalyse

Energiemit Zukunft

ZSWZentrum für Sonnenenergie- undWasserstoff-ForschungBaden-WürttembergGemeinnützigeStiftu ngwww.zsw-bw.de

Industriestr. 6 70565 Stuttgart

Widderstall 1489188 Merklingen

Helmholtzstraße 889081 Ulm

ÖffentlichkeitsarbeitClaudia BrusdeylinsTel.: 0711 [email protected]

Energiekonzept 2020für Baden-Württemberg

Teststreifen mit CIGS-Solarzellen aus demZSW-Labor Effizienz-Weltrekorddes ZSW: 20,3 %

Solartracker für beschleunigte Alterungstests mit dreifacher Konzentra-tion (Standort: Solar-Testfeld Widderstall)

Methanisierungsanlagezur Erzeugung vonr egenerativem Erdgas,z. B. aus überschüssi-gem Windstrom

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Brennstoffzellen

Von der Modellierung über Design und Herstellung von Brennstoffzellen-stacks bis hin zur Auslegung und der Realisierung von Brennstoffzellen-systemen für den Milliwatt- bis Kilowattbereich

Energiespeicherung in Batterien und Superkondensatoren

Von der Synthese, Charakterisierung und Evaluierung von Aktivmaterialienüber die Produktionstechnologie für Lithium-Ionen-Zellen und Batterie-systems-Lebensdauer- und Sicherheitstests bis hin zu Batteriemanagement,Modellierung und Simulation

Vernetzung

Mitglied im FVEE seit 1992 Weitere Mitgliedschaften

Personal: ca. 200 Angestellte, 100 Studenten und BzA-BW Brennstoffzellen-Allianz Baden-Württem-Praktikanten bergStandorte: Stuttgart, Widderstall und Ulm DWV Deutscher Wasserstoff- und Brennstoff-Zertifizierung: DIN EN ISO 9001:2008 zellen-Verband

Zusammenarbeit mit UniversitätenEFDS Europäische Forschungsgesellschaft

Karlsruhe, Stuttgart, Ulm, Darmstadt u. a.,Lehrstühle an den Universitäten Karlsruhe undUlm und weitere Lehraufträge an Hochschulen

Dünne Schichten e. V.EUREC European Renewable Energy Centres

AgencyGDCh Gesellschaft Deutscher ChemikerMRS Materials Research SocietyWBzU Weiterbildungszentrum Brennstoffzelle

Ulm e.V.ZfES Zentrum für Energieforschung

Ausgründungen des ZSW

Schekulin Engineering, St. Gallen (Leistungselektronik, Regelungstechnik)Pfeil & Koch Ingenieurgesellschaft, Stuttgart (Technische Gebäudeausrüstung mit Schwerpunkt EE)PV-Plan, Stuttgart (Ingenieurbüro Photovoltaik)Steinborn Innovative Gebäude- Energieversorgung, Stuttgart (Auslegung von BHKW)

Neugründungen mit Beteiligung des ZSW

Würth Elektronik Research GmbH, Stuttgart

Wasserfluss im Innereneiner Brennstoffzelle

Batterie-Kleinzellentest

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Ansprechpartner im ForschungsVerbund Erneuerbare Energien

Das Direktorium

Das Direktorium des FVEE besteht aus leitendenVertretern der Mitgliedseinrichtungen. Der Sprecher des Verbunds wird jährlich gewählt.

Die Direktoren beraten über Arbeitsteilung, Zusammenarbeit und über die Koordinierunggemeinsamer Forschungsprogramme und sinddie Ansprechpartner für strategische Fragen.

DLR HZB Helmholtz-Zentrum BerlinBernhard Milow Prof. Dr. Dr. h.c. Wolfgang EberhardtProgrammdirektor Energietechnik Wissenschaftlicher GeschäftsführerTel.: 02203/601-3655 Tel.: 030/[email protected] [email protected]

Fraunhofer IBP ISFHProf. Dr. Gerd Hauser Prof. Dr. Rolf BrendelInstitutsleiter GeschäftsführerTel.: 0711/970-3303 Tel.: 05151/[email protected] [email protected]

Fraunhofer ISE IZESProf. Dr. Eicke R. Weber Prof. Dr. Horst AltgeldTel.: 0761/4588-5121 Wissenschaftlicher [email protected] Tel.: 0681/9762 840

[email protected]

Fraunhofer IWES ZAE BayernProf. Dr. Jürgen Schmid Prof. Dr. Vladimir DyakonovInstitutsleiter Kassel VorstandsvorsitzenderTel.: 0561/7294-304 Tel.: 0931/[email protected] [email protected]

Forschungszentrum Jülich ZSWProf. Dr. Harald Bolt Prof. Dr. Frithjof StaißMitglied des Vorstands Geschäftsführendes VorstandsmitgliedTel.: 02461/61-1808 Tel.: 0711/[email protected] [email protected]

GFZ Deutsches Geo Forschungs ZentrumProf. Dr. Dr. h.c. Reinhard F. J. HüttlVorstandsvorsitzenderTel.: 0331/288-1010 [email protected]

Die Geschäftsstelle

Die Geschäftsstelle in Berlin ist das Informations-und Kommunikationszentrum des Verbunds.Sie ist Ansprechpartner für Wissenschaft, Wirt-schaft und Politik und betreibt die gemeinsameÖffentlichkeitsarbeit des Verbunds mit Tagungen, Workshops und Broschüren rund umdie Forschung zu erneuerbaren Energien.

Auf seinen Internetseiten bietet der FVEE allen Interessierten kostenlose Informationen an:

• Infos zu allen Forschungsthemen• Links zu Förderprogrammen • Downloads aller Publikationen des FVEE• Pressemitteilungen• Bildmaterial • Informationen zu den Mitgliedsinstituten

FVEE-Geschäftsführer FVEE-ÖffentlichkeitsarbeitDr. Gerd StadermannTel.: 030 8062-41338

Petra SzczepanskiTel.: 030 8062-41337

E-Mail: [email protected] E-Mail: [email protected]

www.fvee.de

FVEE-GeschäftsstelleKekuléstr. 512489 Berlin

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Mitgliedsinstitute und Ansprechpartner

DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. in der Helmholtz-GemeinschaftZentrum Köln-Porz • 51170 KölnProf. Dr. Robert Pitz-Paal:Telefon 02203/[email protected]

Standort StuttgartPfaffenwaldring 38–40 • 70569 Stuttgart

DLR-Projektteam auf derPSA Plataforma Solar de AlmeríaApartado 39 • E-04200 Tabernas (Almería)

Forschungszentrum Jülich 52425 JülichDr. Anne Rother:Telefon 02461/[email protected]

Fraunhofer IBP Fraunhofer-Institut für BauphysikNobelstr. 12 • 70569 StuttgartRita Schwab:Telefon 0711/[email protected]

Standort HolzkirchenFraunhoferstr. 10 • 83626 ValleyJanis Eitner:Telefon 08024/[email protected]

Projektgruppe KasselGottschalkstrasse 28a • 34127 Kassel

Fraunhofer ISEFraunhofer-Institut für Solare EnergiesystemeHeidenhofstraße 2 • 79110 Freiburgwww.ise.fraunhofer.deKarin Schneider:Telefon 0761/[email protected]

Fraunhofer-Center fu� r Silizium-Photovoltaik CSPWalter-Hu� lse-Straße 1 • 06120 Halle

Technologiezentrum Halbleitermaterialien THMAm St.-Niclas-Schacht 13 • 09599 Freiberg

Labor- und Servicecenter GelsenkirchenAuf der Reihe 2 • 45884 Gelsenkirchen

Fraunhofer IWESFraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik

Institutsteil KasselKönigstor 59 • 34119 KasselUwe Krengel:Telefon 0561/[email protected]

Institutsteil BremerhavenAm Seedeich 45 • 27572 BremerhavenBritta Rollert:Telefon 0471/ [email protected]

GFZ Helmholtz-Zentrum PotsdamDeutsches GeoForschungsZentrumTelegrafenberg • 14473 PotsdamFranz Ossing:Telefon 0331/[email protected]

HZB Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und EnergieLise-Meitner-CampusGlienicker Straße 100 • 14109 Berlin-WannseeHannes Schlender:Telefon 030/[email protected] www.helmholtz-berlin.de

Campus Wilhelm Conrad RöntgenKekuléstraße 5 • 12489 Berlin-Adlershof

ISFH Institut für Solarenergieforschung GmbHHameln/EmmerthalAm Ohrberg 1 • 31860 EmmerthalDr. Roland Goslich:Telefon 05151/[email protected]

IZES gGmbHInstitut fu� r ZukunftsEnergieSystemeAltenkesseler Str. 17 • 66115 Saarbrü� ckenBarbara Dröschel:Telefon 0681/9762- [email protected]

ZAE Bayerisches Zentrum fürAngewandte Energieforschung e.V.Am Hubland • 97074 WürzburgAnja Matern-Lang:Telefon 0931/[email protected]

Standort GarchingWalther-Meißner-Str. 6 • 85748 Garching

Standort ErlangenAm Weichselgarten 7 • 91058 Erlangen

ZSW Zentrum für Sonnenenergie- undWasserstoff-Forschung Baden WürttembergGemeinnützige StiftungIndustriestraße 6 • 70565 StuttgartKarl-Heinz Frietsch:Telefon 0711/[email protected]

Standort UlmHelmholtzstraße 8 • 89081 Ulm

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Herausgeber

Impressum

ForschungsVerbund Erneuerbare Energien (FVEE)Kekuléstr. 5 • 12489 BerlinTel.: 030/8062-41338Fax: 030/8062-41333E-Mail: [email protected]: www.fvee.de

Redaktion

Dr. Gerd Stadermann (Geschäftsführer)Petra Szczepanski (Öffentlichkeitsarbeit)

Förderung

Der ForschungsVerbund Erneuerbare Energienwird durch diese Ministerien gefördert:

• BMU• BMBF• BMWi• BMVBS• BMELV

Gesamtproduktion

Hoch3 GmbH – Design- und Werbeagentur

Berlin, Oktober 2010

Notizen

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67

Notizen

Notizen

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DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.in der Helmholtz-Gemeinschaft

Forschungszentrum Jülichin der Helmholtz-Gemeinschaft

Fraunhofer IBP Fraunhofer-Institut für Bauphysik

Fraunhofer ISE Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme

Fraunhofer IWES Fraunhofer-Institut für Windenergie undEnergiesystemtechnik

GFZ Helmholtz-Zentrum PotsdamDeutsches GeoForschungsZentrum

HZB Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

ISFH Institut für Solarenergieforschung GmbH

IZES gGmbHInstitut fu� r ZukunftsEnergieSysteme

ZAE BayernBayerisches Zentrum für AngewandteEnergieforschung e. V.

ZSW Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg GemeinnützigeStiftung

FVEE-Geschäftsstelle • Kekuléstraße 5 • 12489 Berlin • Telefon: 030/8062-41338 E-Mail: [email protected] • www.fvee.de

20 Jahre gemeinsam forschen für die Energie der Zukunft · Klar ist: Wer die Energiewende will,...

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