Energiewende

Weht der Wind in die richtige Richtung?

Leider kein Kinderspiel: Die Energiewende ist ein gesellschaftliches Mammut-Projekt. Bild: plainpicture/Cultura

Die Bundesregierung hat ambitionierte Ziele ausgegeben: Bis 2020 soll das Land 40 Prozent weniger Kohlendioxid in die Atmosphäre blasen als 1990. Das hat Folgen für Forschung und Industrie.

Auf den ersten Blick ist sie ein Erfolgsmodell: Seit die Bundesregierung 2011 die Energiewende verkündet hat, ist nicht nur die Zahl der Windkraftanlagen drastisch angestiegen, vielerorts glänzen mittlerweile auch Solaranlagen auf den Dächern. Gute Nachrichten gibt es zudem von hoher See: Die Offshore-Windparks haben zum Jahreswechsel erstmals mehr als 1000 Megawatt Strom produziert, das entspricht dem Energieverbrauch von 600.000 Haushalten. In der Summe deckt Strom aus erneuerbaren Quellen schon 27 Prozent unseres Bedarfs - mehr als in vielen anderen Industrieländern. Deutschland gilt international als Vorbild in Sachen grüner Strom.

Auf den zweiten Blick ist die Situation komplizierter. Bis 2020 will die Bundesregierung den deutschen Ausstoß des klimaschädlichen Kohlenstoffdioxids (CO2) um 40 Prozent senken im Vergleich zum Jahr 1990. Ende 2014 waren erst 27 Prozent erreicht - und das waren die einfacheren Prozentpunkte, wenn man sich das Vergleichsjahr genauer anschaut: 1990 rauchten sie noch, die Schornsteine der DDR-Industrieanlagen, und Windräder und Solaranlagen waren entfernte Fantastereien von ein paar Umweltbewegten.

Die Frage, die sich nun stellt: Wie schaffen wir die letzten 13 Prozent? Denn genau an diesen, da sind sich viele Experten einig, hängt die Glaubwürdigkeit der Energiewende. Volker Handke, Energieexperte am Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT) in Berlin, befürchtet, die Energieforschung könnte durch die Politik in die falsche Richtung geschoben werden - eine Richtung, die, wenn man das 40-Prozent-Ziel erreichen wolle, eindeutig nicht die vielversprechendste sei. "Die Forschungsförderung für Energiethemen ist stark top-down organisiert, sie ist eng an politische Vorgaben geknüpft." Auch Philipp Nießen vom Bundesverband der deutschen Industrie (BDI) kritisiert: "Staatlich wird nur gefördert, was im Einklang mit der Energiepolitik steht." Anders formuliert: Die Politik frage zu wenig bei der Forschung nach, wo sie tatsächlich das größte Potenzial für Innovationen sehe, sie schmücke sich lieber mit Prestigeprojekten, die eindrucksvoll auf geballte Hightech setzen, doch als Vorbild für eine alltägliche Umsetzung zu teuer sind.

Harte Vorwürfe - aber sind sie auch berechtigt? Nein, sagt Bernd Rech vom Helmholtz-Zentrum Berlin - zumindest nicht in der pauschalen Form. "Was haben wir denn an Alternativen zu Wind und Sonne? Biomasse und Geothermie sind wichtige Ergänzungen, aber im Potenzial oder in der technischen und wirtschaftlichen Umsetzbarkeit deutlich beschränkter." Und bei der Akku-Forschung gelte: "Ein Energiesystem, das auf Erneuerbaren beruht, wird immer auf Energiespeicher angewiesen sein - nicht nur, aber eben auch auf Batterien." Mit über 800 Millionen Euro pro Jahr will die Bundesregierung die Energieforschung künftig stärken. Laut dem jüngst veröffentlichten Energieforschungsbericht floss der Großteil der Forschungsausgaben in den letzten Jahren in Projekte für das Einsparen von Energie und erneuerbare Energien. 

" Wir Sind noch Lichtjahre von den Zielen entfernt"

Sind die hochgesteckten Ziele der Energiewende überhaupt noch zu erreichen? Wo stehen wir mit der Energieswende? Umweltökonom Erik Gawel vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) gibt Antworten in einem Video-Interview.

Video-Interview mit Erik Gawel

Fest steht: Die deutsche Solarbranche steckt in der Krise. Zahlreiche Unternehmen sind im vergangenen Jahrzehnt gegründet worden - und auch wieder Pleite gegangen oder abgewandert. Auf absehbare Zeit produziert die Konkurrenz aus Asien günstiger - und das sogar auf technologisch vergleichbarem Niveau. Auch wegen der Subventionspolitik, sagen Experten rückblickend, seien manche deutsche Hersteller schlicht zu bequem geworden. War's das also mit der deutschen Solarforschung? "Ich warne sehr, in der Photovoltaikforschung nachzulassen", sagt Bernd Rech. "Das ist eine der jüngsten Technologien zur Energieerzeugung, mit gewaltigen Fortschritten und noch viel Potenzial." Wer heute aus der Forschung aussteigen wolle, verhindere die Innovationssprünge von morgen. Anstatt nur auf das Jahr 2020 zu schauen, müsse man die Ziele der Energiewende bis 2050 im Blick behalten. "Da ist noch viel drin. Wir haben eine exzellente Forschungsinfrastruktur auf diesem Gebiet, die sollten wir nutzen und nicht in kurzfristiges Denken verfallen."

Fest steht allerdings auch: In der deutschen Akkubranche ist selbst ein Strohfeuer wie in der Solarindustrie bislang ausgeblieben. International bedeutende Akku-Produzenten sucht man hierzulande vergebens. In den ersten Batteriespeichern, diederzeit gebaut werden, finden sich keine Akkus aus heimischer Produktion – das gleiche gilt für prestigeträchtige deutsche Hightech-Elektromobile wie den BMW i8 oder den VW Golf GTE.

Dass das eigentlich nicht an einem Defizit in der Forschung liegen kann, diesen Eindruck bekommt man sehr schnell, wenn man sich die Szene anschaut. Ob rund um die TU Dresden, am Forschungszentrum Jülich, am Helmholtz-Institut Ulm, übrigens in Kooperation mit der Industrie, oder im Gemeinschaftslabor BELLA, das das Karlsruher In-stitut für Technologie (KIT) mit dem Chemiekonzern BASF betreibt: Überall geht es um das große Ziel, endlich alltagstaugliche und bezahlbare Energiespeichersysteme hinzubekommen. Warum aber ist die Industrie dann so zurückhaltend? „Bisher hat niemand in Deutschland genug Geld in die Hand genommen, um eine Massenproduktion aufzubauen“, sagt Ina Hahndorf, Forschungsleiterin von Younicos, einem aufstrebenden deutschen Stromspeicher-Unternehmen. Die Forschung, um ganz vorn im internationalen Wettbewerb mithalten zu können, sei sehr wohl da in Deutschland. Allerdings werde noch zu klein gedacht und zu mutlos agiert, um in Produktionsanlagen mit großen Kapazitäten zu investieren. Beispiel Stromspeicher: Nicht nur die Hersteller von Elektroautos, auch die Energieversorger mit ihrem hohen Anteil an erneuerbaren Energien sind auf leistungsfähige Akkus angewiesen, um die Schwankungen im Solar- und Windstromangebot abzupuffern.

Dass allmählich der unternehmerische Mut hinzukommt, macht Hoffnung: Konzerne wie Bosch oder Varta haben begonnen, große Summen in die Akku-Forschung zu investieren – mit dem Ziel der Massenproduktion.

Wie ein erfolgreiches Zusammenspiel von Wissenschaft und Wirtschaft auf dem Weg zur Energiewende aussehen kann, lässt sich schon heute an der Windbranche erahnen. In der Vergangenheit gingen die zumeist mittelständischen Hersteller von Windrädern meist ihren eigenen Weg, die Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen beschränkte sich auf klar abgegrenzte Projekte. Langfristige Gemeinschaftsprojekte waren die Ausnahme – bis die internationale Konkurrenz zu stark wurde. Der Wettbewerbsdruck wächst stetig, vor allem wegen günstiger Importe aus Indien und China. Die Folge: Wirtschaft und Forschung rücken enger zusammen.

„Die Windindustrie versteht zunehmend, dass manche Themen besser gemeinsam angegangen werden“, sagt Sarina Keller vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Sie verweist auf den „Smart Blades“-Verbund, in dem neben dem DLR und eben der Industrie auch noch das Zentrum ForWind für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen mitwirken sowie das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik. Gemeinsam wollen sie Hightech-Rotorblätter entwickeln, die Windkraftanlagen ertragreicher machen – und greifen dafür unter anderem auf Erkenntnisse aus der Helikopter-Entwicklung zurück.

Gerade abseits der besonders von der Politik geförderten Branchen rücken Industrie und öffentliche Forschung enger zusammen, und die Vielfalt der Forschungsansätze ist gewaltig: Die öffentliche Hand fördert mehr als 300 Forschungseinrichtungen, die an Universitäten und außeruniversitären Organisationen an neuen Energiekonzepten forschen. Ob Gleichstromleitungen, widerstandsfähige Turbinen und Fusionsreaktoren oder auch dezentrale Kraftwerke: Zu nahezu jedem Forschungsansatz finden sich in Deutschland Experten.

So entwickelt das Unternehmen Osram Opto Semiconductors gemeinsam mit der TU Braunschweig hellere und effizientere Leuchtdioden. Gleich- und Wechselstromtechnologien für die elektrischen Netze der Zukunft richtet das Energy Research Center an der RWTH Aachen an den Anforderungen der Energiewende aus, unterstützt vom Energiekonzern E.ON. Solarthermische Turmkraftwerke, wie sie in Wüstenregionen eingesetzt werden, entwickelt das Unternehmen Kraftanlagen München gemeinsam mit dem DLR-Institut für Solarforschung zur Marktreife. Für Industriepartner soll auch das Energy Lab 2.0 offen sein, das derzeit am KIT geplant wird und testen soll, wie sich die Energienetze besser stabilisieren lassen. Bereits im Betrieb sind zwei Pilotanlagen am KIT: In einer stellen die Forscher auf CO2-sparende Weise Zement her, in der anderen - Bioliq - gewinnen sie aus Stroh und biologischen Reststoffen Biotreibstoff.

In diesen Bereichen verläuft das Zusammenspiel von Forschung und Industrie schon heute vielversprechend - wobei natürlich auch dort noch Lücken bleiben: So spielen etwa solare Fernwärmetechniken, die in Dänemark bereits gut ausgebaut sind, hierzulande noch kaum eine Rolle. Mit dem Netzwerk "Solar district heating", in dem sich Forschung, Industrie und Kommunen treffen, könnte sich das in den kommenden Jahren ändern. Einen großen Beitrag zum Klimaschutz könnte auch die Wärmedämmung liefern, doch hier, sagen Kritiker, zeige sich erneut der verhängnisvolle Hang der Politik zum Prestigeprojekt: Zwar entstand mit Bundesmitteln in Berlin das Effizienzhaus Plus, das Wärme und Strom für Haus und E-Mobil selbst erzeugt - aber es steckt buchstäblich bis unters Dach voller Hightech-Komponenten. Für den einfachen Häuslebauer ist dieser Ansatz schlicht zu teuer.

So steht am Ende dieses Überblicks wieder die Frage vom Anfang: Ist die Förderstrategie der Politik doch die falsche? Einig sind sich Helmholtz-Mann Rech und IZT-Forscher Handke immerhin an einem Punkt: Die Wissenschaft muss immer wieder die Relevanz ihrer Forschung für die Energiewende hinterfragen. Doch genau das passiere viel zu selten, sagt Handke. Er wünscht sich mehr Selbst-reflexion bei den Wissenschaftlern einerseits und mehr kleine, exklusive Budgets für quergedachte Ideen andererseits.

Genau dafür, sagt Bernd Rech, sei ja das Forschungsforum Energiewende 2013 gestartet worden, unter anderem unter Beteiligung von Helmholtz und Fraunhofer. Gemeinsam überlegen Energieexperten in diesem Forum, wie sich ihre Kompetenzen thematisch noch stärker bündeln lassen - etwa wenn es um intelligente Netze und Speichertechnologien geht. Auch Interessen von Industrie und Bürgern sollen über Vertreter aus der Wirtschaft und der Zivilgesellschaft einfließen.

Ob all das die verbleibenden 13 Prozent CO2-Einsparung bis 2020 bringt, bleibt dahingestellt. Für Bernd Rech ist das aber eigentlich gar nicht entscheidend. "Die 13 Prozent sind mit den Technologien von heute erreichbar. Effiziente Gaskraftwerke sind in der CO2-Bilanz deutlich besser als Braunkohlekraftwerke." Ihr verstärkter Einsatz allerdings sei allein eine politische Entscheidung und keine Frage des wissenschaftlichen Fortschritts. "Wissenschaftlicher Fortschritt ist immer auf eine längerfristige Perspektive ausgerichtet, und von der aus betrachtet macht die Forschung im Augenblick ziemlich viel richtig und gar nicht so viel falsch."

Hier forscht Helmholtz zur Energie

Die Helmholtz-Gemeinschaft ist an der Forschung zur Energiewende entscheidend beteiligt. Helmholtz-Wissenschaftler entwickeln zum Beispiel neuartige Energiespeicher oder versuchen, den Wirkungsgrad von Solaranlagen zu verbessern. Ein wichtiges übergeordnetes Ziel ist es, fossile und nukleare Energieträger durch klimaneutrale Alternativen zu ersetzen und ein nachhaltiges Energiesystem zu etablieren. Langfristig soll zudem die Kernfusion als neue Energiequelle erschlossen werden. Als nahezu unerschöpfliche, sichere und CO2-freie Energiequelle könnte sie entscheidend dazu beitragen, künftig den weltweit wachsenden Energiebedarf zu decken.

Im Bereich Energie gibt es sieben Forschungsprogramme:

In diesen Programmen sind acht Helmholtz-Zentren aktiv:

14.05.2015 , Jan Oliver Löfken
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