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Energie

Mit Spitzenforschung von den Grundlagen bis zur Anwendung über alle Disziplinen hinweg schafft Helmholtz die wissenschaftlichen Voraussetzungen für eine klimaneutrale Energieversorgung, die ökonomisch und gesellschaftlich tragbar ist.

Bild: DLR / Hauschild (CC-BY 3.0)

Die Energiewende ist eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Um dem Klimawandel entgegenzuwirken, müssen wir hocheffiziente Technologien und Prozesse entwickeln, damit wir Energie sicher, zuverlässig, erschwinglich und umweltfreundlich erzeugen, nutzen und verteilen können. Dies kann nur mit wissenschaftlich-technologischen Innovationen gelingen, die schnell aus den Laboren in die Praxis kommen. In interdisziplinären Forschungsprogrammen entwickeln Helmholtz-Wissenschaftler:innen zukunftsweisende Lösungen für die Energiewende in Deutschland und für den nachhaltigen Umbau der Energieversorgung weltweit.

Der Helmholtz-Forschungsbereich Energie gestaltet das Energiesystem der Zukunft als wissenschaftlicher Architekt mit, indem er ganzheitliche Konzepte erarbeitet, die alle relevanten Energiewandlungsketten einbeziehen, und sichere, zukunftsfähige Technologien erforscht. Mit der „Helmholtz Energy Transition Roadmap“ zeigen wir Wege zum erfolgreichen Umbau des Energiesystems auf und können so Gesellschaft, Politik und Wirtschaft effizient beraten und unterstützen.

Unsere Wissenschaftler:innen erarbeiten Lösungen für ein sektorenübergreifendes Energiesystem, bei dem Strom, Wärme und Mobilität eng miteinander verknüpft sind. Nur durch diese sogenannte „Sektorenkopplung“,bei der aus Solar- oder Windenergie gewonnener Strom möglichst verlustarm und flexibel in andere Energieformen umgewandelt und zur Wärmeversorgung, im Verkehr sowie in Industrieprozessen eingesetzt wird, kann der Anteil erneuerbarer Energien im Gesamtsystem ausreichend gesteigert werden.

Für diesen grundlegenden Umbau des Energiesystems benötigen wir innovative Technologien. Helmholtz erforscht und entwickelt diese – mit dem Ziel, Energie aus regenerativen Energiequellen vor Ort zu speichern und zu transportieren sowie fossile Energieträger in Industrieprozessen zu ersetzen. Ein Beispiel hierfür sind Wasserstofftechnologien.

Neben neuen Technologien zur Energiespeicherung und -verteilung ist eine intelligente Vernetzung für einen optimalen und sicheren Energiemix und einen resilienten Betrieb im Energiesystem der Zukunft unerlässlich. Daher sind digitale Technologien, Algorithmen und Methoden der künstlichen Intelligenz wesentliche Bestandteile der Arbeit im Forschungsbereich Energie. Sie helfen beispielsweise zu erkennen, wann, wo und in welchem Umfang Überschüsse und Bedarfe bestehen und sorgen dafür, künftige Netze simulieren, optimieren, planen und sicher betreiben zu können.

Mit der Fusionsforschung widmet sich der Forschungsbereich Energie einer weiteren Option für eine sichere und klimaneutrale Energieerzeugung für die Zukunft. Darüber hinaus bleibt die nukleare Sicherheitsforschung ein wichtiges Thema. Auch wenn im Jahr 2022 in Deutschland das letzte Kernkraftwerk vom Netz gehen wird, sind viele Fragen zum Rückbau sowie Behandlung und Lagerung radioaktiver Abfälle offen. Deshalb investieren wir in Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet. Insbesondere der Nachweis der Sicherheit eines Endlagers für eine Million Jahre stellt eine große Herausforderung dar, die nur auf der Basis fundierter wissenschaftlicher Erkenntnisse und Daten bewältigt werden kann.

Der Forschungsbereich Energie verfügt über langfristig finanzierte, teils weltweit einmalige Forschungsinfrastrukturen. Sie machen die Helmholtz-Zentren zu gefragten Partnern für Forschungseinrichtungen aus aller Welt, für Universitäten im regionalen, nationalen und internationalen Umfeld sowie für Unternehmen und Start-ups. In Reallaboren wird in großem Maßstab untersucht, was in der Theorie schon heute möglich ist, bislang in der Praxis aber noch in den Kinderschuhen steckt.

Einen wissenschaftlichen Mehrwert generieren Kooperationen mit anderen Forschungsbereichen. Der Forschungsbereich Energie arbeitet bei der Digitalisierungsstrategie und der Materialforschungsstrategie mit allen anderen Forschungsbereichen der Helmholtz-Gemeinschaft zusammen. Weitere Kooperationen mit anderen Forschungsbereichen bestehen im Rahmen von Querschnittsaktivitäten, beispielsweise zu den Themen „Bioökonomie trifft Energie“, Geothermie, Nukleare Endlagerforschung, Strahlenforschung sowie „Sektorenkopplung Energie und Mobilität“. Dabei werden jeweils gemeinsame Forschungsthemen definiert und unter Nutzung von Synergien bearbeitet.

Der Forschungsbereich Energie:

  • Die Wissenschaftler:innen des Forschungsbereichs Energie arbeiten an einer klimaneutralen Energieversorgung, die ökonomisch und gesellschaftlich tragbar ist.
  • Sie erforschen und entwickeln innovative Technologien zur Umwandlung, Verteilung und Speicherung von Energie und erarbeiten Lösungen für ein sektorenübergreifendes Energiesystem.
  • Durch den ganzheitlichen Ansatz, die systemische Herangehensweise und die interdisziplinäre Zusammenarbeit gestaltet der Forschungsbereich Energie das Energiesystem der Zukunft als wissenschaftlicher Architekt mit.

Wissenschaftlich assoziiertes Zentrum:

Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP)

Materialforschungsstrategie

Die Materialforschung verbindet interdisziplinäre wissenschaftliche Ansätze aus den Natur- und Ingenieurwissenschaften. Die hier vorgestellte Materialforschungsstrategie hat vor allem die Vernetzung von methoden- und informationsbasierten Ansätzen der Materialforschung mit den unterschiedlichen Anwendungsgebieten im Blick.

Materialforschungsstrategie der Helmholtz-Gemeinschaft

Wasserstoff

Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle im Energiesystem der Zukunft. Wir liefern Wissen und Lösungen, damit sich das Gas nachhaltig, effizient und kostengünstig gewinnen und nutzen lässt.

Mehr erfahren

Kompetenzatlas Wasserstoff (Handout, Juni 2020)

PDF, 2 MB

Kompetenzatlas Wasserstoff (Broschüre, Mai 2020)

PDF, 332 KB

Materialforschungsstrategie der Helmholtz-Gemeinschaft

PDF, 5 MB

Aktuelles

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Kontakt

Holger Hanselka

Forschungsbereichskoordinator Energie
Karlsruher Institut für Technologie

Lisa Suntrup

Forschungsbereichsbeauftragte Energie
Helmholtz-Gemeinschaft

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