Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit - WBGU

216 6 Forschung für die Energiewende
zifischen Fragen der seegestützten Aufstellung auch
die Entwicklung von Anlagen größerer Nennleistung
zählt. Der Beirat begrüßt die laufende ökologische
Begleitforschung zur Offshore-Windkraft (BMU,
2002c), denn sie ist eine wichtige Voraussetzung für
die nachhaltige Nutzung in großem Maßstab. Die
weitere Verbesserung der Rotorblattqualitäten bei
gleichzeitigem Einsatz wiederverwertbarer Werkstoffe
sollte angestrebt werden, wobei eine verbesserte
Stabilität und selbstreinigende Oberflächen
wünschenswert sind. Die gesicherte Dauer des Anlagenbetriebs
von Windenergiekonversionsanlagen
sollte erhöht werden. Auch Betriebsführungsstrategien
zur Einbindung in Verbundnetze, die entsprechende
Netzsteuerung und das Abregelverhalten
sowie die Fehlerfrüherkennung sollten weiter entwickelt
werden. Mit Blick auf zukünftige Exportmärkte
ist neben neuartigen Anwendungsfeldern (z. B. Wasserentsalzung)
auch die Einbindung von Windkraftanlagen
in schwache Netze unter verschiedensten
klimatischen Bedingungen zu untersuchen.
Wasserkraftanlagen
Der Beirat schätzt die nachhaltig nutzbaren Potenziale
der Wasserkraft wegen zu Recht gestiegener
Anforderungen an Umwelt- und Sozialverträglichkeit
vorsichtig ein und berücksichtigt nur 15 EJ pro
Jahr in seinem exemplarischen Transformationspfad
für das Jahr 2100 (Kap. 3.2.3). Eine wichtige Voraussetzung
für einen nachhaltigen Ausbau in dieser Größenordnung
ist allerdings die deutliche Verbesserung
der wissenschaftlichen Datenbasis in den kommenden
5–15 Jahren. Vor allem für die Nachhaltigkeitsanalyse
der sozioökonomischen, naturräumlichen und
gesundheitlichen Konsequenzen großer Wasserkraftprojekte
fehlen derzeit häufig die erforderlichen
ökologischen und sozioökonomischen regionalen
Daten. Auch der in internationalen Leitlinien geforderte
Vergleich alternativer Designoptionen setzt
regionale Studien voraus. Diese Datenbasis kann
nicht kurzfristig und zeitgleich mit der Erstellung
projektnaher Umweltverträglichkeitsstudien erarbeitet
werden. Zu weiteren wichtigen Forschungsfragen
gehören die Unterschiede von Sozial- und
Umweltfolgen zwischen großer und kleiner Wasserkraft
in Entwicklungsländern sowie Begleitforschung
zur Umsetzung der Vorschläge der World
Commission on Dams in die Praxis.
Geothermische Energiekonversion
Langfristig soll über die geothermische Energiekonversion
ein Beitrag zur bedarfsorientierten und ortsunabhängigen
Energiebereitstellung gewährleistet
werden, der das Angebot anderer erneuerbarer
Energiequellen wetter- und saisonunabhängig
ergänzt. Trotz möglicher Vorteile der Erdwärmenut-
zung sieht der Beirat andererseits auch noch viele
ungeklärte Fragen zur technischen Umsetzung sowie
zu verschiedenen Nachhaltigkeitsaspekten, so dass
im exemplarischen Transformationspfad das realistisch
umsetzbare nachhaltige Potential in 2100 vorsichtig
mit 30 EJ pro Jahr angesetzt wird (Kap. 3.2.7).
Zur Nutzung der Potenziale ist zunächst die Kostenreduktion
von Tiefbohrungen wichtig. Durch neu zu
entwickelnde Stimulationsverfahren der Speichergesteine
im Untergrund kann die Produktivität von
heißem Tiefenwasser und damit der Ertrag einer
geothermischen Anlage gesteigert werden. Die Entwicklung
angepasster kostengünstiger Fernwärmenetze
ist eine wichtige Voraussetzung für die Anwendungen
der Geothermie zu Heizzwecken. Es besteht
zudem insbesondere Forschungsbedarf zur effizienten
Wandlung der Wärme von Tiefenwasser (auch
mit niedrigen Temperaturen) in Elektrizität, um
grundlastfähige Kraftwerke entwickeln zu können.
Um Umweltschäden durch Sole oder Gase an der
Erdoberfläche zu vermeiden, sollte auch das speicherverträgliche
Wiedereinbringen der geförderten
Wässer in den Untergrund weiter untersucht werden.
Zudem wird ein ökologisches Management der
aufgrund vergleichsweise geringer Prozesswirkungsgrade
verstärkt anfallenden Abwärme bei geothermischen
Kraftwerken benötigt.
Energetische Nutzung von Biomasse
Der exemplarische Transformationspfad (Kap. 4.4)
beinhaltet einen Ausbau der modernen energetischen
Biomassenutzung auf etwa 100 EJ pro Jahr ab
2040, also eine Verfünffachung gegenüber heute
(Kap. 3.2.4). Angesichts dieses ehrgeizigen Zieles
besteht Forschungsbedarf zunächst bezüglich der
optimalen Landnutzung hinsichtlich der Konkurrenz
zwischen Nahrungserzeugung, Energiegewinnung
und Kohlenstoffspeicherung. Die Transportstrukturen
für energetisch genutzte Ausgangsbiomasse zu
den entsprechenden Umwandlungsanlagen sollten
untersucht und verbessert werden. Bei Verbrennungsanlagen
sollten Kostensenkung und Emissionsminderung
im Zentrum weiterer Forschung stehen.
Da der exemplarische Transformationspfad des Beirats
den Weg in eine Wasserstoffwirtschaft zeichnet,
sollten Technologien zur effizienten Vergasung der
Biomasse, zur Herstellung von Treibstoffen aus Biomasse
sowie zu den zugehörigen Verteilungs- und
Nutzungsstrukturen weiter erforscht werden. Die
Herstellung von Wasserstoff aus Biomasse sollte
sowohl über den Pfad der Vergärung und Reformierung
als auch über die direkte Herstellung von Synthesegas
weiter entwickelt werden. Da viele der entsprechenden
Technologien auch modular realisiert
werden können, eignen sie sich für zentrale wie
dezentrale Anwendungen. Letztere sind insbeson-