Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit - WBGU

218 6 Forschung für die Energiewende
medium in einem nachhaltigen Energiesystem, wie
es im exemplarischen Pfad entworfen wird (Kap.
3.4.4 und 4.4). Viele der dazu benötigten Technologien
sind jedoch noch nicht marktreif, so dass breit
angelegte Forschung und Entwicklung notwendig
bleibt. Bei der Herstellung von Wasserstoff sollte die
Forschung sowohl die verschiedenen Elektrolyseverfahren
auf der Basis von Strom als auch die diversen
thermochemischen Produktionsverfahren auf der
Basis von Kohlenwasserstoffen (z. B. Biomasse)
berücksichtigen. Wasserstoffspeichersysteme für
dezentrale Anwendungen (z. B. im Automobil) sowie
die zentrale Großspeicherung von Wasserstoff in
Kombination auch mit Gastransporten sind weiterzuentwickeln,
wobei global relevante Leckagen von
Wasserstoffsystemen vermieden werden müssen
(Kap. 3.4.4.5). Auch Technologien zur Nutzung von
Wasserstoff in Motoren und Turbinen sowie insbesondere
auch das wichtige Feld der Brennstoffzellentechnologie
benötigen weiteren technologischen
Fortschritt.
Energiemeteorologie
Für einen zuverlässigen großskaligen Einsatz erneuerbarer
fluktuierender Energiequellen sind die
Potenzialangaben zu solaren und Windenergieflüssen
global vor allem auch im Hinblick auf Entwicklungsländer
von großem Interesse. Auch die Vorhersage
lokaler Energieflüsse durch Fernerkundung
(z. B. Satelliten) sollte weiterentwickelt werden (z. B.
bodennahe Windgeschwindigkeiten im Bereich von
Minuten bis Tagen).
Angepasste Systemtechnik für dezentrale
netzferne Anwendungen
Wenn über erneuerbare Energiequellen dezentral
technisch nutzbare Energie zur Verfügung steht
(Kap. 3.4.2), müssen auch die zugehörigen Energiedienstleistungstechnologien
entwickelt bzw. weiterentwickelt
werden. Dazu zählen beispielsweise netzferne
Trinkwassertechnologien und Kommunikationstechnologien
(Internetzugang usw.). Außerdem
sind die elektrische Systemtechnik, die Leistungselektronik
sowie die Regelungstechnik von solaren
Individual-Stromversorgungen (Solar-home-Systeme)
über Kleinnetze (Dorfstromanlagen) bis hin
zur Einbindung in größere Verbünde auf die speziellen
Anwendungsbereiche hin zu optimieren.
6.3.3
Entwicklung von Verfahren zur effizienteren
Energienutzung
Eine effizientere Energienutzung entlang der gesamten
Kette des Energiesystems (von der Konversion
von Primärenergie etwa in Kraftwerken bis hin zur
Bereitstellung von Energiedienstleistungen durch
Technologien wie etwa Haushaltsgeräte, Gebäude-
Wärmedämmung oder Beleuchtung) ist eine wesentliche
Säule der Transformation der Energiesysteme
(Kap. 3.5 und 4.4). Die Analyse der Potenziale und
der Barrieren für ihre Umsetzung (UNDP et al.,
2000) zeigt deutlich, dass Forschungsbedarf nicht nur
in der Technologieforschung und -entwicklung im
engeren Sinn besteht.Vielmehr sollte begleitend und
ergänzend sozioökonomische Forschung zum Abbau
von Barrieren sowie zur Schaffung geeigneter
Anreizstrukturen und energiepolitischer Rahmenbedingungen
hinzu kommen. Auch Fragen der sozialen
Akzeptanz für verändertes Nutzerverhalten, die
Anwendung effizienterer Technologien, die intensivere
Nutzung von Gebrauchsgütern (z. B. Carsharing)
sowie die Entwicklung von Siedlungs- und Verkehrsstrukturen
unter dem Gesichtspunkt der Verringerung
des Gesamtenergieeinsatzes sollten vermehrt
erforscht werden (Kap. 3.5, 6.2).
Kraft-Wärme-Kopplung
Die wichtigste Einzeltechnologie zur Effizienzsteigerung
auf der Versorgungsseite ist die Kraft-Wärme-
Kopplung (Kap. 3.3). Hier ist insbesondere die Forschung
zur Erweiterung dezentraler Anwendungen
zu intensivieren (Motoren, Gas- und Mikrogasturbinen,
Brennstoffzellen, Kleinst-Blockheizkraftwerke,
Stirlingmotoren).
Solare und energieeffiziente Gebäude
Die Nutzung der Sonnenenergie im Gebäudesektor
(Kap. 3.5.2) führt zu einer Reduzierung des Primärenergieeinsatzes
und wird somit häufig zu den Energieeffizienzsteigerungen
gezählt. Da ein großer Teil
der Energie im Gebäudesektor verbraucht wird, ist
dies ein essenzielles Element des Transformationspfads
(Kap. 4.4). Im Einzelnen zählen hierzu u. a. folgende
Technikfelder: solar-optimierte Fenster mit
optischen Schalteigenschaften, solar aktive opake
Fassadenelemente (z. B. transparente Wärmedämmung),
Entwicklung neuer Wärmedämmsysteme
(z. B. Vakuumdämmung). Die Entwicklung von flächigen
Wärmespeichern hoher Energiedichte für die
Oberflächenimplementation in Wänden und Decken
ist ebenso anzustreben wie die Entwicklung zentraler,
kompakter Wärmespeicher mit geringer Selbstentladung.
Komplementär zur solaren Gebäudetechnik
muss entsprechend angepasste Haustechnik entwickelt
werden: neue Gebäudeklimatisierungstechniken
für die Niedrigenergiegebäude der
Zukunft, kleinste Heiz- und Kühlaggregate, Wärmepumpen,
Komponenten zur verteilten Strom– und
Wärmeproduktion usw. Auch Tageslichtsysteme zur
internen Beleuchtung von Gebäuden sind weiter zu