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