Zusammenfassung der Workshops:
In den Workshops wurden Vorschläge des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ für die technologischen Schlüsselbereiche der Energieforschung diskutiert; sie erfordern einen systemischen und interdisziplinären Ansatz. Die Workshops sollten die Projektvorschläge mit Blick auf Umsetzung, Meilensteine, Abbruch- und Evaluationskriterien sowie Governance-Strukturen und Beteiligte weiterentwickeln.
Workshop A: Neue Netzstrukturen – Intelligentere Netze für Strom, Gas und Wärme
Die dezentrale und fluktuierende Einspeisung aus Wind und Photovoltaik verändert die Anforderungen an deutsche und europäische Netzstrukturen. Der Projektvorschlag soll Lösungen für die Flexibilisierung von Verteilnetzen, Übertragungsnetzen und der Netzbetriebsführung entwickeln. Wie können dezentrale, intelligente und quasi-autonome Netze die Energieversorgung von morgen sichern? Welche technischen Konzepte gibt es für großräumige Netzstrukturen in Verbindung mit anderen Energieträgernetzen wie Gas, Wärme oder Wasserstoff? Anhand dieser und weiterer Fragestellungen wurde das Projektkonzept „Neue Netzstrukturen – Intelligentere Netze für Strom, Gas und Wärme“ diskutiert.
Ergebnis: Bei den Forschungsgegenständen nehmen Dynamik und Unsicherheiten zu; trotzdem müssen wir uns entscheiden, Akzeptanz und gesellschaftliche Partizipation (selbst Forschungsgegenstand) herstellen, obwohl die Prozesse immer komplexer werden – das erfordere mehr Kommunikation zwischen den Akteuren. Der Fokus liegt auf Betriebsführung und Netzbetrieb. Notwendig seien Verknüpfung mit anderen Energieträgernetzen (Strom, Gas, Wärme, etc.) und neuen Marktmodellen mit weiter entwickelter Regulierung – auch auf europäischer Ebene. Dabei müsste Interaktion zwischen den Großforschungsvorhaben (Kopernikus) angestrebt werden, um einen Wettbewerb der Ideen zu etablieren – aber nicht nur Großforschung, sondern auch kleinere Akteure (wie Pilotanlagen als Beispiele).
Workshop B: Flexiblere Nutzung erneuerbarer Ressourcen: Power-to-X – Kraftstoffe und Wärme aus sauberem Strom
„Power-to-X“ umfasst unterschiedliche Ansätze, Strom aus erneuerbaren Energien in Gas, Wärme, flüssige Kraftstoffe oder Basis-Chemikalien umzuwandeln. Mit wachsendem Anteil erneuerbarer Energien gelten diese Technologien als Speicherlösungen der Zukunft, die vor verschiedenen Herausforderungen stehen: Wie können in Zukunft kostengünstige und effiziente Nutzungspfade für Überschussstrom erschlossen werden? Wie können erneuerbare Energien durch eine flexible Umwandlung in Wasserstoff oder Methan (Power-to-Gas), Kraftstoffe (Power-to-Liquid), industrielle Basis-Chemikalien (Power-to-Chemicals) oder Wärme (Power-to-Heat) in das gesamte Energiesystem integriert werden?
Ergebnis: Der Fokus muss auf der Flexibilisierung des Stromsystems liegen, sowie der Dekarbonisierung auch anderer Sektoren. „Power-to-X“ soll seinerseits keinen weiteren Bedarf zur Flexibilisierung induzieren. Was „x“ sein soll, blieb offen. Priorisierung solle aber auf Wirtschaftlichkeit, Klimaneutralität, Systemkonformität liegen. Breites Portfolio inklusive Systemanalyse sei sinnvoll. Wasserstoff wird an erster Stelle genannt. Am Anfang müsse eine Systemanalyse, dann eine Metaanalyse stehen. Dabei komme die Industrie nur ins Boot mit einem geeigneten Geschäftsmodell. Weitere Stichworte waren: Projekt versus Prozess? und: Abruchkultur oder Evolution?
Workshop C: Stoffkreisläufe für die Energiewende: Recycling von mineralischen Rohstoffen – Metalle für das Energiesystem der Zukunft
Der Ausbau erneuerbarer Energien reduziert die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und erhöht den Bedarf an metallischen und mineralischen Rohstoffen. Durch Recycling strategisch wichtiger Rohstoffe lassen sich die Ressourcen-Quellen für Energietechnologien diversifizieren und damit die Abhängigkeit von Rohstoff liefernden Ländern reduzieren. Der Workshop thematisiert folgende Fragen: Welche neuen Ansätze fürs Produkt-Design und für ressourceneffiziente Fertigungstechnologien sind zukünftig notwendig? Wie können große Bestände an mineralischen Rohstoffen wiedergewonnen werden, die durch den Ausbau der Infrastruktur (Netze, Solaranlagen, Speicher etc.) entstehen?
Ergebnis: Zuerst soll der Rohstoffbedarf analysiert werden; dann braucht es eine Recyclingstrategie für Hightech-Materialien. Wirtschaftliche Aspekte sind dabei zu berücksichtigen, wie etwa innovative Geschäfts- und Logistikmodelle. Auch im Recyclingbereich muss Akzeptanz hergestellt werden – also gesellschaftliche und wirtschaftliche Fragestellungen. Für alles soll ein ganzheitlicher Ansatz gelten: eine Analyse der gesamten Prozesskette von der Nutzungsdauer über Mengenanalyse bis zu den bestehenden technischen Möglichkeiten des Recycling. Dazu ministerienübergreifende Kooperation von BMBF und BMWi, BMUB, von NGOs, Prosumern, Wirtschafts- und Versorgungsunternehmen und schießlich der Wissenschaft.