3. Fraunhofer Energietage 2015

Abschlussvortrag von Georg Schütte, Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung, am 30. April 2015 in Berlin  

Dr. Georg Schütte, Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung
Dr. Georg Schütte, Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung © Laurence Chaperon

Sehr geehrter Herr Professor Weber, vielen Dank für die freundliche Einführung,
meine sehr geehrten Damen und Herren,

gerne bin ich heute Ihrer Einladung gefolgt, die 3. Fraunhofer Energietage mit meinem Vortrag abzuschließen.

Zwei Tage haben Sie sich bedeutenden und drängenden Fragen zum diesjährigen Leitthema „Energiewende am Industriestandort Deutschland“ gewidmet:

  • Wie kann man Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe erhöhen?
  • Wie lassen sich Erneuerbare Energien in Produktionsprozesse einbinden?
  • Welche zukünftigen Marktchancen bestehen für neue Energieeffizienztechnologien?

Das sind nur einige der zentralen Fragen, die das Bemühen von Forschung und Industrie zeigen, Lösungen zur Optimierung des Ressourceneinsatzes, insbesondere beim Einsatz von Energie, zu finden.

Der Energieanteil an der Stromerzeugung aus Sonne, Wind und anderen regenerativen Energien soll bis zum Jahr 2025 auf 40 bis 45 Prozent und bis zum Jahr 2035 auf 55 bis 60 Prozent steigen.

2014 betrug der Anteil der Erneuerbaren Energien an der Bruttostromerzeugung bereits knapp 26 Prozent. Das sind gute Nachrichten! Gleichzeitig werden die damit verbundenen Folgen für Bürgerinnen und Bürger und Unternehmen langsam spürbar. Die Energiekosten sind in den letzten Jahren angestiegen und wir müssen uns der besonderen Herausforderung stellen, Angebot und Nachfrage von Strom stets in Einklang zu bringen.

Als Exportnation steht Deutschlands Industrie seit jeher für die Produktion hochwertiger Güter und Anlagen. Mit dem Siegel „Made in Germany“ wurden im Jahr 2014 Waren und Güter im Wert von 1,1 Billionen Euro exportiert – so viele wie noch nie. Dabei entfallen die größten Anteile auf Kraftwagen und Kraftwagenteile, Maschinen und chemische Erzeugnisse – allesamt Produktionsgüter von energieintensiven Industrien.

Die Industrie – insbesondere die energieintensive – ist natürlich ein Schlüsselsektor für das Gelingen der Energiewende. Heute entfallen über 40 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs und rund 70 Prozent des Stromverbrauchs auf den Sektor Industrie, Gewerbe, Dienstleistungen und Handel. Wenn wir uns nur einmal vergegenwärtigen, dass bereits ein einzelnes Stahlwerk in etwa so viel Energie wie eine Großstadt benötigt, fällt es nicht schwer, die nötigen Hebel für die Energiewende zu benennen.

Der Beitrag der Industrie zur Energiewende ist dabei in doppelter Hinsicht von Bedeutung:

  1. Durch die Steigerung der Ressourcen- und Energieeffizienz und den Einsatz erneuerbarer Energien trägt sie maßgeblich zur Reduzierung des Energie- und Ressourcenverbrauchs bei.
  2. Durch die Produktion der für die Energiewende notwendigen Werkstoffe und Produkte, zum Beispiel bei der Fertigung von Windkrafträdern, ist sie gleichzeitig der Motor der Energiewende und bringt laufend Innovationen in den Markt.

Die Forschung kann dabei ein starker Impulsgeber und Partner sein. Zur Demonstrierung und Pilotierung im Markt benötigen wir die Unterstützung von Industrie und Gewerbe. Wir müssen zeigen, wir müssen demonstrieren, dass technologische Innovationen systemrelevant funktionieren. Hiermit ist zugleich auch eine Chance für die Wirtschaft verbunden. Sie kann ihre Leistungsfähigkeit demonstrieren und notwendige innovative Lösungen bereitstellen. Durch dieses Zusammenspiel von Wirtschaft und Forschung können wir Wirtschafts- und Energieforschungspolitik in einer neuen Qualität zusammenführen.

Meine sehr geehrten Damen und Herren,

die Energiewende ist mit ehrgeizigen Zielen und bedeutenden Herausforderungen verbunden. Die Erwartungen an Industrie und Gewerbe, aber auch an die Gesellschaft insgesamt, den Transformationsprozess aktiv mitzugestalten, sind groß.

Wir stehen am Beginn einer Transformation zu einem dezentraleren Energiesystem, als Folge des verstärkten Ausbaus Erneuerbarer Energien. In Zukunft müssen wir deshalb für eine nachhaltige Energieversorgung die Erzeugung, Verteilung und Speicherung noch viel enger miteinander verzahnen.

Wichtige anstehende Aufgaben sind insbesondere der Netzausbau und die Netzertüchtigung. Grundlegende Fragen müssen in diesem Zusammenhang diskutiert werden:

  • Wie viel Netz brauchen wir wirklich?
  • Welche Rolle hat die Dezentralisierung des Netzes auf die Stromversorgung in Industrie und Gewerbe?
  • Wie können wir den Netzausbau in den europäischen Strommarkt integrieren?

Die Grundlagenforschung des BMBF leistet einen wichtigen Beitrag bei der Erforschung zukunftsfähiger Stromnetze. Dabei konzentrieren sich die Bemühungen der Wissenschaftler insbesondere auf neue Konzepte der Netzplanung, Netzbetriebsführung, Netzüberwachung und der Entwicklung innovativer Netzkomponenten. Mittel- und langfristig gewährleistet dies eine sichere Stromversorgung, die gerade für Produktionsprozesse in der Industrie zentral ist. Eine sichere Versorgung mit hoher Qualität und maximaler Flexibilität braucht innovative Ansätze.

Die Förderinitiative Zukunftsfähige Stromnetze stellt diese innovativen Ansätze bereit. Erste Vorhaben laufen seit September 2014. Das BMBF fördert hier insgesamt 65 Vorhaben mit einem Gesamtvolumen von 33 Millionen Euro.

Einen wichtigen Beitrag leistet zum Beispiel das Fraunhofer ISE, das im Rahmen eines Verbundvorhabens mit zwei deutschen Unternehmen an Leistungselektronik der nächsten Generation für zukünftige Mittelspannungsnetze forscht.

Neuere wissenschaftliche Analysen heben den Bedarf an langfristigen, marktfähigen Speicheroptionen hervor, insbesondere dann, wenn die Ausgleichspotentiale wie etwa das Lastmanagement, der Einsatz von flexibleren Verbrauchsstellen oder auch Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen nicht ausreichen. Bei einem steigenden Anteil von erneuerbaren Energien im Energiesystem können wir nicht darauf vertrauen, dass diese Mittel ausreichen, um die Leistungsschwankungen der Erneuerbaren Energien auszugleichen. Mittel- und langfristig wird die Verfügbarkeit von Speichertechnologien ein entscheidender Schlüsselfaktor für die Versorgungssicherheit und damit für den Erfolg der Energiewende sein.

Für die Industrie stellt insbesondere die unterbrechungsfreie und stabile Versorgung mit Energie eine wichtige Grundlage des Produktionsprozesses dar, die durch leistungsfähige Speicher gewährleistet werden kann. Bis zum Jahr 2030 sollte die Entwicklung kurzfristiger Speicher, die Sekunden bzw. Minuten bis Stunden vorhalten, zur Regulierung von Erzeugungs- oder Lastspitzen wirtschaftlich sein. Spätestens bis zum Jahr 2050 sind in größerem Maße langfristige Speicher für Tage bis zu Monaten in das Energiesystem zu integrieren. Hemmnisse liegen im Wesentlichen in den vergleichsweise hohen Kosten und den Wirkungsgradverlusten. Wir benötigen einerseits neue Speicher mit noch höherer Flexibilität für den kurzfristigen, dezentralen Bedarf wie zum Beispiel Batterien und Superkondensatoren, andererseits neue Optionen für die saisonale Speicherung im großen Maßstab wie zum Beispiel Wasserstoff beziehungsweise „Power to X“.

Das BMBF hat zusammen mit dem BMWi und dem BMU bereits 2011 die Förderinitiative Energiespeicher veröffentlicht. Mehr als 80 vom BMBF geförderte Projekte mit einem Gesamtvolumen von mehr als 75 Millionen Euro arbeiten derzeit an wichtigen Lösungen in diesem Bereich. Unter anderem werden Fragestellungen zu stofflichen, thermischen und elektrochemischen Speichern sowie zu systemanalytischen Ansätzen untersucht, um die Leistungsfähigkeit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Speichertechnologien zu steigern. Mit diesen Projekten sichern wir die technologischen Optionen für die Speicher von morgen.

Vergangene Woche fand unter Beteiligung der fördernden Ministerien BMBF und BMWi in Berlin das zweite Statusseminar Energiespeicher statt, um eine Zwischenbilanz zu ziehen und weitere FuE-Bedarfe zu ermitteln. Parallel werden wir die Projekte einem Evaluationsprozess unterziehen. Unser Ziel ist die kritische Auseinandersetzung mit Forschungsergebnissen und –zielen, um Rückschlüsse auf unsere künftige Ausrichtung zu ermöglichen. 

Eine überwiegend auf erneuerbaren Energieträgern basierende Energieversorgung bringt zahlreiche neue Herausforderungen auch für das eingesetzte Material mit sich.

So müssen beispielsweise Windkraftanlagen Naturgewalten wie Wind und Wasser langfristig standhalten und gleichzeitig auch auf hoher See möglichst leicht zu montieren und zu warten sein.
Baustoffe müssen energieeffiziente aber auch möglichst kostengünstige, langlebige Häuser mit einem angenehmen Wohnklima ermöglichen.

Traditionelle Kraftwerke müssen zukünftig lastflexibel sein, um sich möglichst schnell an fluktuierende Strommengen aus Wind- und PV-Anlagen anpassen zu können. Insbesondere die hohen thermischen und mechanischen Belastungen, denen die Kraftwerkskomponenten bei starken Lastunterschieden ausgesetzt sind, bedeuten enorme Herausforderungen für das eingesetzte Material.

Um diesen themenübergreifenden Herausforderungen begegnen zu können, hat das BMBF 2014 die Initiative Materialforschung für die Energiewende gestartet. Das BMBF stellt hierfür in den kommenden Jahren insgesamt 80 Millionen Euro zur Verfügung.

Eine neue Materialklasse für Photovoltaik steht beispielsweise im Mittelpunkt des Fraunhofer-geführten Verbundprojektes "MesoPin". In jüngster Zeit steigerten zwei internationale Arbeitsgruppen unabhängig voneinander und nach kurzer Entwicklungszeit den Wirkungsgrad für Perowskit-Solarzellen von 12 auf 15 Prozent und erzielten damit einen neuen Rekordwert für diese Materialklasse. Eine Wirkungsgradsteigerung auf mehr als 20 Prozent erscheint realistisch. Die Ergebnisse des Vorhabens sollen mittel- bis langfristig der Perowskit-Solarzelle zum technologischen und wirtschaftlichen Durchbruch verhelfen und diese Zelle neben den anderen Solarzellentechnologien als eine zuverlässige und kostengünstige Quelle für mobile und stationäre Energieversorgungssysteme etablieren.

Meine Damen und Herren,

damit zukünftig mehr innovative Forschungsergebnisse den Weg in den Markt finden, benötigen wir den intensiven Dialog von Wissenschaft und Wirtschaft.

Um die Umsetzung erzielter Forschungsergebnisse zu unterstützen, konzipieren wir daher im Forschungsforum Energiewende zu zentralen Fragen der Energiewende aktuell fünf Großforschungsprojekte gemeinsam mit Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft. Die Projektideen reichen von der Grundlagenforschung bis in die konkrete Pilotanwendung. Dazu zählen die Themenkorridore:

  • Neue Netzstrukturen
  • Flexiblere Nutzung erneuerbarer Ressourcen (Power to Gas und Power to Chemicals)
  • Stoffkreisläufe für die Energiewende
  • die Ausrichtung von Industrieprozessen und
  • Systemintegration: Transformation und Vernetzung der Energieversorgung.

Warum Großforschungsprojekte?

Es geht darum, Themen und Ergebnisse der Grundlagenforschung jetzt gezielt zusammen mit der Industrie in die großtechnische Anwendung zu bringen und wirtschaftlich umzusetzen. So sollen „bottlenecks“ der Energiewende adressiert werden. Im Laufe der großangelegten Projekte sollen Demonstrationsanlagen entstehen, die systemrelevant funktionieren (grid-scale Effekt). Alle Akteure sehen hierin die Chance, öffentliche Forschung und Aktivitäten in der Wirtschaft gezielt auf Schlüsselthemen für die Energiewende auszurichten. Die Energieforschungslandschaft ist hierfür gut aufgestellt.

Großprojekte bedeutet aber nicht, dass wir wieder bei null anfangen. Ein besonderes Anliegen ist uns, auf das Wissen aufzubauen, das wir bereits haben und das über die aktuellen Laufzeiten hinaus gezielt und langfristig weiterzuentwickeln.

Im Kern geht es um:

  • eine langfristige Förderung (bis zu zehn Jahre), die von den Grundlagen über die Entwicklung bis hin zum Pilotprojekt reicht und vielleicht sogar darüber hinaus.
  • eine Verstärkung wissenschaftlicher Leistung durch gezielte Fokussierung und Bündelung von Forschungsergebnissen und
  • eine dynamische Nachsteuerung von Projektzielen und Forschungsprozessen.

Wichtig ist: Es sollen nicht nur technologische Aspekte betrachtet, sondern z.B. auch die Bedürfnisse und Erwartungen der Bevölkerung reflektiert werden.

Wie geht es hier nun weiter? Frau Ministerin Wanka hat am 14. April mit den Stakeholdern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft die oben skizzierten Themenkorridore erörtert. Eine ressortübergreifende Ausschreibung hierzu ist für diesen Sommer geplant.

Meine sehr geehrten Damen und Herren,

vielfach wurde in den letzten beiden Tagen die Energiewende und ihre Bedeutung für Industrie und Wirtschaft diskutiert. Aber gerade in Hinsicht auf die Leitmärkte der Zukunft sollte festgehalten werden, dass der nun angestoßene Transformationsprozess im Rahmen der Energiewende nicht für sich alleine steht, sondern in der Gestaltung einer Green Economy münden sollte. Diese Green Economy steht für eine international wettbewerbsfähige, umwelt- und sozialverträgliche Wirtschaft. Sie zielt dabei auf die ökologische Modernisierung der gesamten Wirtschaft, insbesondere in Bezug auf

  • Ressourcenverbrauch
  • Emissionsreduktion
  • Steigerung von Energie- und Rohstoffproduktivität
  • nachhaltiger Gestaltung von Produkten, Versorgungsystemen und Infrastrukturen.

Übergreifendes Ziel hierbei ist die weitestgehende Entkopplung von Wachstum und Ressourcenverbrauch.

Nach Schätzungen des Umweltprogramms der Vereinten Nationen kann der Wandel hin zu einer Green Economy nur gelingen, wenn weltweit bis 2050 jährlich 2 Prozent des Bruttoinlandprodukts in den genannten Bereichen investiert werden.

Schon 2013 erzielte der Markt für Umwelttechnologien und Ressourceneffizienz in Deutschland ein Volumen von rund 340 Milliarden Euro. Basierend auf einem erwarteten Wachstum von durchschnittlich 6,5 Prozent soll dieser Markt 2025 ein Volumen von schätzungsweise 740 Milliarden Euro erreichen und sich damit mehr als verdoppeln. Mit einem Weltmarktanteil von rund 14 Prozent ist Deutschland heute gut positioniert.

Die Stärkung von Forschung und Entwicklung in diesem Bereich ist daher eine zentrale Aufgabe und soll Sie und uns dazu motivieren, unsere Energien zukünftig in diesem Feld zu bündeln. Das BMBF wird diesen Prozess prioritär und mit Nachdruck unterstützen.

In der neuen Hightech-Strategie der Bundesregierung wurde das „nachhaltige Wirtschaften“ als eine der zentralen Zukunftsaufgaben verankert. Das Ziel ist eine ökologisch verträgliche, soziale und dabei wettbewerbsfähige Wirtschaft, in der Einkommen und Beschäftigung durch Investitionen in Nachhaltigkeitsinnovationen entstehen, die maßgeblich zu einer höheren Lebensqualität für alle beiträgt. Dazu bedarf es nicht nur technischer Innovationen, sondern auch neuer Geschäftsmodelle und Produktionsweisen sowie neuer gesellschaftlicher Handlungsformen wie beispielsweise ein verändertes Konsumverhalten. Mit der Fördermaßnahme „Nachhaltiges Wirtschaften“ unterstützt das BMBF seit Ende 2014 30 Forschungsverbünde, die Entwicklungsperspektiven für eine Wirtschaft aufzeigen, die Nachhaltigkeit in all ihren Dimensionen berücksichtigt.

Beim Umweltgipfel Rio+20 im Jahr 2012 hat die Staatengemeinschaft die Green Economy weiter konkretisiert. Das BMBF hat schon im selben Jahr zusammen mit dem BMUB einen Agendaprozess gestartet, der den Wandel zur Green Economy durch Forschung nachhaltig unterstützt.

Am 18. November letzten Jahres wurde die neue Forschungsagenda Green Economy von Ministerin Wanka vorgestellt, die unter anderem die Handlungsfelder Produktion und Ressourcen sowie nachhaltige Energieversorgung und -nutzung in der Wirtschaft adressiert.

Im Rahmen der Green Economy Agenda haben wir zahlreiche Forschungsthemen von den Stakeholdern genannt bekommen. Diese stellen zentrale Gebiete dar, auf denen mithilfe der Forschung Durchbrüche und Lösungen zu erzielen sind. Hiermit gehen zugleich große Marktchancen einher.

Ein für die Zukunft wichtiges Forschungsfeld liegt vor allem in der stofflichen Nutzung von CO2, einschließlich chemischer Energiespeicherung und der Abführung von CO2 z.B. aus Hüttengasen. Damit können wir neue Wertstoffe für die chemische Industrie oder zur Erzeugung von Synthesegas bereitstellen und Abfallprodukte einer wirtschaftlichen Nutzung zuführen. Hier liegen enorme Entwicklungsmöglichkeiten und Chancen für die Leitmärkte der Zukunft.

Eng damit verbunden ist die räumliche, zeitliche und stoffliche Vernetzung von Energieversorgungssystemen à überschüssige Energie lässt sich in einem vernetzten (dezentralen) Energiesystem gezielt einer alternativen Nutzung zuführen.

Vor dem Hintergrund der Ressourcen- und Energieeffizienz gehört die Nutzung industrieller Abwärme in Deutschland und anderen Industrieländern zu einem vielversprechenden Aufgabenfeld – immerhin entfallen etwa 75 Prozent des Endenergieverbrauchs in der deutschen Industrie auf die Bereitstellung von Prozesswärme. Durch intelligente Lösungen kann hier eine verbesserte Wärmeübertragung und -speicherung erreicht werden und die Umwandlung von Wärme in alternative Energieträger wie Elektrizität erfolgen.

Optimierung der industriellen Prozessführung, etwa durch den Einsatz innovativer dynamischer Mess-, Steuer-, Regeltechnik oder durch Technologien zur Dosierung von Material- und Fluideinsatz
Als fortschrittliche Industrienation müssen wir den Anspruch haben, die digitale Revolution zu gestalten. Die Fragen der Einbindung von IKT und der Digitalisierung sind gerade im Bereich der Energiewende und des Ressourcenverbrauchs in der Wirtschaft höchst relevant.

Für den weiteren Dialog mit den Akteuren und Stakeholdern und zur Gestaltung einer Innovationspolitik „aus einem Guss“ wird eine Umsetzungsplattform Green Economy eingerichtet. Diese Plattform wird den Transfer der Forschungsergebnisse in die Anwendung unterstützen. Bis zum Jahr 2018 stellt das BMBF insgesamt 350 Millionen Euro bereit, um den ökologischen Wandel voranzutreiben.

Im gerade verkündeten Forschungsrahmenprogramm „Forschung für nachhaltige Entwicklung“ (FONA³) des BMBF wurde die „Green Economy“ als eine von drei Leitinitiativen verankert. Die Forschungsagenda Green Economy und die geplante Umsetzungsplattform sind an dieser Stelle maßgebend.

Für mich ist die Forschungslandschaft gut aufgestellt, um Lösungsbeiträge für diese Prozesse zu entwickeln. Die Fraunhofer-Gesellschaft hat von je her enge Kontakte in die Praxis und kann Themen eigenständig aufgreifen, die am Puls der Zeit sind. Für die Wirtschaft ist die Fraunhofer-Gesellschaft immer wieder ein attraktiver Forschungspartner, von dem sie innovative und zukunftsweisende Produkte, Verfahren und Dienstleistungen erwartet und bekommt.

Meine Damen und Herren,

eine erfolgreiche Energiewende und die konsequente Umsetzung einer Green Economy sichern letztlich auch den zukünftigen Industriestandort Deutschland. Neue Technologien, die sich am Markt durchsetzen, können dabei zum Exportschlager für die deutsche Industrie werden.  Mit den von mir vorgestellten Initiativen wollen wir dem Veränderungsprozess aus Wissenschaft und Forschung heraus einen neuen Schub verleihen. Ich möchte Sie ermutigen, den bevorstehenden Wandel als Chance zu sehen und den Transformationsprozess gemeinsam im Dialog zu gestalten.

An dieser Stelle möchte ich Ihnen, lieber Herr Professor Weber, nochmals für Ihre Einladung und den hier anwesenden Vertretern aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft und dem interessierten Publikum für Ihr Interesse herzlich danken.  

Ich wünsche Ihnen allen eine gute Heimreise!

Vielen Dank!