Wege zur CO2-freien Energieversorgung
Sieben Helmholtz-Zentren arbeiten an Systemlösungen für die künftige Energieversorgung
Die Energiewende ist eine der zentralen Herausforderungen der Zukunft. Die Energieforschung der Helmholtz-Gemeinschaft besitzt vielseitige Kompetenzen, um dieses ambitionierte Ziel umzusetzen. Auf Einladung der Sprecher von vier Helmholtz-Forschungsprogrammen und organisiert vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) trafen sich nun Expertinnen und Experten aus sieben Helmholtz-Zentren in Berlin, um die verschiedenen Forschungsfelder stärker zu bündeln und Systemlösungen für die zukünftige Energielandschaft zu identifizieren. Zwei renommierte Sprecher von Siemens (Professor Michael Weinhold) und der RWTH Aachen (Professor Uwe Sauer) bereicherten die Diskussionen mit externer Expertise.
Im Pariser Klimaabkommen einigte sich die internationale Staatengemeinschaft 2015 darauf, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur auf deutlich unter zwei Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Dies erfordert einen umfassenden globalen Umbau und eine vollständige Dekarbonisierung der Energieversorgung. „Für diese große gesellschaftliche Herausforderung müssen wir Lösungen finden, die langfristig ökonomisch und ökologisch tragfähig sind“, sagt Otmar D. Wiestler, der Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft. „Mit der ebenso umfassenden wie exzellenten Expertise unserer Zentren können wir als Helmholtz-Gemeinschaft einen entscheidenden Beitrag zur Energiewende leisten.“
Die Expertinnen und Experten der Helmholtz-Gemeinschaft sind sich einig: Dies kann nur mit innovativen und flexiblen Systemlösungen gelingen, die den komplexen Bedürfnissen der Energielandschaft gerecht werden.
Professor Holger Hanselka, Präsident des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und Vizepräsident der Helmholtz-Gemeinschaft für den Forschungsbereich Energie, bekräftigte den Anspruch der Forscher in der Helmholtz-Gemeinschaft, „Architekten der Energiewende“ zu sein und dabei den Synergiegedanken in der Helmholtz-Gemeinschaft unbedingt aufrecht zu erhalten. „Unsere Stärke ist die Zusammenarbeit zwischen den Zentren. Damit bündeln wir unsere Kompetenzen, und dies ist ein weiterer Schritt zum Erreichen unserer ehrgeizigen Ziele. Denn eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende wird nur gelingen, wenn wir das Energiesystem als Ganzes betrachten.“
Dass die Umstellung auf erneuerbare Energien global große Märkte erschließt, erläuterte der externe Gast, Professor Michael Weinhold, Technologievorstand der Energiesparte von Siemens. Basierend auf eindrucksvollen Marktzahlen ermunterte er die Helmholtz-Forscher nicht nachzulassen bei der Entwicklung neuer Technologien.
Schon heute werde laut diverser Analysten mehr in erneuerbare Energien investiert als in neue konventionelle Kraftwerke. In 2015, so Weinhold „wurden global insgesamt zirka 60 Gigawatt in Windkraftwerken und ungefähr die gleiche Gesamtleistung an Photovoltaik-Anlagen neu an die Stromnetze angeschlossen“.
Die Wissenschaft und damit auch die Helmholtz-Forschung will bei der Umstellung auf eine dekarbonisierte Energieversorgung einen wesentlichen Beitrag leisten. Der Forschungsbereich Energie der Helmholtz-Gemeinschaft treibt dabei Grundlagenforschung ebenso voran wie anwendungsorientierte Technologieentwicklung.
In Berlin haben sich Vertreterinnen und Vertreter der Forschungsprogramme (1) Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen, (2) Erneuerbare Energien, (3) Speicher und vernetzte Infrastrukturen und (4) Technologie, Innovation, Gesellschaft (TIG) getroffen. Diese Schwerpunkte decken eine große Bandbreite der notwendigen Forschung für den Umbau der Energieversorgung und der Energielandschaft ab.
Die Programme werden von Forscherteams aus sieben Helmholtz-Zentren sehr erfolgreich bearbeitet, wie internationale Begutachtungen belegen: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB), Forschungszentrum Jülich (FZJ), Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ). Ziel der Experten-Zusammenkunft in Berlin war es nun, die Themen in der Energieforschung noch stärker miteinander zu verknüpfen.
Die Helmholtz-Zentren verfügen über einzigartige Möglichkeiten in der Analyse und Synthese neuer Materialien in Kombination mit herausragenden Großgeräten und Infrastrukturen. Daher habe die Helmholtz-Gemeinschaft das Potenzial, Energietechnologien und -systeme tatsächlich ganzheitlich zu erforschen. Holger Hanselka: „Ein sichtbarer Erfolg ist es, dass die Helmholtz-Gemeinschaft in allen jüngst vom Bundesministerium für Bildung und Forschung eingerichteten Kopernikus-Projekten beteiligt ist, in zwei der insgesamt vier Projekte überdies in leitender Funktion.“
Ansprechpartner der Helmholtz-Forschungsprogramme im Bereich Energie:
- Programmsprecher Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen (EMR): Prof. Manfred Aigner (DLR)
- Programmsprecher Erneuerbare Energien (RE): Prof. Bernd Rech (HZB)
- Programmsprecher Speicher und vernetzte Infrastrukturen (SCI): Prof. Mathias Noe (KIT)
- Programmsprecher Technologie, Innovation, Gesellschaft (TIS): Armin Grunwald (KIT)
- KI-Agenten liefern Ergebnisse – aber denken sie auch wissenschaftlich?Ein Forschungsteam unter gemeinsamer Leitung von Kevin Maik Jablonka vom Helmholtz-Institut für Polymere in Energieanwendungen Jena (HIPOLE Jena) und N. M. Anoop Krishnan vom Indian Institute of Technology Delhi hat mit Corral einen neuen Benchmark für KI-Agenten in der Wissenschaft entwickelt. Der Preprint „AI scientists produce results without reasoning scientifically“ ist auf arXiv erschienen (https://doi.org/10.48550/arXiv.2604.18805). Die Analyse zeigt, dass aktuelle Systeme zwar wissenschaftliche Workflows ausführen und Ergebnisse liefern können; häufig folgen sie dabei aber nicht den Grundprinzipien wissenschaftlicher Prüfung und Schlussfolgerung.
- Magnetfeld während der Synthese des Katalysators verdreifacht AmmoniakausbeuteEin externes Magnetfeld während der Synthese von CoFe₂O₄-Dünnschichten verdreifacht beim Einsatz in der Elektrokatalyse die Ammoniakausbeute. Das Magnetfeld verändert die Oberflächenzustände der Spinell-Oxid-Dünnschichten, so dass die katalytisch aktiven Zentren stärker exponiert sind. Im Fachjournal 'Advanced Functional Materials' zeigt ein Team um Marcel Risch, HZB, und Sanjay Mathur, Universität Köln, eine skalierbare Strategie, um Elektrokatalysatoren der nächsten Generation für effiziente und nachhaltige chemische Umwandlungen zu entwickeln.
- Materialchemie gestaltet die Zukunft der KatalyseDie synthetische Materialchemie der Zukunft kann als Werkzeug dienen, um smarte und adaptive Elektrokatalysatoren zu entwickeln. Das Forschungsfeld entwickelt sich aktuell rasant, mit In-situ-Analytik, datengestützten Entdeckungen und autonomer Robotik. Diese neuen Ansätze könnten die Entdeckung langlebiger und effizienter Katalysatoren für die zukünftige Energieumwandlung und die Dekarbonisierung der chemischen Industrie beschleunigen. Einen Überblick bietet nun ein Beitrag aus dem Team des Katalyse-Experten Dr. Prashanth Menezes im renommierten Fachjournal Angewandte Chemie.