Energieforschung und -technologie - in Bayern - Bayerische Staatsregierung - Bayerisches ...
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Bayerische Staatsregierung Energieforschung und -technologie in Bayern
IMPRESSUM
Herausgeber: Bayerische Energieagentur ENERGIE INNOVATIV
im Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie
Postanschrift: 80525 München
Hausadresse: Prinzregentenstraße 24 | 80538 München
Telefon: 089 2162-0
Fax: 089 2162-2760
E-Mail: info@energie-innovativ.de
Internet: www.energie-innovativ.de
Konzeption, Text, Gestaltung und Realisation: FLAD & FLAD Communication GmbH, Heroldsberg bei Nürnberg, www.flad.de
Als Grundlage zur Texterstellung der Broschüre diente das Rahmenkonzept „Bayerische Allianz für Energieforschung und -technologie“.
Download unter www.energie-innovativ.de/fileadmin/Web-Dateien/Dokumente/technologie/Rahmenkonzept.pdf
Druck: Joh. Walch GmbH & Co. KG, Augsburg
Gedruckt auf PEFC-zertifiziertem Papier
Stand: April 2013
Inhalt
Seite
10 Fragen/10 Antworten 6
Standort Bayern 8
1 Energiebereitstellung 10
2 Energieeffiziente Gebäude und Betriebe 22
3 Speicher 32
4 Netze 40
5 Querschnittsthemen 46
Projektüberblick 54
Hinweise:
Diese Broschüre wendet sich an Frauen und Männer gleichermaßen. Auf eine durchgehend geschlechtsneutrale
Schreibweise wird zugunsten der besseren Lesbarkeit des Textes verzichtet. Zudem wird darauf hingewiesen, dass es
in Bayern neben den dargestellten Beispielen zahlreiche weitere erfolgreiche Projekte gibt.
2 | 3
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie
Liebe Leserinnen, liebe Leser,
der Umbau der Energieversorgung ist eine der zen und Wirtschaft das Rahmenkonzept „Bayerische Allianz
tralen Herausforderungen unserer Generation. Die In- für Energieforschung und -technologie“ erarbeitet, das
tensivierung der Forschung und die Entwicklung neuer die zentralen Themenbereiche aufzeigt (Download unter
Energietechnologien spielen eine entscheidende Rolle www.energie-innovativ.de/fileadmin/ Web-Dateien/
für das Gelingen dieses Vorhabens. Dokumente/technologie/Rahmenkonzept.pdf). Gleich-
zeitig legt es die Grundlagen für die bayerische Energie-
Hierfür wollen wir künftig Forschung und Entwicklung forschung und -technologieentwicklung in den nächs-
in den Bereichen Energieerzeugung und -bereitstellung, ten zehn Jahren. Auf dieser fachlichen Basis fördert die
Energieeinsparung und effizientere Anwendung von Bayerische Staatsregierung prioritäre Projekte zu vor-
Energie in Gebäuden ebenso wie in Produktionsprozes- rangigen Forschungsthemen in der ganzen Bandbreite
sen, Innovationen bei Netzen und Infrastrukturen sowie der Energieforschung und -technologieentwicklung.
verbesserte und innovative Speichertechnologien ge- Die vorliegende Broschüre stellt eine Auswahl dieser
zielt und verstärkt fördern. Projekte vor.
Die Bayerische Staatsregierung hat in ihrem Energiekon Diese Broschüre zeigt, wie Forschung und Entwicklung
zept „Energie innovativ“ die besondere Bedeutung von in Bayern auf vielfältige Weise einen wichtigen Beitrag
Energieforschung und -technologie hervorgehoben. zum Gelingen der Energiewende leisten. Gleichzeitig
Ausgehend von einer Bestandsaufnahme der bayeri- gibt sie einen Einblick in das breite Spektrum der baye-
schen Kompetenzen im Energiebereich hat eine eigens rischen Energieforschungs- und -technologielandschaft
eingesetzte Expertenkommission aus Wissenschaft und die dort vorhandenen Kompetenzen.
Martin Zeil Dr. Wolfgang Heubisch Dr. Marcel Huber Helmut Brunner
Bayerischer Staatsminister Bayerischer Staatsminister Bayerischer Staatsminister Bayerischer Staatsminister
für Wirtschaft, Infrastruktur, für Wissenschaft, Forschung für Umwelt und Gesundheit für Ernährung, Landwirtschaft
Verkehr und Technologie und Kunst und Forsten
4 | 5
10 Fragen
10 Antworten
1 elchen Herausforderungen
W
stellt sich die bayerische
Energiepolitik?
Auch unter den Vorzeichen eines darf auch, dass technische und or- Gleichzeitig benötigt ein ganzheitli-
beschleunigten Umbaus der Energie- ganisatorische Lösungen in einem ches Konzept Lösungen, welche die
versorgung auf Erneuerbare Energien komplexen Umfeld mit sozialen, po- Effizienz der Energieanwendung er-
behalten die energiepolitischen Ziele litischen, wirtschaftlichen und kultu- höhen. Angesichts der dezentralen
Bayerns – Versorgungssicherheit, rellen Wechselbeziehungen beurteilt und oft wenig planbaren Bereitstel-
Bezahlbarkeit und Umweltverträglich- und umgesetzt werden müssen. lung von Energien aus erneuerbaren
keit – ihre Gültigkeit. Umweltverträg Quellen stehen außerdem Entwick-
lichkeit bedeutet insbesondere ein lungen im Mittelpunkt, die Stroman-
Festhalten an den ehrgeizigen baye-
rischen Klimazielen. Versorgungs
sicherheit und bezahlbare Energie-
3 ntfaltet die Energieforschung
E
auch eine wirtschaftliche
Hebelwirkung?
gebot und -nachfrage zusammenfüh-
ren. Hierfür sind sowohl leistungsstar-
ke Speichertechnologien als auch
preise sind für die Bürgerinnen und neue Technologien für Stromnetze
Bürger e benso unverzichtbar wie für Von der angewandten Energiefor- gefragt. Die „Querschnittsthemen“
bayerische Unternehmen, damit die- schung und -technologieentwicklung schließlich verbinden die einzelnen
se auch künftig international wettbe- gehen erhebliche Marktchancen für Fachthemenbereiche, z. B. über Um-
werbsfähig sein können. bayerische Unternehmen auf natio- weltbegleitforschung oder Ressour-
nalen und internationalen Märkten cenmanagement.
aus, die künftig in diesem Bereich
2 elche Bedeutung haben
W
Energieforschung und
-technologie für die Energie-
drastisch wachsen werden.
5 uf wessen Expertise
A
gründet sich das Rahmen-
wende?
Die Energiewende in Bayern lässt sich
4 elche Ziele verfolgt das
W
Rahmenkonzept „Bayerische
Allianz für Energieforschung
konzept?
Die Staatsministerien für Wirtschaft,
nur erreichen, wenn bei den Energie- und -technologie“? Infrastruktur, Verkehr und Technolo-
technologien höhere Wirkungsgrade, gie sowie für Wissenschaft, Forschung
eine verbesserte Marktfähigkeit so- Es zeigt auf der Basis einer Bestands- und Kunst haben unter Beteiligung
wie erhebliche Kostensenkungen erzielt aufnahme der bayerischen Kompe- der Staatsministerien für Umwelt und
werden. Aufgabe der Energieforschung tenzen im Energie bereich die für Gesundheit sowie für Ernährung,
ist es, bestehende Verfahren und Bayern zentralen Handlungsansätze Landwirtschaft und Forsten eine
Materialien zu optimieren, aber auch in der Energieforschung und -tech- hochrangige Expertenkommission
ganz neue Ansätze zu entwickeln. nologie auf. Es stellt fünf Schwer aus Wissenschaft und Wirtschaft
Hierbei muss die gesamte Wert- punkte mit insgesamt 27 Forschungs eingesetzt.
schöpfungskette der Energieversor- feldern in den Mittelpunkt: Erstes
gung – Bereitstellung, Anwendung, Forschungs- und Entwicklungsthema
Speicherung und Verteilung – betrach- sind vor allem Technologien zur Be-
tet werden. Nicht vergessen werden reitstellung Erneuerbarer Energien.
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie
6 elche strukturelle Stärkung
W
des Standorts Bayern wird
angestrebt?
konzept ist zum Download v erfügbar
unter www.energie-innovativ.de/
fileadmin/Web-Dateien/Dokumente/
technologie/Rahmenkonzept.pdf.
Die landesweiten Kompetenzen sollen
sowohl gebündelt und vernetzt als
auch gezielt und nachhaltig gestärkt
und ausgebaut werden: Rund um den
Energie Campus Nürnberg sowie im
8 elche staatlichen Finanzmittel
W
sind im Konzept vorgesehen?
Umfeld der Technischen Universität Den Staatsministerien für Wirtschaft,
München liegen die beiden heraus- Infrastruktur, Verkehr und Technologie,
ragenden Zentren der Energiefor- für Wissenschaft, Forschung und
schung und -entwicklung in Bayern. Kunst, für Umwelt und Gesundheit weiterentwickelt. Es wird dort zudem
Durch eine enge Kooperation mit sowie für Ernährung, Landwirtschaft an Wasserstoff- und Redox-Flow-
allen außeruniversitären Forschungs- und Forsten wurden im Nachtrags- Technologien gearbeitet. Neue Tech-
und Ressortforschungseinrichtungen, haushalt für das Jahr 2012 knapp nologien für Stromnetze erforscht
forschenden Unternehmen und Hoch- 66 Mio. Euro zur Verfügung gestellt. man im Zentrum für sicheres Energie
schulen aus ganz Bayern soll das Netz Mit dem Doppelhaushalt 2013/2014 management sowie über Techno
aller Fachkompetenzen im Energie- werden derzeit Finanzmittel von rund logieverbünde zum Thema „Smart
bereich gestärkt und ausgebaut 193 Mio. Euro zur Förderung zuge- Grids“. Unter „Querschnittsthemen“
werden. wiesen. Die Finanzplanung sieht bis fallen Maßnahmen der (Umwelt-)
zum Jahr 2016 Finanzmittel von rund Begleitforschung, zum Ressourcen
433 Mio. Euro vor. management sowie die Stärkung der
7 as ist das „Bayerische
W
Konzept für Forschung und
Forschungsinfrastruktur in den Ener-
gietechnologien.
Technologieentwicklung im
Energiebereich“? 9 elche Themen behandeln
W
die wichtigsten Projekte und
Das Konzept konzentriert sich mit
einem Maßnahmenpaket auf die The-
Initiativen des Konzepts?
Unter „Energiebereitstellung“ werden
10 ie garantiert das
W
Rahmenkonzept die
ausreichende Flexibilität
mengebiete mit den größten Erfolgs- Projekte der Wind- und Wasserkraft, für zukünftige Entwick-
chancen für Bayern und baut im Solar- und Kraftwerkstechnologie und lungen?
Sinne des Rahmenkonzepts auf den Kraft-Wärme-Kopplung aufgeführt.
vorhandenen Kompetenzen und Stär- Weiterhin gibt es Projekte zur Effizi- Energieforschung und -technologie
ken in Forschung und Wirtschaft auf. enzsteigerung von Biogasanlagen, unterliegen einer starken Dynamik.
Es ist auf eine Laufzeit von zehn Jahren biogenen Festbrennstoffen und zur Dementsprechend soll die Experten-
angelegt (2012–2021) und folgt einem Erforschung von Biokraftstoffen. Mehr kommission das Rahmenkonzept
zeitlich gestaffelten Vorgehen, bei dem Energieeffizienz in Gebäuden und bei „Bayerische Allianz für Energiefor-
kurzfristige sowie mittel- und länger- Produktions- und Dienstleistungspro- schung und -technologie“ laufend
fristige Effekte für die Energiewende zessen soll unter anderem mittels anpassen und mindestens alle drei
berücksichtigt werden. Mit diesem innovativer Elektronik im Zusammen- Jahre fortschreiben.
Einstieg in die Konkretisierung des spiel von Erzeugung, Verbrauch und
Rahmenkonzepts „Bayerische Allianz Speicherung und durch neue Ansätze
für Energieforschung und -technolo- zur Rückgewinnung von Energie er-
gie“ nimmt Bayern eine Führungs- reicht werden. Speichertechnologie
rolle in Deutschland ein. Eine Aus- wird in einem technologieübergrei-
wahl von Maßnahmen ist in dieser fenden Zentrum für die Erforschung
Broschüre dargestellt. Das Rahmen- von stationären Batteriesystemen
6 | 7
Standort BAYERN
Forschungspower für die Energiewende
Mit der Energiewende stellt sich Bayern der Herausforderung, die
Energieversorgung zügig umzubauen – hin zu einem 50 Prozent-Anteil
Erneuerbarer Energien am Stromverbrauch. Auf dem Weg dorthin sind
zahlreiche Hürden zu nehmen. Dies wird nur durch verstärkten Einsatz
innovativer Energietechnologien und einer intensiven Energiefor-
schung zu schaffen sein.
D er Ausstieg aus der Kernenergie
ist beschlossene Sache. Im Jahr
2022 wird auch in Bayern das letzte
Energienachfrage abgestimmt wer-
den. Die unregelmäßige Verfügbarkeit
der „Erneuerbaren“ macht zudem
Kernkraftwerk vom Netz gehen. Der neue Speicher, Übertragungs- und
Anteil Erneuerbarer Energien wie Regeltechniken nötig. Da Bayern au-
Solarenergie, Windkraft oder Bio ßerdem an seinem Ziel festhält, die
energie soll in Bayern bis zum Jahr energiebedingten CO2-Emissionen
2021 auf 50 Prozent des Stromver- weiter deutlich zu reduzieren, haben
brauchs gesteigert werden. Dieser auch Energieeffizienz und -einspa-
Umbau darf aber nicht zu Lasten einer rung eine große Bedeutung.
sicheren, bezahlbaren und umwelt-
verträglichen Energieversorgung ge Zur Bewältigung dieser Aufgabe sind
hen. Es ist nicht damit getan, einfach technologische Sprünge erforderlich,
nur die Anzahl von Anlagen zur Erzeu die nur mit erheblichen Investitionen
gung Erneuerbarer Energien zu erhö- in die Energie forschung und neue
hen, da diese mit den aktuellen techno Energietechnologien zu erreichen sind.
logischen Möglichkeiten keine aus- Mit einer leistungsstarken und aus-
reichende gesicherte Leistung bieten. differenzierten Forschungslandschaft
aus Wissenschaftsein richtungen –
Eine stark auf Erneuerbare Energien Hochschulen, außeruniversitäre For-
gegründete Energieversorgung wird schungseinrichtungen – und forschen
einen weit dezentraleren Charakter den Unternehmen verfügt Bayern
haben als bisher und erfordert daher über beste Voraussetzungen, die
andere Stromnetzstrukturen. Künftig Hürden auf dem Weg in eine nach-
müssen viele Wind- und Solaranlagen haltige Energiezukunft erfolgreich zu
miteinander koordiniert und auf die bewältigen.
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie
Hof
Coburg Münchberg
Alzenau Schweinfurt
Aschaffenburg 2
4 Bamberg Bayreuth
Würzburg
Weiden
2
Erlangen 4
3 Sulzbach-
Nürnberg Rosenberg
Amberg
Ansbach
Triesdorf
Regensburg
2
2 2
Deggendorf
Straubing
Ingolstadt
Passau
Weihenstephan
Landshut
2
Neu-Ulm 3 2
Augsburg Freising
Garching 3
2
München
4 5 6
Holzkirchen
Rosenheim
Kempten
Standorte der im Bericht beschriebenen Projekte (S. 15–53)
Standorte der Projekte aus der Gesamtübersicht (S. 54–55)
Einrichtungen für Forschung und Entwicklung in Bayern:
Staatliche Universitäten in Bayern
Universität Augsburg, Otto-Friedrich-Universität Bamberg, Universität Bayreuth, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Ludwig-
Maximilians-Universität München (LMU), Technische Universität München (TUM), Universität Passau, Universität Regensburg, Julius-Maximilians-
Universität Würzburg
Staatliche Hochschulen für angewandte Wissenschaften (HAW) in Bayern
Hochschule Amberg-Weiden, Hochschule Ansbach, Hochschule Aschaffenburg, Hochschule Augsburg, Hochschule Coburg, Hochschule D eggendorf,
Hochschule Hof, Hochschule Ingolstadt, Hochschule Kempten, Hochschule Landshut, H
ochschule München, Hochschule Neu-Ulm, Georg-Simon-Ohm-
Hochschule Nürnberg (GSO), Hochschule Regensburg, Hochschule Rosenheim, Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, Hochschule Würzburg-Schweinfurt
Außeruniversitäre Forschungseinrichtungen in Bayern
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP), Garching, Energie Campus Nürnberg (EnCN), Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Straubing,
Fraunhofer-Gesellschaft, München, Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS), Erlangen, Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und
Bauelementetechnologie (IISB), Erlangen, Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC), Würzburg, Fraunhofer-Institut für Systeme der Kommunika-
tions-Technik (ESK), München, Fraunhofer-Institut für Sichere Informations-Netze (SIT), München, Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und
Verpackung (IVV), Freising, Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP), Institutsteil Holzkirchen, F
orschungs- und Entwicklungszentrum Elektromobilität
in Garching (Fraunhofer ICT) und Würzburg (Fraunhofer ISC), Projektgruppe des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik
(IGB) in Straubing, Projektgruppe des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Augsburg „Ressourceneffiziente
mechatronische Verarbeitungsmaschinen“, Fraunhofer-Einrichtung für Modulare Festkörper-Technologien (EMFT), München, Bayerisches Zentrum
für angewandte Energieforschung (ZAE Bayern), Fraunhofer UMSICHT, Institutsteil Sulzbach-Rosenberg, Süddeutsches Kunststoffzentrum (SKZ),
Würzburg, fortiss GmbH, Garching, Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), München, bifa Umweltinstitut GmbH, Augsburg, Bayerische
Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
2 Mehrere Projekte der gleichen Kategorie sind durch Zahlen in den Symbolen gekennzeichnet.
8 | 9
ENERGIE-
1
BEREITSTELLUNG
Stroh zu Gold spinnen – was für eine märchenhafte
Vorstellung! Und doch gar nicht so weit von der Realität
entfernt. Denn neueste Verfahren sind in der Lage, aus
Stroh und anderen Agrarreststoffen zwar kein Gold,
aber gleichwohl wertvolle Energie zu gewinnen. Bio-
masse hat heute einen wichtigen Anteil an den in
Bayern genutzten Erneuerbaren Energiequellen, neben
Wind-, Wasserkraft und Solarenergie. Bis 2021 soll
„grüner Strom“ gut die Hälfte am bayerischen Strom-
verbrauch ausmachen.
ENERGIE INNOVATIV | Fortschrittsbericht 2012GRÜNE ENERGIE für den Freistaat
Der Umbau der bayerischen Energieversorgung
ist in vollem Gange
Der Ausstieg aus der Nutzung der Kernenergie ist beschlossene Sache.
Im Jahr 2022 wird das letzte Kernkraftwerk Bayerns vom Netz gehen.
Gleichzeitig sollen Erneuerbare Energiequellen wie Wind-, Wasserkraft,
Solarenergie, Biomasse und Geothermie bis 2021 die Hälfte des baye-
rischen Stromverbrauchs decken. Ohne konventionelle Energieträger
wird es noch länger nicht gehen. Um den Energieumstieg sicher, bezahl-
bar und umweltverträglich zu gestalten, kommt der Forschung und Ent-
wicklung eine wesentliche Rolle zu. Es gilt, immer leistungsfähigere und
kostengünstigere Technologien zur Energieerzeugung zu entwickeln.
E in Schwerpunkt der Forschung
liegt z. B. auf der Photovoltaik.
Aufgrund der relativ hohen Sonnen-
Neue Ansätze sind z. B. Photovoltaik-
Anlagen der dritten Generation, wie
„organische Photovoltaik“ oder Hy-
einstrahlung sowie seiner Forschungs- bridtechnologien aus organischen und
Infrastruktur ist Bayern dafür prädes- anorganischen Materialien. Diese
tiniert, innerhalb Deutschlands hier basieren etwa auf halbleitenden
eine führende Rolle einzunehmen. Kunststoffen und kommen ohne kos-
Und darüber hinaus: Schon heute ist tenintensive und seltene chemische
Bayern führend im Ausbau der Pho- Elemente, wie sie in Dünnschicht-
tovoltaik und produziert mehr Photo- solarzellen verwendet werden, aus.
voltaikstrom als die gesamten USA. Aber auch die Photovoltaik-Techno-
Im Jahr 2021 sollen 16 Prozent des logien der ersten und zweiten Gene-
Stroms aus Photovoltaik erzeugt wer- ration wie Silizium-Wafer und Dünn-
den. Es müssen erhebliche Kosten - schichtsolarzellen müssen in ihrer
senkungen durch die Optimierung Ressourcen- und Energieeffizienz
bestehender beziehungsweise Ent- sowie den Produktionsverfahren ver-
wicklung neuer Solarzellentechniken bessert werden.
erreicht werden.
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie2 3 4 5
Kapitel
1
ENERGIEBEREITSTELLUNG
Auch beim zweiten Verfahren zur gieverbrauchs steigen. Wie möglichst Ein zweiter Weg ist die Nutzung von
Nutzung von Sonnenenergie, der viel Energie aus Pflanzen gewonnen Biomasse-Energieträgern der zweiten
Solarthermie, besteht Forschungs- werden kann, ist daher ein zentraler Generation. Dies sind Agrarreststoffe
bedarf. Ansätze sind hier unter an- Forschungsgegenstand. Ein Weg dazu wie Stroh und Landschaftspflegema-
derem die Entwicklung neuer Mate- ist die Verwendung von Biomasse in terial wie das gemähte Gras aus
rialien und Materialkombinationen für Kraft-Wärme-Kopplungs-(KWK-)An- Straßenrandbepflanzungen uvm.
Sonnenkollektoren sowie neue Kon- lagen. Dieser Ansatz hat den entscheiden-
zepte zur Kombination solarthermi- den Vorteil, dass neue Rohstoffquel-
scher Energie mit bestehenden Kraft- Bei der KWK werden gleichzeitig Strom len erschlossen werden können und
werkskonzepten. und Wärme erzeugt. Ist entsprechen- die Nutzung von Biomasse weiter
der Wärmebedarf vorhanden, kann ausgedehnt werden kann. Ein Meilen
Nachwachsende Rohstoffe: mit dieser Kopplung der nachwach- stein bei der Entwicklung dieser Ver-
Biomasse sende Energieträger Holz sehr effi- fahren ist Deutschlands größte
Verglichen mit anderen Bundeslän- zient genutzt werden. Ein innovatives Zellulose-Ethanol-Anlage in Strau-
dern ist Bayern besonders von seinen Verfahren wäre auch die Herstellung bing, die im Sommer 2012 in Betrieb
ländlichen Regionen und der Land- von Biogas aus Biomasse mittels genommen wurde. Durch den Einsatz
wirtschaft geprägt. Der Biomasse, thermochemischer Vergasung. Die- eines optimierten Fermentationsor-
dieser im wahrsten Sinne des Wortes ses könnte zu Erdgasqualität aufbe- ganismus ist es hier gelungen, aus
„nachwachsenden“ Energiequelle, reitet werden und einen Teil der Gas- Agrarreststoffen bis zu 50 Prozent
kommt daher eine besondere Bedeu- versorgung übernehmen. Angesichts mehr Bioethanol zu produzieren als
tung zu. Bereits heute ist sie eine der hohen Kosten und der anspruchs- bei herkömmlichen Verfahren.
wichtige Energiequelle nicht nur für vollen technologischen Umsetzung
Strom, sondern auch für Wärme und ist hier eine weitere Erforschung und
Kraftstoff. Ihr Beitrag soll bis 2021 Entwicklung notwendig.
auf bis zu 10 Prozent des Primärener-
Automatisiertes Liquid Handling im Rahmen
der Erforschung biogener Kraftstoffe
Solartechnologie
Festbrennstoffe
Biogas
ENERGIE-
Bioethanol
BEREITSTELLUNG
Windkraft
Wasserkraft
Kraft-Wärme-Kopplung
Forschungsprojekte zur Energiebereitstellung haben verschiedenste
Energieträger und -technologien im Fokus.
12 | 13Besonders effizient sind Gas- und
Dampf-Kraftwerke (GuD). Durch neue
Turbinenschaufeldesigns, eine Erhö-
hung des Verdichtermassenstroms
und eine optimierte Verbrennung soll
ihr Wirkungsgrad bis 2022 auf min-
destens 65 Prozent gesteigert wer-
den. Handlungsbedarf besteht bei
der Flexibilität von GuD-Kraftwerken,
deren Dampfturbine nicht einfach
schnell gestartet und wieder gestoppt
Halle der Versuchsanstalt für Wasserbau und Wasserwirtschaft in Obernach werden kann.
Energie aus Wasser- und Wind- aus Wind- und Sonnenenergie. Hier Potenzial für dezentrale Energie-
kraft besonders gefragt sind die technisch versorgung: Kraft-Wärme-
Die bayerischen Flüsse und Seen sind ausgereiften Pumpspeicherkraftwerke, Kopplung
Touristenmagnete und beliebte Nah- für die neue konfliktarme Standorte in Verfahren der KWK können einen
erholungsgebiete. Sie dienen aber Bayern gesucht und erkundet werden. erheblichen Beitrag zu einer wirt-
auch der Gewinnung und dem schaftlichen und dezentralen Ener-
Speichern von Energie. Traditionell ist Ausbaufähig ist die Nutzung der gieversorgung leisten. Durch die
Bayern das Land mit den meisten Windenergie in Bayern: Bis 2021 soll gleichzeitige Bereitstellung von Strom
Wasserkraftwerken. Bis 2021 sollen bis zu einem Zehntel des Strombe- und Wärme sparen sie bis zu 40 Pro-
bis zu 17 Prozent der Stromerzeugung darfs in Bayern von Windkraftanlagen zent Primärenergie ein. In Form von
aus Wasserkraft stammen. Insge- gedeckt werden. Deren Effizienz muss Fernwärme wird dieses Verfahren in
samt finden sich in Bayern etwa durch die Entwicklung neuer Gene- Großstädten bereits intensiv genutzt.
4.200 Wasserkraftanlagen, die teil- ratoren stark verbessert werden. Ein Ausbaufähig ist dagegen der Einsatz
weise seit mehr als 80 Jahren Strom Schlüssel zur Wettbewerbsfähigkeit von kleinen dezentralen KWK-Anla-
liefern. Einige davon könnten durch sind effiziente Windkraftanlagen ver- gen wie Blockheizkraftwerken, ge-
eine Modernisierung und Nachrüs- schiedenster Leistungsklassen. Gleich rade auch in der Industrie.
tung eine deutliche Leistungssteige- zeitig sollte das Potenzial für Klein-
rung erfahren. Neue Konzepte für windkraftanlagen untersucht werden. Auch hier steht die Steigerung der
Flusskraftwerke, die den Fischabstieg Energieeffizienz im Mittelpunkt der
und die Bewegung von Sedimenten Optimierung konventioneller Forschungsbestrebungen. Lässt sich
besser berücksichtigen, sollen ins- Energiegewinnung die Energieerzeugung durch den Zu-
besondere an bisher nicht genutzten Bis der bayerische Strombedarf über- sammenschluss mehrerer Einzel
Wehranlagen eingesetzt werden. wiegend durch erneuerbaren Strom anlagen und das Einbinden thermi-
Neue Turbinenentwicklungen, wie gedeckt werden kann, wird es noch scher Speicher flexibilisieren? Ein
In-Stream-Turbinen, können die flie- etwas dauern. Parallel dazu wird die vielversprechender Ansatz ist auch
ßende Welle schonend, nämlich ohne Stromerzeugung aus Kernenergie der Einsatz von Brennstoffzellen bei
Aufstau nutzen. gedrosselt und ab 2022 ganz weg- KWK-Anlagen. Sie haben aufgrund
fallen. Um diese Lücke zu schließen, von geringen Emissionen und einem
Forschungs- und Entwicklungsbedarf müssen mittelfristig auch konventi- hohen Wirkungsgrad attraktive Markt
besteht vor allem bei der Schaffung onelle Kraftwerke errichtet werden. potenziale.
geeigneter Speicherkapazitäten. Sie Bayern setzt dabei auf Erdgas, einen
sollen einen Ausgleich schaffen zur relativ klimafreundlichen fossilen
schwankenden Einspeisung von Strom Brennstoff.
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie2 3 4 5
Kapitel
1
ENERGIEBEREITSTELLUNG
Bioethanol aus Stroh – die clevere Perspektive
Bioethanol, das heute dem Benzin bis zu 50 Prozent mehr Ethanol pro- Die Gesamtkosten des Projektes be
beigemischt wird, wird überwiegend duziert werden kann als mit her- laufen sich auf insgesamt 28 Mio.
aus Mais, Weizen, Zuckerrüben oder kömmlichen Verfahren. Im Sommer Euro (16 Mio. für den Bau der Anlage
Zuckerrohr gewonnen. Da diese
2012 ging in Straubing die sunliquid ® und 12 Mio. für die begleitende For-
Pflanzen aber auch zur Nahrungs- und Demonstrationsanlage mit einer Pro- schung). Zu den Forschungskosten
Futtermittelproduktion verwendet duktionskapazität von bis zu 1.000 steuern der Freistaat Bayern und der
werden, entsteht eine Konkurrenz Tonnen Zellulose-Ethanol pro Jahr in Bund jeweils 5 Mio. Euro bei. Eine
situation um Rohstoff und Anbau Betrieb. Sie stellt den letzten Schritt lohnende In vestition, denn die
flächen. Einen Lösungsansatz dieser vor der Realisierung industrieller An- sunliquid® Technologie birgt große
„Teller-Tank-Problematik“ stellt die lagen im großen Maßstab dar. Potenziale gerade für Bayern mit
sunliquid® Technologie der Firma seinen landwirtschaftlich ge-
Clariant dar. Mittels eines innovativen prägten Regionen. Bis zu
biotechnologischen Verfahrens wer- 60 Prozent des anfallenden
den hier nicht die stärkehaltigen T
eile Strohs könnten so zu Zellulose-
der Pflanze wie Weizen- oder Mais- Ethanol umgewandelt werden.
körner verarbeitet, sondern das nach Hochgerechnet auf ganz Euro
der Ernte zurückbleibende Stroh oder pa ließen sich damit rund
andere Agrarreststoffe. Das dabei 25 Prozent des prognostizier-
entstehende Zellulose-Ethanol gilt als ten europäischen Benzinver-
Bioethanol der 2. Generation. brauchs im Jahr 2020 decken1.
Und auch das Klima würde
Dazu werden die cellulosehaltigen profitieren, denn das Zellulo-
Pflanzenbestandteile zunächst durch se-Ethanol erzielt gegenüber
Enzyme zu Zucker umgesetzt, der Benzin bis zu 100 Prozent an
dann in einem Vergärungsprozess zu Im Labor im Münchner Biotech & Renewables CO2-Einsparungen.
Center der Clariant
Ethanol wird. Zusätzlich kann auch die
in den Pflanzen reichlich vorhandene
Hemicellulose genutzt werden, so-
dass mit der sunliquid® Technologie
Projekt Demonstrationsanlage zur Produktion von Bioethanol der 2. Generation
Forschungs Produktion von Bioethanol aus Agrarreststoffen
gegenstand
Forschungsziel Nutzung von Biomasse, die nicht in Konkurrenz mit der Nahrungs- und
Futtermittelproduktion steht, verbesserte Deckung des Benzinverbrauchs
mit Bioethanol
Projekt Prof. Dr. Andre Koltermann
verantwortlicher Clariant Biotech & Renewables Center
www.sunliquid.de
geplante 2013–2015 Fördermittel 20 Mio. EUR
Laufzeit (siehe Hinweis * S. 55)
1 Quelle: Benzinverbrauchsprognose, Bloomberg New Energy Finance, 2010
Kontakt:
www.sunliquid.de
14 | 15Mehr Kraft aus der Sonne
Projekt Solar Technologies Go Hybrid
Forschungs Neue Konzepte zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom
gegenstand und nicht-fossile Brennstoffe
Forschungsziel Weiterentwicklung von Verfahren der Photovoltaik und der Bindung von
Sonnenenergie in Form von chemischer Energie;
Transfer der Forschungsergebnisse in die universitäre Lehre
Projekt Prof. Dr. Frank Würthner, Julius-Maximilians-Universität Würzburg (2013)
verantwortliche Prof. Dr. Dirk M. Guldi, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
(2014) www.soltech-go-hybrid.de
geplante 2012–2016 Fördermittel 50,55 Mio. EUR
Laufzeit (siehe Hinweis * S. 55)
Solarzelle auf flexiblem Substrat Kontakt:
www.soltech-go-hybrid.de
Photovoltaikanlagen auf bayerischen werden sich in ihren Forschungs-
Dächern sind ein inzwischen vertrau- schwerpunkten ergänzen und inten-
tes Bild. Dennoch lässt sich die Sonnen siv untereinander vernetzen. In Nord-
energie mit den etablierten Techno- bayern steht die Erforschung organi-
logien derzeit noch nicht effizient scher Materialien im Mittelpunkt: In
genug nutzen. Neue Wege erforschen Dieses Verbundprojekt stärkt
daher Chemiker und Physiker im die bayerische Forschungsinfra
neuen Verbundprojekt „Solar Tech- struktur, denn von einem Groß-
nologies Go Hybrid“ an den Univer- teil des Fördergeldes können
sitäten Bayreuth, Erlangen-Nürnberg, alle Beteiligten in ihren Labora-
Würzburg sowie der Technischen torien Messplätze zur Erfor-
Universität und der Ludwig-Maximi- schung neuartiger Materialien
lians-Universität in München. und Energieumwandlungskon
zepte einrichten. Ungefähr die
Im Fokus stehen dabei neue Konzepte Hälfte der Fördersumme ist für
zur Umwandlung von Sonnenenergie Neubauten in München und
in elektrischen Strom und in Brenn- Würzburg vorgesehen.
stoffe: Neben der Photovoltaik-For
schung sollen Techniken zur Bindung Die Aktivitäten des Netzwerks
von Sonnenenergie in Form von che- Photokatalytische Wasserstofferzeugung werden darüber hinaus auch in
durch Belichtung von Nanokristallen
mischer Energie vorangebracht wer- die Lehre an den Universitäten
den. Ein Beispiel dafür ist die Spaltung einfließen, sodass das Verbund
von Wasser in Sauerstoff und den Bayreuth befasst man sich mit Poly- projekt in Forschung und Lehre einen
energiereichen Brennstoff Wasser- meren, in Erlangen mit Nanoröhren wichtigen Beitrag zur Energiewende
stoff – umweltverträglich nach dem und anderen Materialien aus Kohlen- in Bayern leistet.
Vorbild der pflanzlichen Photosynthese. stoff, und in Würzburg mit kleinen
Molekülen, die sich zu größeren Funk Partner:
Für das Projekt richten die fünf Univer- tionseinheiten zusammenlagern. Die Universität Bayreuth
Friedrich-Alexander-Universität
sitäten gut ausgestattete Laboratorien beiden Münchener Universitäten er Erlangen-Nürnberg (FAU)
ein, sogenannte Key Labs. Diese forschen anorganische Materialien Ludwig-Maximilians-Universität München
(LMU)
werden jeweils in bestehende For- und hybride anorganisch-organische
Technische Universität München (TUM)
schungszentren mit internationaler Nanosysteme. Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Reputation integriert. Die neuen L
abore
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie2 3 4 5
Kapitel
1
ENERGIEBEREITSTELLUNG
„Flexible Folien“ erzeugen schonend Energie
Wind- und Wasserkraft zählen zu den Wind beziehungsweise Wasser er- Vorgang erzeugt Lärm; außerdem
wichtigsten Erneuerbaren Energie- zeugte mechanische Energie wird stellen Windkraftanlagen und Stau-
quellen, die bereits heute intensiv dabei von einem Rotor beziehungs- stufen einen Eingriff in das Land-
genutzt werden und deren Bedeu- weise einer Turbine „eingefangen“ schaftsbild dar und können Auswir-
tung für die Energiegewinnung der und über einen Generator in elektri- kungen auf die Tier- und Pflanzenwelt
Zukunft noch steigen wird. Die von sche Energie umgewandelt. Dieser haben.
Projekt DEGREEN – Elastomerbasierte Generatoren zur Gewinnung von
elektrischer Energie
Forschungs Wandlung von mechanischer Energie aus Wasser und Wind in elektrische
gegenstand Energie mittels Generatoren auf der Basis dielektrischer Elastomerfolien
Forschungsziel Effiziente Energiegewinnung unter weitgehender Vermeidung von
Störungen der natürlichen Umwelt
Projekt Dr. Bernhard Brunner
verantwortlicher Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC), Würzburg
www.isc.fraunhofer.de
geplante 2012–2016 Fördermittel 8 Mio. EUR
Laufzeit (siehe Hinweis * S. 55)
Kontakt:
Energieerzeugung ohne her- „Die Folie wirkt wie ein Kondensator, www.isc.fraunhofer.de
kömmliche Generatoren der durch Wind oder Wasser mecha-
Mit dem Projekt DEGREEN (Di nisch gedehnt wird und über die da
elektrische Elastomer-Generatoren mit verbundene Kapazitätsänderung
für Regenerative Energien) verfolgt elektrische Energie erzeugt“, erläutert
das Center Smart Materials im Fraun- Dr. Bernhard Brunner, Projektleiter Außerdem zeichnet er sich durch
hofer-Institut für Silicatforschung da- DEGREEN. einen flexiblen Aufbau, umweltfreund
her einen neuen Ansatz zur liche Materialien und eine hohe Ener
Energieerzeugung, der nicht gieeffizienz aus.“
auf herkömmlichen Gene
ratoren beruht. Stattdessen Schlüssel zur Energieversorgung
sollen modular aufgebaute im ländlichen Raum
Dielektrische Elastomerge Ließe sich mit diesem Verfahren die
neratoren zum Einsatz kom Akzeptanz zur Nutzung von Wind- und
men. Dielektrische Elasto- Wasserkraft steigern, wäre dies der
mere sind stark dehnbare, Schlüssel zur künftigen Energiever-
beidseitig mit Elek troden sorgung in ländlichen Regionen. Im
beschichtete Folien, deren Projekt sind deshalb auch Koopera
Leitfähigkeit auch unter ho- tionen mit bayerischen Unternehmen,
her Dehnung erhalten bleibt. Kleinkraftwerk als potentielle Versuchsstrecke für insbesondere aus der Region, geplant.
die DEGREEN-Stromgeneratoren
In diesem Bereich verfügt das Für den Freistaat Bayern ist die För-
Center Smart Materials über langjäh- „Dieser Ansatz bietet die Möglichkeit, derung von DEGREEN somit ein wich-
rige wissenschaftliche Expertise. Energie unter weitgehender Vermei- tiger Beitrag, bayerische Unterneh-
dung von Störungen der Umwelt zu men weiterhin als Innovations- und
erzeugen. Technologietreiber zu positionieren.
16 | 17Kraft-Wärme-Kopplung: Effizienzsteigerung im Fokus
Bei der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Mit der weiteren Optimierung dieses Zusammengeführt werden alle diese
werden gleichzeitig Strom und nutz- Verfahrens beschäftigt sich das Kom- Ansätze im Handlungsfeld KWK-Sys
bare Wärme erzeugt. Gegenüber petenzzentrum für Kraft-Wärme-Kopp temtechnik, in dem die Vernetzung der
konventionellen Verfahren spart dies lung in Amberg-Weiden. Der Fokus unterschiedlichen KWK-Systeme unter
ca. 30 bis 40 Prozent an fossiler Pri- liegt dabei vor allem auf einer mög- einander und mit anderen Energie-
märenergie. KWK-Anlagen wie Block- lichst effizienten Nutzung von Energie systemen und -speichern untersucht
heizkraftwerke stellen Energie plan- im großflächigen Einsatz, der damit werden soll. Ziel ist die Entwicklung
und regelbar bereit. Sie eignen sich verbundenen besseren Umweltver- neuer Auslegungs- und Regelungs
daher als ideale Ergänzung zur Strom- träglichkeit und der Entwicklung in- strategien, z. B. für das Zusammen-
erzeugung aus unregelmäßig zur novativer KWK-Technologien und spiel mit Solar- und Windkraftanlagen.
Verfügung stehenden Erneuerbaren Konzepte. Schwerpunkte im Bereich
Energiequellen wie Wind oder Sonne. der industriellen KWK sind die Effi- Alle Arbeiten erfolgen in enger Koope
KWK-Anlagen sind ein wichtiger Bau- zienzsteigerung durch Verstromung ration mit Partnern aus Forschung
stein zur effizienten, wirtschaftlichen bisher ungenutzter Abwärme sowie und Industrie, wie z. B. dem Zentrum
und dezentralen Energieversorgung. neue Motorenkonzepte für Blockheiz- für Energietechnik an der Universität
kraftwerke. Darüber hinaus werden Bayreuth, dem Fraunhofer UMSICHT,
in Zusammenarbeit Institutsteil Sulzbach-Rosenberg, und
mit Industriepart- dem Institut für Energietechnik an
nern neue Verfah- der Hochschule Amberg-Weiden. Für
ren zur Stromerzeu- die Forschungsarbeiten stehen neben
gung aus Biomasse den Laboren der Hochschule Amberg-
mittels thermoche- Weiden auch Prüfstände bei Projekt-
mischer Vergasung partnern sowie ein eigens konzipiertes
und Turbinenpro- Technikum auf dem Amberger Hoch-
zessen entwickelt schulcampus zur Verfügung, das vor
und erprobt. aussichtlich 2014 den Betrieb aufnimmt.
Abgasmessung an einem Zündstrahl-Blockheizkraftwerk
Projekt Kompetenzzentrum für Kraft-Wärme-Kopplung
Forschungs Reduzierung klimaschädlicher Emissionen aus Kraft-Wärme-Kopplungs-(KWK-)
gegenstand Anlagen, Steigerung der Energieeffizienz von KWK-Anlagen, biogene Brenn
stoffe für KWK-Systeme, KWK-Systemtechnik, innovative Verfahren der KWK
Forschungsziel Möglichst effiziente Energienutzung durch Weiterverwertung der bei der
Stromerzeugung anfallenden Abwärme
Projekt Prof. Dr.-Ing. Markus Brautsch
verantwortlicher Hochschule Amberg-Weiden (HAW)
www.haw-aw.de
geplante 2012–2016 Fördermittel 5,23 Mio. EUR
Laufzeit (siehe Hinweis * S. 55)
Kontakt:
www.haw-aw.de Partner:
Zentrum für Energietechnik (ZET), Universität Bayreuth
Fraunhofer UMSICHT, Institutsteil Sulzbach-Rosenberg
Institut für Energietechnik (IfE) GmbH an der Hochschule Amberg-Weiden (HAW)
Energie Campus Nürnberg (EnCN), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU),
Bavarian Hydrogen Center (BHC)
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie2 3 4 5
Kapitel
1
ENERGIEBEREITSTELLUNG
Wasserkraft im Einklang mit der Natur
Im Zuge der Energiewende soll der sem Zuwachs werden die Moderni-
Anteil der Wasserkraft an der baye- sierung und Nachrüstung bestehen-
rischen Stromerzeugung von 15 auf der großer Wasserkraftanlagen aus
bis zu 17 Prozent steigen. Ziel ist es, machen. Die sogenannte „kleine
bis 2021 ca. 2 Milliarden Kilowattstun- Wasserkraft“ (Kraftwerke mit einer
den im Jahr zusätzlich zu erzeugen Leistung unter 1 Megawatt) soll im
– und zwar unter größtmöglicher Wesentlichen durch Neubauten an
Rücksichtnahme auf die Gewässer bestehenden, noch nicht genutzten
ökologie. Den größten Anteil an die- Wehranlagen ausgebaut werden.
Projekt Forschungsschwerpunkt ökologisch innovative Wasserkraftanlagen
Forschungs Ausbau der Wasserkraft im Energiemix
gegenstand
Forschungsziel Erforschung und Etablierung von ökologisch möglichst verträglichen
Wasserkraftnutzungskonzepten
Projekt Dipl.-Ing. Gregor Overhoff
verantwortlicher Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit (StMUG)
www.stmug.bayern.de
geplante 2012–2015 Fördermittel je 1 Mio. EUR (in 2012 und 2013),
Laufzeit (siehe Hinweis * S. 55) weitere Finanzierung offen
Wasserkraftanlage Gengenbach/
Kinzig Kontakt:
www.stmug.bayern.de
Um eine besonders gewässerverträg- durch einen direkten Turbinendurch-
liche Art der Wasserkraftnutzung zu gang bei langsam drehenden Turbi
etablieren, setzt die Bayerische Staats nenrädern ermöglicht.
regierung dabei auf ökologisch inno-
vative Kraftwerkskonzepte, z. B. das Im Rahmen des For-
„Bewegliche Kraft werk“, Fließge- schungsschwerpunkts
wässer-Kraftwerke, Schacht-Kraft- „ökologisch innovative
werke und langsam drehende Turbi- Wasserkraftanlagen“
nenräder, z. B. die Very-Low-Head- sollen diese Wasser-
Turbine (VLH) oder die Wasser krafttechniken in der
kraftschnecke. Sie reduzieren Umwelt Praxis getestet und ihre
auswirkungen in besonderem Maße Umweltverträglichkeit
und tragen außerdem zur Etablierung durch begleitende ge-
eines umweltschonenden technischen wässerökologische Un
Standards bei. Zudem wird bei Öko- tersuchungen verifiziert Wasserkraftschnecke an der Bochalter Aa, Leistung 50 kW
Wasserkraftanlagen der Geschiebe- werden. Eine Projekt-
und Schwebstofftransport deutlich partnerschaft mit Institutionen aus
weniger oder gar nicht behindert. der Wissenschaft ist angestrebt.
Auch der Fischabstieg wird durch Erste konkrete Projekte wurden be-
Partner:
besondere Fischleiteinrichtungen an reits im Laufe des Jahres 2012 auf- Wissenschaftliche Einrichtungen
den Turbineneinläufen vorbei oder gesetzt.
18 | 19Biogas hat noch mehr Potenzial
In Bayern gibt es rund 2.370 Biogas- verstromt oder im Erdgasnetz zwi- versprechende „Stellschrauben“ im
anlagen. Damit werden bereits heute schengespeichert werden. Mit einer Hinblick auf diese Effizienzsteigerun-
6 Prozent des Bruttostromverbrauchs gezielten Förderung von Forschungs- gen gibt es entlang der gesamten
in Bayern gedeckt. Rechnerisch könnte und Entwicklungsarbeiten unterstützt Biogas-Prozesskette.
damit jeder fünfte Haushalt in Bayern das Bayerische Staatsministerium für
mit Strom aus Biogas versorgt wer- Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
den. Biogas kann sowohl in kleineren die Bemühungen, Biogas als rege-
Anlagen als auch in Großanlagen nutz- nerative und leicht speicherbare Ener-
Kontakt:
bar gemacht und entweder direkt giequelle weiter auszubauen. Erfolg-
www.lfl.bayern.de
Projekt Effizienzsteigerung bei Biogasanlagen
(Wirkungsgradanhebung, Abwärmenutzung, Diversifizierung
bei Energiepflanzen, neue Mikroorganismen, Speichertechniken)
Forschungs Ausbau von Biogas als regenerative und leicht speicherbare Energiequelle
gegenstand
Forschungsziel Effizienzsteigerung, Verbesserung der bisherigen Prozesse und Diversifizie-
rung der genutzten Substrate zur Vergärung
Projekt Ulrich Keymer
verantwortlicher Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL)
www.lfl.bayern.de
geplante 2012–2015 Fördermittel 13,35 Mio. EUR
Laufzeit (siehe Hinweis * S. 55)
Insgesamt wurden elf verschiedene mespeichern sowie intelligente Kraft- die Weiterentwicklung ein und ver-
Forschungsprojekte auf den Weg ge Wärme-Kopp lung untersucht und stärkt die angewandte Forschung, um
bracht. Sie widmen sich dem Monito zusammen mit landwirtschaftlichen Alternativen zum Maisanbau auszu-
ring bestehender Anlagen, der Stei- Betrieben tragfähige Konzepte ent- loten. Dies gilt vor allem in Bezug auf
gerung des Gasertrags während der wickelt. eine nachhaltige und klimafreundliche
Vergärung oder der Bewer- Optimierung der Fruchtfolgen und auf
tung innova tiver Blockheiz- die Entwicklung von Alternativfrucht
kraftwerke unter Praxisbedin folgen beziehungsweise -kulturen. Ziel
gungen. Hierbei werden auch ist es, das Spektrum etablierter Kultur
die Emissionen und das Ent- pflanzen in der Agrarlandschaft um
weichen von Methangas aus neue Energie- und Rohstoffpflanzen
den Anlagen während der wie z. B. Sorghumhirse zu bereichern.
Produktion („Methanschlupf“) So werden unter anderem mehrjähri-
untersucht. Zur Steigerung Biogasanlage in Schwandorf ge Blühpflanzenmischungen erprobt,
der Effizienz müssen neben um Alternativen zu Silomais für Biogas
dem elektrischen auch der thermi- Ein weiterer Schwerpunkt ist die betreiber zu schaffen.
sche Nutzungsgrad beziehungsweise Diversifizierung der Gärsubstrate. Das
Partner:
der Gesamtnutzungsgrad der Biogas- Bayerische Staatsministerium für Er Technologie- und Förderzentrum (TFZ),
verwertung betrachtet werden. Dar- nährung, Landwirtschaft und Forsten Straubing
Landesanstalt für Wein- und Gartenbau
über hinaus werden auch die Entwick- bringt sich hier mit seinen Ressort- (LWG), Veitshöchheim
lung und Erprobung von Latentwär- forschungseinrichtungen intensiv in
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie2 3 4 5
Kapitel
1
ENERGIEBEREITSTELLUNG
Mehr als nur Brennholz
Holz als Energieträger der Zukunft ist tisch untersucht und die gewonnenen teilhafte Erzeugung von Holz zur
ein Forschungsthema, das weit über Erkenntnisse der Praxis zur Verfügung energetischen Verwertung. Die Er-
bayerische Landesgrenzen hinaus gestellt. gebnisse dieser Versuchsflächen sind
intensiv bearbeitet wird. Beispiels- von hoher Bedeutung und werden
weise beschäftigt sich das interna In diesem internationalen Forschungs weiter fortgeführt.
tionale Verbundprojekt „Future Low projekt arbeitet auch das Technologie-
Emission Biomass Combustion Sys- und Förderzentrum in Straubing mit.
tems“ mit richtungweisenden Maß- Es ist eine Ressortforschungseinrich-
nahmen zur Weiterentwicklung und tung des Bayerischen Staats-
Verbesserung der Verbrennungstech- ministeriums für Ernährung,
nologie. Im Vordergrund stehen dabei Landwirtschaft und Forsten.
die Emissionsminderung durch Ab- Über weitreichende Erfah-
gaskondensationseinrichtungen und rung auf dem Gebiet der
sogenannte Sekundärmaßnahmen, effizienten Erzeugung von
wie der Einbau elektrostatischer Ab- Holz zur energetischen Nut-
scheider für Feinstaub. Denn je zung verfügt außerdem die
weniger seine Nutzung mit Emissio- Bayerische Landesanstalt für
nen verbunden ist und je effizienter Wald und Forstwirtschaft in
das Holz genutzt wird, desto höher Freising. Bereits vor mehre- Detail einer Pelletpresse
ist die gesellschaftliche Akzeptanz ren Jahren hat sie ein bayern
von Holz als nachwachsendem Ener weites Versuchsnetz von sogenannten
gieträger. Daneben werden weitere Kurzumtriebsplantagen (KUP) instal- Partner:
Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft
Fragestellungen rund um das Thema liert. KUP erlauben eine schnelle, (LWF)
biogene Festbrennstoffe systema- kostenextensive und ökologisch vor-
Projekt Festbrennstoffe
(Gewinnung, Qualitätssicherung, Normung, Emissionsverhalten)
Forschungs Holz als nachwachsender Energieträger
gegenstand
Forschungsziel Produktion, energetische Nutzung und Verringerung verbrennungsbedingter
Emissionen bei Holz
Projekt Dr. Hans Hartmann
verantwortlicher Technologie- und Förderzentrum (TFZ)
www.tfz.bayern.de
geplante 2012–2015 Fördermittel 6 Mio. EUR
Laufzeit (siehe Hinweis * S. 55)
Kontakt:
www.tfz.bayern.de
20 | 21ENERGIEEFFIZIENTE
2
GEBÄUDE UND
BETRIEBE
ENERGIE INNOVATIV | Fortschrittsbericht 2012„My home is my castle“: Der Trend, es sich zuhause gemütlich zu
machen, ist ungebrochen. Denn anders als die Burgen der Vergangen-
heit sind unsere heutigen Gebäude mit allen Annehmlichkeiten ausge-
stattet. Insgesamt sind Gebäude dadurch für mehr als ein Drittel des
Energieverbrauchs verantwortlich. Sogar noch etwas mehr, nämlich
fast 40 Prozent des Energieverbrauchs, entfallen auf Industrie, Handel,
Gewerbe und Dienstleistung. Hier setzen neue Technologien an, die es
einerseits ermöglichen, Produktions- und Dienstleistungs
prozesse
hoch energieeffizient zu gestalten und andererseits Wohn- und Gewerbe-
gebäude energieneutral oder sogar als Energieproduzent zu konstru
ieren. Bis 2022 sollen alle Neubauten in Bayern einer dieser beiden
Kategorien angehören.DAS GANZE IST MEHR
als die Summe seiner Teile
Energieeffizienz der Zukunft ist intelligent
und vernetzt
Gebäude zählen zu den größten Energieverbrauchern überhaupt. Hier
gilt es, die erheblichen Energieeinsparpotenziale zu realisieren und
Möglichkeiten der Energieerzeugung zu nutzen. Bereits heute sind
Technologien vorhanden, die es ermöglichen, Gebäude als Passivhäu-
ser zu konstruieren – also so, dass sie sich unter dem Strich „möglichst
selbst mit Energie versorgen können“. Doch das ist noch nicht das Li-
mit: Auch „Plus“-Energiehäuser sind technisch machbar. Sie produzie-
ren mehr Energie als sie verbrauchen und fungieren damit gewisser-
maßen als „Energiequelle mit vier Wänden“.
Die Erzeugung von Waren und die Erbringung von Dienstleistungen
bieten ebenfalls ein enormes Potenzial für eine effizientere Energienut-
zung. Gerade in energieintensiven Branchen bieten sich vielfältige An- Vom Energieverbraucher zum Energie
sätze, die großen eingesetzten Energiemengen, so weit wie technisch lieferanten dank moderner Technologie
möglich, sinnvoll wiederzuverwerten. Bestandsbauten bieten ein großes Potenzial
für Energieeinsparungsmaßnahmen.
vor der energetischen nach der energetischen
N eubauten alleine machen nur
einen Ansatzpunkt bei der ener-
getischen Optimierung von Gebäuden
dings wesentlich größere Einsparpo-
tenziale machbar. So gehen die Be-
mühungen der Entwickler dahin,
Sanierung Sanierung
aus. Bestandsgebäude sind der ak- technisch und wirtschaftlich tragfä-
tuelle Schwerpunkt. Etwa 80 Prozent hige Lösungen zu finden, auch Be-
aller Gebäude sind älter als 20 oder standsbauten auf einen Passivhaus-
30 Jahre. Bereits heute wird durch standard oder sogar Plus-Energie-
die Standardsanierung eines Gebäu - hausstandard anzuheben. Dies ist eine
des aus den siebziger Jahren der besondere Herausforderung insbe-
Energieverbrauch in der Regel um die sondere bei historisch wertvollen,
Hälfte reduziert. Technisch sind aller- denkmalgeschützten Gebäuden, die
ENERGIE INNOVATIV | Energieforschung und -technologie1 3 4 5
Kapitel
2
ENERGIEEFFIZIENTE GEBÄUDE UND BETRIEBE
teilweise über Jahrhunderte „gewach höhte Wärmedämmung durch neue terialien (z. B. durch Kontrolle von
sen“ sind und in denen unterschied- Fensterlösungen oder bessere Solar Temperatur und Luftdichtheit) lang-
lichste Baumaterialien und konstruk- kollektoren spielen eine Rolle. Die fristig überwachen können. Ein wei-
tive Verfahren eingesetzt wurden. zielgerichtete Überwachung und teres Ziel der Forschung ist es, neue
Steuerung von Wärme- und Luftströ- Konzepte zu entwickeln, welche die
Aktuelle Schwerpunkte der For- men ist allerdings nur möglich, wenn Gebäudehülle zur Stromerzeugung
schung sind beispielsweise bessere, im Haus die entsprechende informa- nutzen. Schließlich wird untersucht,
langlebigere Dämmsysteme oder tions- und kommunikationstechnische wie die technische Gebäudeausrüs-
multifunktionelle Fassaden, die Son- Infrastruktur vorhanden ist. Dies fängt tung – also z. B. Gas-Wärmepumpen
nenschutz und Stromerzeugung kom- schon bei der Entwicklung von Sen- oder saisonale Wärmespeicher – zu
binieren. Auch die Rückgewinnung sormaterialien an, welche die ein- Effizienzsteigerungen beitragen kann.
von Lüftungswärme sowie eine er- wandfreie Funktion von Dämmma-
Intelligent vernetzt Nürnberger Pilotprojekt untersucht, leisten, den Freistaat von Energie-
Der Einsatz punktueller technischer in dem unterschiedliche Fakultäten impor ten unabhängig zu machen.
Lösungen allein ist auch im Bereich und Industriepartner Lösungen und Dies soll neben dem Einsatz von Effi
des privaten Wohnens nicht ausrei- Produkte für die private Wirtschaft zienztechnologien durch die breite
chend. Es gilt nicht nur, intelligente entwickeln, die in den kommenden Anwendung von Photovoltaik und
Methoden der Integration und Ver- Jahren in verschiedenen Musterwoh- solarthermischen Anlagen erreicht
netzung dieser neuen Technologien nungen installiert und getestet werden. werden. Energieüberschüsse können
in den Haushalt zu finden. Auch die sowohl in das Verteilnetz eingespeist
ökonomischen, ökologischen und Indem mittelfristig immer mehr Ge- werden, als auch durch hauseigene
sozialen Anforderungen dieses Wan- bäude von Energieverbrauchern zu chemische und physikalische Ener-
dels müssen bewältigt werden. Wie Energieerzeugern werden, können giespeicher aufgenommen werden.
dies gelingen kann, wird in einem sie einen immer größeren Beitrag dazu Zusätzlich oder alternativ dazu kommt
auch – eine entsprechende Schnitt-
stelle vorausgesetzt – die N utzung
Solarstrom Solarthermie
von Energieüberschüssen für die
Elektromobilität in Frage.
Forschungsbedarf besteht neben der
Verbraucher gebäudeinternen Vernetzung und der
Einbindung in ein sogenanntes „Smart
Lüftung
Grid“ (mehr dazu im Kapitel „Netze“)
Steuerung
auch bei der Entwicklung von Syste-
Heizkörper men, die Energieüberschüsse in Form
Elektrofahrzeuge
Energie- von thermischer oder chemischer
Speicher
Energie aufnehmen (mehr dazu im
Heizung
Kapitel „Speicher“). Insgesamt kann
von der Kombination des Gebäudes
als Energielieferant und Energie
Daten Strom speicher (z. B. in Elektrofahrzeugen)
ein bisher nicht erreichbarer Grad an
Smart Grid Synergien erzielt werden.
Das vernetzte Haus
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