ENERGIE GENERATION 2030 - Visionspapier - Gewerbe Handel - Zivilgesellschaftliche ...

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Visionspapier
     ENERGIE GENERATION 2030
H2

                                                  H

                       Gewerbe             CO 2
                        Handel
                          Dienstleistung

                               CO 2
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2 | KOPERNIKUS PROJEKTE

                         Kopernikus Programm

                           Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft entwickeln in den
                          Kopernikus-Projekten gemeinsam technologische und wirtschaftliche
                        Lösungen für den Umbau des Energiesystems. An der Forschung und
                       Umsetzung für die Energie Generation 2030 arbeiten Naturwissenschaftler,
                     Ingenieure, Ökonomen und Sozialwissenschaftler aus über 200 Institutionen
                   in ganz Deutschland. Mit Hilfe der unterschiedlichen und komplementären
                 Kompetenzen der einzelnen Konsortien können interdisziplinäre und praxisnahe
                Lösungen zur Sektorenkopplung gefunden werden. Die Forschungsinitiative ist auf
              einen Zeitraum von zehn Jahren (2016-2025) ausgelegt, wobei innovative Ansätze
            in drei Projektphasen mit Hilfe steigender Industriebeteiligung von der Grund-
          lagenforschung bis hin zur Anwendung geführt werden sollen.
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KOPERNIKUS PROJEKTE | 3

Zur Erforschung der Energiewende fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
seit Herbst 2016 vier Kopernikus-Projekte. Sie sind eine Forschungswerkstatt für das Gelingen der
Energiewende in der Praxis. Sie geben entscheidende Impulse für einen Paradigmenwechsel, der
einem nachhaltigen Energiesystem zum Durchbruch verhelfen soll. Drei der Kopernikus-Projekte
untersuchen primär die technischen Aspekte von Speichersystemen (P2X), neuen Netzstrukturen
(ENSURE) sowie der Flexibilisierung von Industrieprozessen (SynErgie). Unter dem Aspekt der System-
integration sieht ENavi die Energiewende als einen gesamtgesellschaftlichen Prozess und verknüpft
wissenschaftliche Analysen mit politisch-gesellschaftlichen Anforderungen.

Ansprechpartner:

     ENSURE                                                P2X
     Aneta Radon                                           Dr. Sabrina Müller
     aneta.radon@kit.edu                                   kopernikus-p2x@dechema.de
     www.kopernikus-projekte.de/ensure                     www.kopernikus-projekte.de/p2x

     ENavi                                                 SYNERGIE
     Dr. Stefan Stückrad                                   Dennis Bauer
     stefan.stueckrad@iass-potsdam.de                      dennis.bauer@ipa.fraunhofer.de
     www.kopernikus-projekte.de/enavi                      www.kopernikus-projekte.de/synergie
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4 | KOPERNIKUS PROJEKTE

       H2

                                                                                           Windgaskavernen
                                                                                                                       Wärmenetze

                                                   Primärenergie:
                                                erneuerbare Quellen

       Primärenergie:                                                                                 H2
   erneuerbare Quellen
                                                                                                                             LOHC *
                                                                              Umwandlung und
                                                                                    Speicherung
                                                                                                             * Liquid Organic
                                                                                                                 Hydrogen Carriers

            Netzbooster
                                     Hohe Innovationskraft
                                Sichere und gute Arbeitsplätze
                                     Nachhaltige Wertschöpfung        Gewerbe                  CO 2
                                          Geschlossener Kreislauf      Handel                                     H2
                                                                         Dienstleistung
                                                                                                                  Logistik

                                                                              CO 2

                                                                                                             H2

                                                                                     Bildung

               ENSURE     Neue Netzstrukturen für die dezentrale Energieerzeugung
               Power to X Neue Ideen zur Speicherung von erneuerbarem Strom
               SynErgie   Technologien zur Anpassung von Industrieprozessen an eine neue Energiegewinnung
               ENavi      Überführung von Forschungsergebnissen in klimafreundliche Maßnahmen
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KOPERNIKUS PROJEKTE | 5

            Stromnetz:
  sicher, stabil, flexibel,
   digital, international

                              Biogas                                                                                      Pumpspeicher

                                                           CO 2

                                                                                              Energieoptimierter Neubau
                                                                                                und Bestand

                                                                      Wärmedämmung
                                                                       Automatisierung/smarte Geräte
                                                                         Datenschutz
                                                                          Selbstversorgung
                                                                            Erleichterung/Komfort
                                       Haushalt                               Unterhaltung
                                                                                Energieeffizienz
                                                                                  Quartierslösungen

CO 2
                                                                                                                               H2

                                                               CO 2

                                   Neue Antriebe                                                  H2
                                  Weniger Emission
                                   Weniger Immission
                         Nachhaltige Mobilitätskonzepte
                 CO 2                   Automatisierung
                                                   Komfort

                                       Hohe Innovationskraft
                                        Nachhaltige Wertschöpfung
                                          Sichere und gute Arbeitsplätze
                                             Effizienter Ressourceneinsatz
Industrie                                      Flexible Produktion
                                                  Hohe Wettbewerbsfähigkeit
                                                                                    Diversifizierung                      H2
                                                    Virtuelle Kopplung
                                 CO 2                                         Synthetische Kraftstoffe
                                                                                       Elektromobilität
                                                                                               Wasserstoff
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6 | KOPERNIKUS PROJEKTE

 Wie lebt die Energie Generation 2030?
 Ein wissenschaftsbasierter Blick in die Zukunft

 Seit Menschengedenken nutzen wir Energie. Zum Wärmen. Zum Transportieren. Zum Arbeiten. Die Nutzung von Kohle, Öl und
 Gas hat unseren Wohlstand gemehrt, unsere Gesundheit verbessert und die technologische Weiterentwicklung ermöglicht.
 Die scheinbar selbstverständliche Verfügbarkeit von fossilen Energieträgern und Elektrizität hat unser Leben angenehm
 gemacht. Wir sind abhängig geworden. Doch die fossilen Energieträger haben nicht nur Vorteile gebracht. Durch Abbau und
 Verbrennung von fossilen Energieträgern werden Umwelt, Natur und Klima und damit die Lebensgrundlagen der Menschen
 im äußersten Maße geschädigt. Das kann so nicht weitergehen. Unsere Zukunft wird deshalb davon bestimmt, ob es uns
 gelingt, ein nachhaltiges Energiesystem auf Basis erneuerbarer Energiequellen zu gestalten.

 Mit der Energiewende ergibt sich eine entscheidende Chance. Wir verabschieden uns von den endlichen fossilen Energie-
 trägern und gestalten ein völlig neues, sauberes und zukunftsfähiges Energiesystem. Jedoch können wir nicht einfach
 morgen einen Schalter umlegen, um das alte System ab- und ein neues anzuschalten. Unser bisheriges Energiesystem ist
 über viele Jahrzehnte gewachsen, es ist komplex und fragil. Eine ökologisch nachhaltige, sozial ausgewogene und ökono-
 misch effiziente Ausgestaltung des neuen Systems beruht auf einem umfassenden sowie integrierten technischen und
 gesellschaftlichen Wandlungsprozess.

                                                                                  Eine entscheidende Rolle spielt die enge
                                                                                  Kopplung der Sektoren Strom, Mobilität,
                                                                                  Wärme und Industrie. Technologische
                                                                                  Fortschritte fanden in der Vergangenheit
                                                                                  meist isoliert innerhalb eines Sektors
                                                                                  statt, ohne mögliche Wechselwirkungen
                                                                                  und Synergien zu berücksichtigen. Das
                                                                                  beständig größer werdende Angebot an
                                                                                  Elektrizität aus erneuerbaren Quellen
                                                                                  erfordert und ermöglicht neue Optionen
                                                                                  zur Verschränkung der Sektoren. Erneuer-
                                                                                  barer Strom aus Wind und Sonne kann
                                                                                  direkt genutzt werden, um Elektromobile
                                                                                  anzutreiben, Industrieprozesse flexibel
                                                                                  mit Energie zu versorgen und Gebäude
                                                                                  und Wohnungen zu beheizen. Neue und
                                                                                  weiterentwickelte Technologien ermögli-
                                                                                  chen die effiziente und umweltschonende
                                                                                  Produktion von Wasserstoff als Energie-
                                                                                  träger und Rohstoff. Kohlenstoffkreisläufe
 können geschlossen werden. Die Verteilung, Wandlung und Speicherung von dezentral erzeugter erneuerbarer Elektrizität
 erfolgt in hochvernetzen und immer stärker auch digitalen Systemen. Technologische Innovationen, regulatorische Rahmen-
 bedingungen und bewusstes Konsumerverhalten sind wesentlich für diesen Prozess. In den Kopernikus-Projekten arbeiten
 Teams aus Wissenschaft, Industrie und Gesellschaft gemeinsam an innovativen Lösungen, die die Belange und Bedürfnisse
 der BürgerInnen erkennen und berücksichtigen, um unser Klima zu schützen und unseren Wohlstand zu sichern. Ziel ist
 es, entscheidende Beiträge auf dem Weg zu einem nachhaltigen Energiesystem für die „Energie Generation 2030“ zu
 leisten. Für die Generation 2030 werden gut zwei Drittel des Stroms in Deutschland aus erneuerbaren Quellen produziert.
KOPERNIKUS PROJEKTE | 7

Deutschland wird zunehmend von Importen
fossiler Energieträger unabhängig. Zusammen
mit den europäischen Nachbarn wird an der
Entstehung eines gemeinsamen Energienetzes
gearbeitet. Die Vernetzung sorgt dafür, dass
Strom umweltfreundlich, sozialverträglich,
kostengünstig und sicher produziert und
miteinander geteilt werden kann. Dies fördert
die friedliche wirtschaftliche Zusammenarbeit
über Ländergrenzen hinweg. Die Generation
2030 treibt die Defossilisierung – also den
Verzicht auf fossile Kohlenstoffquellen – im
Sektor Mobilität & Transport rasch voran.
Fahrzeuge werden häufiger mit Kraftstoffen
aus erneuerbaren Quellen, Wasserstoff oder
direkt mit Strom angetrieben. Die wachsende
Diversifizierung der Antriebe und Kraftstoffe
reduziert die Emissionen und Immissionen. Es ist leiser auf den Straßen, die Luft ist sauberer und die Menschen genießen
neue Konzepte der Mobilität. Digitale Steuerung und nachhaltige Stadtplanung vernetzen unterschiedliche Transportmittel
wie Car- und Bike-Sharing mit öffentlichen Bussen und Bahnen.

Die Generation 2030 hat einen großen Teil des Gebäudebestandes energetisch modernisiert. Neubauten sind höchst
energieeffizient und produzieren mehr Energie als sie selbst verbrauchen. So können sie private und gewerbliche Nachbarn
im Quartier mit Strom, Gas und Wärme versorgen. „Prosuming“ wird vom Kunstwort zur Realität: EigentümerInnen und
MieterInnen produzieren (als Producer) und konsumieren (als Consumer) gleichzeitig Strom. Gebäude schließen sich zu
Wärmenetzen zusammen und können so ihren Wärmebedarf sehr effizient mit erneuerbaren Energieträgern decken und
eröffnen so neue Möglichkeiten bei der Dezentralisierung der Wärme- und Stromversorgung. Die Automatisierung von
Heizung, Kühlung und Lüftung führt zu weiteren Energie- und damit auch Kostenersparnissen, ohne die Freiheit und die
informationelle Selbstbestimmung der NutzerInnen und BewohnerInnen einzuschränken. Smarte Energielösungen zu Hause,
im Büro und im Betrieb steigern den Komfort und erhöhen die Sicherheit. Darüber hinaus wird die Implementierung von
„Prosuming“ mit der Schaffung neuer, nachhaltiger Arbeitsplätze einhergehen.

Die Generation 2030 profitiert von der wirtschaftlichen Entwicklung der Energiewende. Große Industrieprozesse sind effizienter
und flexibler geworden. In Zeiten von viel Stromproduktion durch Sonne und Wind werden die Produktionskapazitäten
hochgefahren oder die funktionalen Energiespeicher gefüllt. Eine enge digitale Verzahnung mit den Energieversorgern
ermöglicht die automatisierte Umsetzung in extrem kurzer Zeit. Alternative Kohlenstoffquellen wie CO2, Biomasse oder
recycelter Kunststoff werden mit Hilfe der erneuerbaren Energie in wertvolle chemische Produkte umgewandelt. Durch die
Vorreiterrolle bei der Energiewende sind Unternehmen zum Leitanbieter für effiziente und flexible Produktionsprozesse in
den weltweiten Anstrengungen zum Klimaschutz geworden. Dadurch steigen Wettbewerbsfähigkeit und Wertschöpfung in
Deutschland und Europa.

Die Kopernikus-Projekte erarbeiten die wissenschaftliche Basis für diese dynamische technologische und gesellschaftliche
Evolution hin zu einem zukunftsfähigen Energiesystem. Auf diesem Weg wird die Energieversorgung zunehmend defossilisiert
und Produktkreisläufe in der Industrie werden geschlossen. Sie leisten damit einen wichtigen Beitrag, um den mit der
Energiewende begonnenen Umbau erfolgreich im Alltag der „Energie Generation 2030“ zu verankern.
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