ENERGIE GENERATION 2030 - Visionspapier - Gewerbe Handel - Zivilgesellschaftliche ...
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Visionspapier
ENERGIE GENERATION 2030
H2
H
Gewerbe CO 2
Handel
Dienstleistung
CO 2
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.
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
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
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
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.
Impressum DECHEMA e.V. Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Theodor-Heuss-Allee 25 60486 Frankfurt am Main Telefon: 069 / 75 64-0 Telefax: 069 / 75 64-201 Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion Stiftstraße 34-36 45470 Mülheim an der Ruhr Telefon: 0208 / 306-4 Telefax: 0208 / 306-3951
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