Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi

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Innovationen für die Energiewende

7. Energieforschungsprogramm
der Bundesregierung
Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi
Impressum

Herausgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Öffentlichkeitsarbeit
11019 Berlin
www.bmwi.de

Stand
September 2018

Druck
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Frankfurt

Gestaltung
PRpetuum GmbH, München
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Innovationen für die Energiewende

7. Energieforschungsprogramm
der Bundesregierung
Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi
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Inhalt
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1.                               Zusammenfassung  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 5

2.                               Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
                                 2.1 Energiepolitische Herausforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
                                 2.2 Strategische Ziele der Energieforschungspolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
                                 2.3 Rahmen und Struktur der Energieforschungspolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3. 	Fokus: Technologie- und Innovationstransfer  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 17
     3.1 Reallabore der Energiewende  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
     3.2 Startups: neue Akteure der Energiewende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
     3.3	Austausch und Vernetzung: Energiewende-­Plattform Forschung und Innovation
          und Forschungsnetzwerke Energie  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
     3.4 Forschungskommunikation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.
 Projektförderung .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 22
 4.1 Energiewende in den Verbrauchssektoren  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
		4.1.1 Gebäude und Quartiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
		4.1.2 Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
		4.1.3 Schnittstellen der Energieforschung zu Mobilität und Verkehr  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
 4.2 Energieerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
		4.2.1 Photovoltaik  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
		4.2.2 Windenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
		4.2.3 Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
		4.2.4 Geothermie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
		4.2.5 Wasserkraft und Meeresenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
		4.2.6 Thermische Kraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
 4.3 Systemintegration: Netze, Speicher, Sektorkopplung  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
		4.3.1 Stromnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
		4.3.2 Stromspeicher  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
		4.3.3 Sektorkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
 4.4 Systemübergreifende Forschungsthemen der Energiewende  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
		4.4.1 Energiesystemanalyse  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
		4.4.2 Digitalisierung der Energiewende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
		4.4.3 Ressourceneffizienz für die Energiewende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
		4.4.4 CO2-Technologien für die Energiewende  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
		4.4.5 Energiewende und Gesellschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
		4.4.6 Materialforschung für die Energiewende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
 4.5 Nukleare Sicherheitsforschung  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
		4.5.1 Reaktorsicherheitsforschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
		4.5.2 Entsorgungs- und Endlagerforschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
		4.5.3 Strahlenforschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
 4.6 Leitfaden für die Projektförderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi
I N H A LT                                                                      3

5.
 Institutionelle Förderung  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 79
 5.1 Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
		5.1.1 Der Forschungsbereich Energie in der HGF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
		5.1.2 Inhalte und Strukturen des Forschungsbereichs Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
		5.1.3 Fusionsforschung (Hochtemperatur-Plasmaforschung)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
		5.1.4 Transfer und Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
 5.2 Weitere institutionell geförderte Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

6. 	                            Internationale Zusammenarbeit  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 84
                                 6.1 Internationalisierungsstrategie der Forschungspolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
                                 6.2 Europäische Zusammenarbeit  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
                                 6.3 Internationale Organisationen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
                                 6.4 Internationale Zusammenarbeit in der nuklearen Sicherheitsforschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
                                 6.5 Mission Innovation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

Anhang  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 89

Glossar  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 89

Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi
4

Vorwort
Die Energiewende ist eine der größten gesellschaftlichen       Gleichzeitig stärkt das neue Programm die Technologie-
Herausforderungen unserer Zeit. Eine verlässliche, klima-      und Innovationsförderung im Energiebereich und ergänzt
verträgliche Energieversorgung zu bezahlbaren Preisen          sie mit einer zusätzlichen Dimension zur gesamtgesell-
und der effiziente Einsatz von Energie bilden die Grund-       schaftlichen und systemischen Ausrichtung. So werden die
lage unserer Wirtschafts- und Energiepolitik. Der Erfolg der   großen, übergeordneten Trends im Energiebereich stärker
Energiewende entscheidet darüber, wie unsere Gesellschaft      in den Fokus genommen: Die Sektorkopplung beispiels-
sich entwickelt, sichert Wohlstand und bewahrt die natürli-    weise ist entscheidend für die Entwicklung des Gesamtsys-
chen Ressourcen. Hier ist es unser Auftrag, ebenso sorgsam     tems. So soll der Strommarkt mit dem Wärme-, Verkehrs-
wie entschieden zu handeln und unsere Umsetzungsstrate-        und Industriesektor effektiv interagieren. Auch die Digita-
gien fortwährend zu optimieren.                                lisierung spielt eine Schlüsselrolle bei der Modernisierung
                                                               des Energiesystems.
Wir stehen mitten in einem tiefgreifenden Umbau unseres
Energiesystems. Den Anteil erneuerbarer Energien und die       Schließlich strebt die Bundesregierung mit ihrem 7. Ener-
dafür erforderlichen Transportnetze weiter auszubauen,         gieforschungsprogramm eine enge Vernetzung der For-
Energie hocheffizient zu nutzen und den energiebeding-         schung auf internationaler und europäischer Ebene an.
ten Kohlendioxidausstoß deutlich zu senken sind zentrale       Denn die Energiewende ist und bleibt eine globale Heraus-
Herausforderungen der Energiewende. Diese gewaltige            forderung.
Aufgabe können wir mit Innovationen und neuen Tech-
nologien besser und effektiver meistern. Dabei müssen          Zur Vorbereitung des neuen Programms hat das Bundes-
wir anders denken als früher. Denn es gilt, vorhandene         ministerium für Wirtschaft und Energie in einem breit
und neue Technologien sektorübergreifend zu vernetzen,         angelegten Konsultationsprozess zahlreiche Akteure aus
Chancen der Digitalisierung zu nutzen, neue Geschäftsmo-       Wissenschaft und Wirtschaft zu den notwendigen Inno-
delle zu ermöglichen und immer mehr Akteure einzubin-          vationsschritten für den Erfolg der Energiewende befragt.
den. Um das ambitionierte Zukunftsprojekt zum Erfolg zu        Denn das neue Programm soll einen hohen Praxisbezug
führen, müssen wir heute die Weichen dafür stellen. Eine       von Forschung und Entwicklung sicherstellen und die
Schlüsselrolle dabei spielt die Energieforschung als Wegbe-    Transformation von hochinnovativen Ideen in erfolgreiche
reiter der Energiewende.                                       Produkte und Verfahren unterstützen. Auf Basis der Ergeb-
                                                               nisse hat das Bundeswirtschaftsministerium gemeinsam
Mit dem 7. Energieforschungsprogramm „Innovationen             mit den Bundesministerien für Bildung und Forschung
für die Energiewende“ legt die Bundesregierung ihre Leit-      sowie für Ernährung und Landwirtschaft das neue Energie-
linien für die Energieforschungsförderung der kommen-          forschungsprogramm erarbeitet.
den Jahre fest. Dabei verfolgt sie einen neuen strategischen
Ansatz und richtet den Fokus auf den Technologie- und          Jetzt kommt es darauf an, dass sich zahlreiche Akteure aus
Innovationstransfer. In „Reallaboren der Energiewende“         Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft auf dieser
sollen neue, vielversprechende Technologielösungen an          Grundlage in der Forschung zur Energiewende engagieren.
den Markt herangeführt werden und sich den Herausforde-        Das 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung
rungen der Praxis stellen. Erfahrungen, die daraus gewon-      wird ein starker Innovationstreiber sein. Es bietet vielfältige
nen werden, sind ein Kompass für das spätere Umsetzen          und umfassende Fördermöglichkeiten für Projektpartner-
im großen Maßstab. Dabei wird auch die bessere Teilhabe        schaften. Gestalten Sie den Umbau unseres Energiesystems
junger, kreativer Startups eine wichtige Rolle spielen.        mit!
Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi
1. Zusammenfassung
Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi
6         1. Z U S A M M E N FA S S U N G

Mit ihrem 7. Energieforschungsprogramm „Innovationen          • Gemäß dem Leitmotiv „Efficiency First“ fokussiert die
für die Energiewende“ knüpft die Bundesregierung an die         Projektförderung im Bereich Energiewende in den Ver­
Erfolge der Energieforschung in den vergangenen Jahren          brauchssektoren auf die effiziente Nutzung von Ener-
an, setzt neue Akzente und definiert Schwerpunkte für die       gie und Verbrauchsreduktionen. Des Weiteren soll die
Forschungsförderung und Innovationspolitik im Energie-          Integration von erneuerbaren Energien, vor allem im
bereich. Das Programm ist Ergebnis eines umfangreichen          Gebäudesektor, gestärkt werden. Im Industriebereich
Konsultationsprozesses, an dem sich Akteure aus Verbän-         nehmen energieeffiziente und CO2-arme Industrie-
den und Unternehmen, Forschungs- und Wissenschafts-             prozesse sowie die CO2-Kreislaufwirtschaft eine wich-
organisationen, Mitglieder der Forschungsnetzwerke und          tige Rolle ein.
Vertreter der Bundesländer beteiligt haben.1 Als strate-
gisches Element der Energiepolitik ist das Programm an        • Schnittstellen zum Verkehrssektor werden durch die
der Energiewende ausgerichtet und adressiert mit einem          Forschungsförderung moderner Energietechnologien
ganzheitlichen Ansatz zur Förderpolitik aus einem Guss          wie Batterien und Brennstoffzellen, die Bereitstellung
aktuelle und sich abzeichnende Herausforderungen. Diese         biogener und synthetischer Kraftstoffe sowie die Ana-
werden maßgeblich durch die Kernziele der Energiepoli-          lyse von Rückwirkungen neuer Mobilitätskonzepte
tik bestimmt, bis zum Jahr 2050 eine Halbierung des Pri-        auf den Energiesektor berücksichtigt.
märenergieverbrauchs gegenüber 2008 und einen Anteil
der erneuerbaren Energien von 60 Prozent am Bruttoend-        • Die Forschungsförderung zur Energieerzeugung adres-
energieverbrauch zu erreichen.2 Darüber hinaus muss die         siert den gesamten Bereich der erneuerbaren Ener-
Energiewirtschaft durch nahezu vollständige Dekarbonisie-       gien sowie der thermischen Kraftwerke.
rung dazu beitragen, dass Deutschland bis 2050 weitgehend
treibhausgasneutral ist.                                      • Dem Themenkomplex Systemintegration sind
                                                                Forschungsarbeiten zu Stromnetzen, Stromspeichern
Vier Grundlinien definieren den Rahmen der Energie­             und zur Sektorkopplung zugeordnet.
forschungspolitik in den kommenden Jahren:
                                                              • Die Förderung systemübergreifender Forschungs­
1) Die Bundesregierung sieht in der Beschleunigung des          themen umfasst die Energiesystemanalyse, energie­
   Technologie- und Innovationstransfers die Voraus-            relevante Aspekte der Digitalisierung, der Ressourcen-
   setzung für die effiziente, sektorübergreifende Umset-       effizienz, der CO2-Technologien und der Material-
   zung der Energiewende und eine dringliche Aufgabe            forschung sowie gesellschaftliche Aspekte der
   der Energieforschungspolitik. Daher führt sie „Real­         Energiewende.
   labore der Energiewende“ als neue Programmsäule ein
   und unterstützt den Innovationsprozess von der Tech-       • Im Bereich der nuklearen Sicherheitsforschung
   nologieentwicklung bis hin zur Marktvorbereitung mit         stehen die technisch-wissenschaftliche Begleitung
   einem ganzheitlichen Ansatz. Jungen Unternehmen mit          des bis Ende 2022 dauernden Leistungsbetriebs der
   hoher Transferagilität und Innovationsdynamik wird die       Kernkraftwerke in Deutschland, die sich daran
   Teilhabe am Programm erleichtert.                            anschließende Nachbetriebsphase, die Entsorgung
                                                                der radioaktiven Abfälle, der Strahlenschutz und ein
2) Die Bundesregierung stärkt das etablierte Instrument         längerfristiger Kompetenzerhalt im Mittelpunkt.
   der direkten Projektförderung zeitlich und thematisch
   definierter Vorhaben, das die notwendige Dynamisie-      3) Eine Besonderheit des Energieforschungsprogramms
   rung und Flexibilisierung staatlicher Förderstrategien      besteht in seiner Doppelstrategie der eingesetzten För-
   am besten unterstützt. Das Forschungsspektrum der           derinstrumente: Komplementär zur Projektförderung
   Projektförderung wird erweitert. Von den bisher ein-        unterstützt die Bundesregierung die institutionelle For-
   zeltechnologiezentrierten zu systemischen und system-       schungsförderung der Helmholtz-Gemeinschaft Deut-
   übergreifenden Fragestellungen der Energiewende:            scher Forschungszentren e. V. (HGF). Diese bündelt die

1   Dokumentation unter energieforschung.de
2   Energiekonzept 2050 unter bmwi.de
Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi
1 . Z U S A M M E N FA S S U N G       7

    Ressourcen der einzelnen Forschungszentren, um sie auf            globaler Ebene wirkt Deutschland an den so genannten
    langfristige Forschungsziele des Staates und der Gesell-          Technologiekooperationsprogrammen der IEA mit, die
    schaft auszurichten und komplexe Forschungsfragen zu              das wichtigste Instrument der internationalen Zusam-
    bearbeiten, insbesondere wenn diese den Einsatz spe-              menarbeit bilden. Die Zusammenarbeit mit weiteren
    zifischer Großgeräte erfordern. Das neue Energiefor-              internationalen Organisationen, wie der International
    schungsprogramm setzt hier Impulse zur wechselseiti-              Renewable Energy Agency (IRENA), wird ausgebaut. In
    gen Ergänzung und zur besseren Vernetzung beider Ins-             einer Reihe bi- und multilateraler Initiativen, wie z. B.
    trumente und fördert so ihre gemeinsame Nutzung.                  der Mission Innovation (MI) oder den Abkommen für
                                                                      wissenschaftliche und technologische Zusammenarbeit
4) Die Bundesregierung strebt mit dem 7. Energiefor-                  (WTZ), wird der wissenschaftliche Austausch gefördert.
   schungsprogramm eine engere internationale und
   europäische Vernetzung der Forschungsarbeiten an.                Das 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung
   Auf europäischer Ebene definiert der SET-Plan umfas-             wird von den drei Bundesministerien für Wirtschaft und
   sende Maßnahmen für energietechnische Innovationen,              Energie (BMWi), Bildung und Forschung (BMBF) sowie
   von der Forschung bis zur Markteinführung. Deutsch-              Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) getragen und ent-
   land ist unter anderem an strategischen Vorhaben zu              stand unter der Leitung des BMWi. Die Bundesregierung
   erneuerbaren Energien, smarten Energiesystemen, Ener-            hat erkannt, dass frühere Vorstellungen zu scharfen thema-
   gieeffizienz und nachhaltigem Transport beteiligt. Auf           tischen Abgrenzungen und zur linearen zeitlichen Abfolge

Abb. 1: Technology-Readiness-Level (TRL) im Kontext der Projektförderung im 7. Energieforschungsprogramm

    Systematik              anwendungsorientierte                  anwendungsnahe                              Reallabore
    der Projekt-            Grundlagenforschung                    Forschung
    förderung

        TRL            1            2               3        4            5            6             7                8         9

TRL-Stufe          Definition
1                  Ein grundsätzliches Prinzip wurde wissenschaftlich beobachtet, welches für eine Technologie/Verfahren/etc.
                   in Frage kommt.
2                  Die Funktionsweise und mögliche Anwendungen einer Technologie/Verfahren/o. Ä. wurden wissenschaftlich
                   beschrieben.
3                  Für einzelne Elemente der Technologie/Verfahren/o. Ä. wurde ein Funktionsnachweis im Labor/in einer
                   Versuchsumgebung erbracht.
4                  Generelle Funktion der Technologie/Verfahren/o. Ä. konnte im Labor/in einer Versuchsumgebung
                   nachgewiesen werden.
5                  Technologie/Verfahren/o. Ä. wurde in einem anwendungsorientierten Gesamtsystem implementiert und
                   generelle Machbarkeit nachgewiesen.
6                  Demonstrationsanlage/-konzept in anwendungsähnlicher Umgebung funktioniert.
7                  Prototyp mit systemrelevanten Eigenschaften existiert und wird im Betriebsumfeld getestet.
8                  Verkaufsmuster/-prototyp liegt vor und erfüllt alle Anforderungen der Endanwendung.
9                  Kommerzieller Einsatz.
Energieforschungsprogramm - Innovationen für die Energiewende - BMWi
8            1. Z U S A M M E N FA S S U N G

Tabelle 1: 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung

    Angaben in Tsd. Euro                            Soll   Regierungs­                         Plandaten
                                                              entwurf
                                                   2018          2019             2020              2021             2022
    BMWi                                        639.700       725.205           725.798          723.800           723.745
    Projektförderung                            595.596       682.980           682.980          682.980           682.980
    Institutionelle Förderung (DLR)              44.104         42.225           42.798           40.820            40.765
    BMEL
    Projektförderung                             46.803         46.803           46.803           46.803            46.803
    BMBF                                        506.613       515.601           528.018          521.809           521.809
    Projektförderung                            133.427       133.261           133.355          133.355           133.355
    Institutionelle Förderung                   373.186       382.340           394.663          388.454           388.454
    (HGF, ohne DLR)
Summe                                          1.193.116     1.287.609        1.300.599        1.292.412         1.292.357

von Innovationsprozessen den Herausforderungen dyna-               Demonstration und Erprobung zukunftsfähiger Techno-
mischer Entwicklungen im Energiebereich nicht gerecht              logien und Konzepte zur Verfügung. Das entspricht gegen-
werden. Daher hat sie für das 7. Energieforschungspro-             über der Vergleichsperiode 2013 – 2017 einer Steigerung
gramm eine ressortübergreifende, themenorientierte Pro-            von rund 45 Prozent. Dabei setzt sich auf Bundesebene die
grammstruktur ihrer Projektförderung gewählt und unter-            staatliche Forschungsförderung im Energiebereich aus Mit-
streicht damit die Kohärenz der forschungspolitischen Ziel-        teln des Bundeshaushalts und des Sondervermögens „Ener-
setzungen im Energiebereich. Die bewährte Arbeitsteilung           gie- und Klimafonds“ (EKF) zusammen. Letztere werden im
der Ressorts bleibt bestehen. Sie richtet sich am Konzept          Energieforschungsprogramm ausschließlich für die direkte
des technologischen Reifegrads der zu erforschenden The-           Projektförderung im nichtnuklearen Bereich verwendet,
men und Technologien aus, das auch dem EU-Rahmenpro-               i.d.R. zur Umsetzung von Großprojekten mit besonderer
gramm „Horizon 2020“ zugrunde liegt. Dieses so genannte            Multiplikatorwirkung für die Energiewende.
Technology Readiness Level (TRL) gibt auf einer Skala von
1 bis 9 den wissenschaftlich-technischen Status einer Tech-        Ressortzuständigkeiten und Budgetverantwortungen in
nik an. Grundsätzlich werden Projekte, die als Entwick-            der Projektförderung und der institutionellen Förderung
lungsziel die TRL 1 bis 3 anstreben und damit der anwen-           im 7. Energieforschungsprogramm sind in Tabelle 1 zusam-
dungsorientierten Grundlagenforschung zuzuordnen sind,             mengefasst.
vom BMBF gefördert. Das BMWi ist für die anwendungs-
näheren Forschungsarbeiten ab TRL 3 zuständig. Das BMEL            Die Daten der Tabelle basieren auf dem Haushaltsgesetz
fördert themenspezifische anwendungsnahe Forschungs-               2018 sowie dem Regierungsentwurf zum Bundeshaushalt
arbeiten ab TRL 3 zur energetischen Biomassennutzung.              2019 und dem Finanzplan bis 2022 vom 06.07.2018. Der
Dem Instrument der Reallabore, mit dem marktnahe Ent-              gewählte Zeitraum orientiert sich an der Finanzplanung
wicklungen gefördert werden sollen, liegen die TRLs von            des Bundes und steht in keinem Zusammenhang mit der
7 bis 9 zugrunde.                                                  unbefristeten Rahmenprogrammlaufzeit. In den kommen-
                                                                   den Jahren ist mit Änderungen zu rechnen. Die Budget­
Die Bundesregierung stellt im Rahmen ihres 7. Energiefor-          darstellung steht unter dem Vorbehalt der Verfügbarkeit
schungsprogramms in den Jahren 2018 – 2022 insgesamt               der Haushaltsmittel.
rund 6,4 Milliarden Euro für die Forschung, Entwicklung,
2. Einleitung
10        2. E I N L E I T U N G

Enérgeia (auf Deutsch Wirksamkeit) wurde als Begriff durch     besondere aber Auswirkungen auf Klima und Umwelt zuneh-
Aristoteles eingeführt und bezeichnet im philosophischen       mend in den Fokus und stellten das auf fossilen Energieträ-
Sinne die Wirkkraft, durch die Mögliches in Seiendes über-     gern basierende Energiesystem in Frage. Mit dem Überein-
geht. So steht die zielgerichtete Energiebereitstellung und    kommen der UN-Klimakonferenz von Paris im Jahr 2015 hat
-nutzung am Anfang der menschlichen Zivilisation und           sich die Weltgemeinschaft erstmals verpflichtet, den Anstieg
ist bis heute Motor wirtschaftlichen Handelns. Das schöp-      der Erdtemperatur deutlich unter 2 °C über dem vorindus-
ferische Potenzial der Energie wussten Menschen also seit      triellen Niveau zu halten und Anstrengungen zu unterneh-
langer Zeit zu ihrem Vorteil einzusetzen. Aber erst mit der    men, den Anstieg auf 1,5 °C zu begrenzen. Dies erfordert vor
industriellen Revolution stieg der Energieverbrauch pro Per-   allem ein Umdenken in allen Facetten des Energiesystems.
son stark an. Der kontinuierliche Fortschritt der Energie-     Die Geschichte jedoch zeigt: Energiewenden passieren nicht
techniken ging dabei Hand in Hand mit steigendem Wohl-         von heute auf morgen. Obschon der strategische Wechsel hin
stand und gesellschaftlichen Entwicklungen. In den letzten     zu erneuerbaren Energieträgern heute weitgehend als not-
Dekaden rückten Risiken der Ressourcenverfügbarkeit, ins-      wendig erkannt wird, ist es schwierig, ihn zu vollziehen.

2.1 Energiepolitische Herausforderungen

Die Analyse der weltweiten Ausgangslage in der Energie-        Doch trotz aller Erfolge stehen wir vor der gewaltigen Auf-
und Klimafrage verdeutlicht das Ausmaß des angestoßenen        gabe, die Energielandschaft einer modernen, industriege-
Transformationsprozesses. Seit Beginn des Maschinenzeit-       prägten Volkswirtschaft in den kommenden Jahrzehnten
alters im 19. Jahrhundert steigt der weltweite Primärener-     tiefgreifend umzugestalten. Die Bundesregierung hat mit
gieverbrauch kontinuierlich an, was die Lebensqualität         ihrem Energiekonzept die Weichen für die zukünftige Ener-
vieler Menschen stark verbessert hat. Mit einem weite-         gieversorgung in Deutschland gestellt und das zentrale Ziel
ren Anstieg des globalen Energieverbrauchs ist zu rech-        formuliert, bis 2050 die Treibhausgasemissionen um min-
nen, da einerseits viele Menschen noch sehr wenig Ener-        destens 80 Prozent gegenüber dem Jahr 1990 zu senken.
gie verbrauchen und andererseits die Weltbevölkerung
weiter zunimmt. Die eigentliche Herausforderung besteht
jedoch darin, dass immer noch 81 Prozent des Weltenergie­      Den marktorientierten Ausbau erneuerbarer
verbrauchs durch fossile Energieträger gedeckt werden.         Energien beschleunigen
Sonne und Wind weisen zwar sehr große Potenziale auf.
Sie decken bislang aber weniger als zwei Prozent des Ener-     Mit der Dekarbonisierung des Energiesystems setzt die
gieverbrauchs ab. Der Status quo steht also in deutlichem      Politik auf den Einsatz regenerativer Energieträger wie
Gegensatz zu den Anforderungen und Verpflichtungen des         Wind- und Sonnenenergie in der Stromproduktion, Bio-
internationalen Klimaschutzes und verlangt nach deutli-        masse und Erdwärme in der Wärmebereitstellung sowie
chen Fortschritten auf allen Ebenen.                           auf Elektromobilität, alternative Antriebe und einen Kraft-
                                                               stoffmix mit u. a. synthetischen Kraftstoffen im Verkehrs-
Die Bilanz für Deutschland fällt günstiger aus: Der Primär-    sektor. Aktuell läuft dieser Transformationsprozess in den
energieverbrauch entwickelte sich im Vergleich zu 1990         einzelnen Sektoren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit
rückläufig, der Anteil erneuerbarer Energien ist in den Vor-   ab. Während die Erfolge im Stromsektor deutlich sichtbar
jahren gestiegen. Das ist nicht zuletzt Ergebnis der Neuaus-   sind, machen der Wärme- und Verkehrssektor nur lang-
richtung der Energiepolitik und der damit einhergehenden       same Fortschritte. Eine integrierte Betrachtung – bis hin
Umsteuerung in der Energiewirtschaft. Die über Jahrzehnte      zur intelligenten Kopplung der Sektoren Wärme, Mobilität
unangefochtene Position fossiler und nuklearer Energie-        und Elektrizität in Verbindung mit Speichertechnologien –
träger hat sich grundlegend verändert. Die verlässliche und    könnte diesen Trend beschleunigen und dazu beitragen,
umweltverträgliche Bereitstellung von Energie zu bezahl-       dass das Ziel, 60 Prozent des Bruttoendenergieverbrauchs
baren Preisen und ihr effizienter Einsatz bilden heute die     aus erneuerbaren Energien bereitzustellen, bis zum Jahr
Grundlage der deutschen Wirtschafts- und Energiepolitik.       2050 erreicht wird.
2. EINLEITUNG                    11

Abb. 2: Primärenergieerzeugung der Welt von 1860 bis 2015*

TWh                                                                                             von Erneuerbaren in 2015: PV 247 TWh / Wind 838 TWh
160.000

140.000
                                                                                                UN (bis 1970)          OECD/IEA (ab 1971)
120.000

100.000

 80.000

 60.000

 40.000

 20.000

      0
      60

               70

                         80

                                  90

                                            00

                                                   10

                                                             20

                                                                        30

                                                                                 40

                                                                                           50

                                                                                                    60

                                                                                                                 70

                                                                                                                            80

                                                                                                                                         90

                                                                                                                                                   00

                                                                                                                                                               10
                                                                                                                                                                15
    18

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                                                  19

                                                           19

                                                                     19

                                                                                 19

                                                                                           19

                                                                                                  19

                                                                                                             19

                                                                                                                         19

                                                                                                                                         19

                                                                                                                                                  20

                                                                                                                                                           20
                                                                                                                                                             20
  Kohle         Öl         Gas         Nuklear      Erneuerbare

* Daten von 1860 bis 1949 aus United Nations (1956) auf Basis von Regul (1937), von 1950 bis 1970 aus United Nations (1976), ab 1971 aus OECD/IEA
(2017). Daten für die erneuerbare Erzeugung umfassen bis 1970 nur Wasserkraft.
Quellen: REGUL, Dr. Rudolf, 1937. Energiequellen der Welt: Betrachtungen und Statistiken zur Energiewirtschaft. In: Schriften des Instituts für Konjunk-
turforschung. Sonderheft 44, S. 1-78.
UNITED NATIONS, Department of Economic and Social Affairs, 1956. World Energy Requirements in 1975 and 2000. In: Proceedings of the Internatio-
nal Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy: Volume 1: The World‘s Requirement for Energy: the Role of Nuclear Power. Genf, 8.-21. August
1955. S. 3-33. UN Reference Code S-1057-0032-01.
UNITED NATIONS, Statistical Office, 1976. World Energy Supplies 1950 – 1974. New York, United Nations Publication. Statistical Papers. Series J,
Number 19. UN Sales Number E.76.XVII.5.
OECD/IEA, 2017. IEA Headline Global Energy Data (2017 Edition). In: World Energy Balances (2017 Edition). Paris, IEA Publishing. Verfügbar unter:
https://www.iea.org/media/statistics/IEA_HeadlineEnergyData_2017.xlsx

Abb. 3: Primärenergieverbrauch in Deutschland im Jahr 2017

TWh                                               Braunkohle
                     Steinkohle
                         11,0 %                       11,0 %

                                   409            419             Kernenergie
                                                                        6,1 %                   Biokraftstoffe
                                                                                                                                              Abfälle + Deponiegas
                                                                                                        0,9 %
                                                           231          Andere                                                                               1,2 %
                                                                         0,4 %                                   33                                  Solarthermie
                                                                68                                                     36
                                                                                                                                8                           0,2 %
                                   Primärenergie-                                                                           3
                                                                                                                                40                     Geothermie
                  898               verbrauch in                             Erneuerbare                                                                  0,085 %
    Erdgas                                                        494                             234      Erneuerbare
                                  Deutschland 2017                           13,2 %                                                 12
    23,7 %                                                                                                  494 TWh                 20               Photovoltaik
                                  gesamt 3819 TWh                                                                                                          1,1 %

                                                                                                                      106                           Wärmepumpe
                                                                                                                                                          0,3 %
                                                                                 Biomasse fest/gasförmig
                                                                                                                      Windkraft                        Wasserkraft
                                                                                                   6,2 %
                                                                                                                         2,8 %                              0,5 %
                                           1299
             Mineralöl
               34,6 %

Quelle: BMWi Energiedaten 01/2018
12            2. E I N L E I T U N G

Abb. 4: Endenergieverbrauch in Deutschland im Jahr 2017 nach Sektoren und Anwendungen

TWh
800
                                                                      978 TWh
700
                                         411
600                   749
                             Endenergie-
                            verbrauch 2017
500                             gesamt                                                                   544 TWh       710 TWh
                              2542 TWh         717
400
                            665

300

200

                                                                                                                                      119 TWh
100
            76 TWh
                                  57 TWh                                                  46 TWh
                                                      11 TWh
  0
         Beleuchtung               IKT               Klimakälte     Mechanische         Prozesskälte   Prozesswärme   Raumwärme     Warmwasser
                                                                      Energie

     Gewerbe, Handel, Dienstleistungen           Industrie        Private Haushalte        Verkehr

Quelle: AG Energiebilanzen

Die Energieeffizienz auf allen Systemebenen                                           und kapitalintensiven Energieinfrastruktur wie Förderan-
anheben                                                                               lagen, Kraftwerke, Pipelines, Leitungsnetze oder Speicher.
                                                                                      Sie verlängern den erforderlichen Anpassungszeitraum an
Hohe Anteile erneuerbarer Energien an der Energieversor-                              neue Versorgungsstrukturen. Um dem Transformations-
gung können nur dann erreicht werden, wenn gleichzeitig                               prozess vor allem in der Übergangsphase mehr Dynamik zu
der Energieverbrauch drastisch reduziert wird. Dies ohne                              verleihen, sind innovative, an den Zielen der Energiewende
negative Rückwirkungen auf den Wohlstand einer moder-                                 orientierte Nutzungskonzepte für vorhandene Infrastruk-
nen Industrie- und Dienstleistungsgesellschaft und auf die                            turen und ihre kluge Vernetzung mit neuen Anlagen not-
Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft umzuset-                                wendig. Sie können die Geschwindigkeit und Wirtschaft-
zen, kann nur durch deutliche Steigerung der Energieeffi-                             lichkeit der Energiewende verbessern. Besondere Bedeu-
zienz in allen Nachfragesektoren erfolgen. „Efficiency First“                         tung haben dabei die Modernisierung und der Ausbau der
ist daher ein zentrales Leitmotiv deutscher Energiepolitik.                           Stromnetze. Zudem gilt es, die Synergien und Flexibilitäts-
Es ist zugleich Grundlage für eine wachsende Energiepro-                              optionen der Sektorkopplung, die Einbindung von Spei-
duktivität unserer industriebasierten Volkswirtschaft. Dazu                           chertechnologien sowie Dezentralisierungsmöglichkeiten
erarbeitet die Bundesregierung eine ambitionierte und sek-                            zu nutzen.
torübergreifende Energieeffizienzstrategie mit dem Ziel,
den Primärenergieverbrauch bis zum Jahr 2050 um 50 Pro-
zent gegenüber 2008 zu senken.                                                        Die Sicherheit der Energieversorgung
                                                                                      gewährleisten

Die Energieinfrastruktur klug nutzen                                                  Wirtschaft und Gesellschaft sind auf eine zuverlässige
                                                                                      Energieversorgung angewiesen. Dies setzt einerseits die
Eine Besonderheit der Energiewirtschaft besteht im                                    dauerhafte Verfügbarkeit technisch und wirtschaftlich
Geflecht der über Jahrzehnte gewachsenen, langlebigen                                 nutzbarer Energieformen voraus. Andererseits ist mit
2. EINLEITUNG             13

zunehmender fluktuierender Einspeisung und digitaler            Die gesellschaftlichen Auswirkungen
Vernetzung die technische Robustheit und Resilienz des          im Blick behalten
Versorgungssystems eine strategisch wichtige Aufgabe mit
wirtschafts-, sicherheits- und gesellschaftspolitischer Rele-   Technologischer Fortschritt geht einher mit gesellschaft-
vanz. In Zukunft wird es darauf ankommen, die notwen-           lichen Veränderungen. Während positive Effekte schnell
dige Balance zwischen digitalem Fortschritt, gesellschaftli-    im Alltag implementiert werden, sind die Unsicherheiten
cher Akzeptanz und Risikominimierung herzustellen.              des Wandels wie Beschäftigungseffekte, Auswirkungen auf
                                                                Wohlstand oder Gesundheit sowie Akzeptanzfragen und
                                                                Verhaltensänderungen Themen, die Menschen im Kontext
Den Umwelt- und Klimaschutz voranbringen                        der Energiewende stark bewegen. Eine besondere gesell-
                                                                schaftliche Relevanz haben Prozesse des Strukturwandels
Um die Sicherheit der Energieversorgung langfristig zu          in traditionellen Energieregionen. Geographisch stark kon-
gewährleisten, ist sie dauerhaft mit dem Schutz der natür-      zentriert, werden hier die Folgen des Transformationspro-
lichen Lebensgrundlagen und des Klimas in Einklang zu           zesses intensiver erlebt. Denn sie berühren unter anderem
bringen. Die Substitution fossiler und nuklearer Energie-       die Zukunftsfähigkeit regionaler Wirtschafts- und Erwerbs-
träger durch erneuerbare wird dazu wichtige Beiträge lie-       modelle sowie Kulturlandschaften. Auch wenn es vorrangig
fern. Neben den dringenden Aufgaben zur Minderung der           Aufgabe der Wirtschafts- und Industriepolitik ist, regionale
Treibhausgasemissionen und lokalen Luftreinhaltung sind         Zukunftsperspektiven zu schaffen und den Wandel gesell-
Fragen der Ressourcen- und Materialeffizienz sowie des          schaftsverträglich zu gestalten, so hat die Energiepolitik
Umwelt- und Naturschutzes essenziell für die Bewertung          eine besondere Gestaltungsverantwortung.
der Zukunftsfähigkeit moderner Energie- und Effizienz-
technologien.

2.2 Strategische Ziele der Energieforschungspolitik

Als Kernelement der Energiepolitik orientiert sich die              transfer unterstützt werden. Dabei stehen neben den
öffentlich geförderte Energieforschung an den politischen           technischen auch die nicht-technischen Dimensionen
Zielen der Bundesregierung und adressiert große Heraus-             der Energiewende wie gesellschaftliche Prozesse oder
forderungen der Energiewende.                                       innovationsfreundliche Rahmenbedingungen sowie
                                                                    ihre Wechselwirkung im Fokus. Eine besondere Prio-
Um diese Ziele zu erreichen und den dazu notwendi-                  rität haben innovative Technologien und Konzepte,
gen Transformationsprozess zu optimieren, ist eine kon-             die zu deutlichen Fortschritten bei der Effizienzsteige-
tinuierliche Weiterentwicklung bestehender Technolo-                rung und der Integration erneuerbarer Energien in den
gien notwendig. Zudem gilt es verstärkt, neue innovative            Nachfrage­sektoren beitragen können. Dabei wird den
Ideen zu verwirklichen und diese neuen technischen und              komplexen Aufgaben im Wärmesektor (Raumwärme
nicht-technischen Innovationen auch erfolgreich in den              und Prozesswärme) ein hoher Stellenwert beigemessen.
Markt einzuführen.
                                                                •   Den Industriestandort stärken
•   Die Energiewende voranbringen                                   Die Forschungsförderung im Energiebereich leistet
    Das Kernziel der Forschungsförderung besteht darin,             wichtige Beiträge zur Modernisierung der deutschen
    innovative ganzheitliche Lösungen für die Herausfor-            und europäischen Wirtschaft sowie zur Sicherung des
    derungen der Energiewende zu entwickeln und rasch               Industriestandorts. Dabei geht es darum, neue Trends
    an den Markt zu führen. Dies soll durch einen breiten           wie die Digitalisierung sinnvoll aufzugreifen, Techno-
    Förderansatz entlang der gesamten Energiekette und              logiekompetenzen im Energiebereich zu erhalten und
    durch die besondere Fokussierung auf den Ergebnis-              auszubauen sowie die Exportchancen für innovative
14              2. E I N L E I T U N G

     Energietechnologien zu verbessern. Daher wird die For-                  zen haltmachen, sind hocheffiziente und erneuerbare
     schungsförderung auch an Technologien für die Welt-                     Energietechnologien und Systemlösungen auch unter
     märkte, insbesondere in Entwicklungs- und Schwellen-                    dem Aspekt zu entwickeln, zu Problemlösungen welt-
     ländern, ausgerichtet. Dabei kommt der Aktivierung von                  weit beitragen zu können.
     Innovationspotenzialen in kleinen und mittelständischen
     sowie jungen Unternehmen eine besondere Rolle zu.                  Solche langfristig angelegten übergeordneten Zielset-
                                                                        zungen liegen jenseits betriebswirtschaftlicher Sichtwei-
•    Gesamtgesellschaftliche Risikovorsorge                             sen und Zeiträume. Daher ist insbesondere im strategisch
     Durch den technologieoffenen Programmansatz trägt                  wichtigen Energiebereich staatliches Engagement erforder-
     die Energieforschung dazu bei, ein breites Spektrum an             lich, um innovativen Technologien von der Entwicklung
     Technikoptionen für den Transformationsprozess im                  über die Erprobung bis hin zur Marktdurchdringung und
     Energiebereich rechtzeitig zu entwickeln und für die               gesellschaftlicher Akzeptanz den Weg zu ebnen. Dabei sind
     Anwendung bereitzustellen. Dies schafft die erforder-              bekannte „Marktdefizite“ in Bezug auf spezifische Her-
     lichen Gestaltungsspielräume, um in Zukunft auf heute              ausforderungen wie lange Zeithorizonte technologischer
     nicht absehbare Entwicklungen reagieren zu können. Da              Innovationen oder hohe wirtschaftliche und technologi-
     Klima- und Umweltauswirkungen nicht vor Staatsgren-                sche Risiken auszugleichen.

Abb. 5: Projektförderung nicht-nukleare Energieforschung in Deutschland von 1977 bis 2017
        (inflationsbereinigt, Basisjahr 2010)

Mio. Euro

700

600

500

400

300

200

100

    0
        1977
        1978
        1979
        1980
        1981
        1982
        1983
        1984
        1985
        1986
        1987
        1988
        1989
        1990
        1991
        1992
        1993
        1994
        1995
        1996
        1997
        1998
        1999
        2000
        2001
        2002
        2003
        2004
        2005
        2006
        2007
        2008
        2009
        2010
        2011
        2012
        2013
        2014
        2015
        2016
        2017

     Sonstige         Energieeffizienz   Erneuerbare Energien   Kraftwerke       Systemintegration

Quelle: Projektträger Jülich, profi-Datenbank
2. EINLEITUNG             15

2.3 Rahmen und Struktur der Energieforschungspolitik

Erstmals in den 1970er Jahren legte die Bundesregierung             des DLR zuständig. Das BMWi vertritt Deutschland in
Ziele, Schwerpunkte und Förderinstrumente ihrer Energie-            internationalen und europäischen Gremien der For-
forschungspolitik in einem mehrjährigen Programm fest.              schungspolitik im Energiebereich und fördert projekt­
Seitdem wird es regelmäßig fortgeschrieben, um Neuaus-              bezogen multilaterale Forschungskooperationen.
richtungen der Energiepolitik, technologische Fortschritte
und thematische Erweiterungen aufzugreifen. Die nun 7.          •   Das BMBF ist zuständig für die Projektförderung im
Auflage des Programms ist an der Energiewende ausgerich-            Bereich der anwendungsorientierten Grundlagenfor-
tet und wurde unter Leitung des federführenden Bundesmi-            schung im gesamten Themenspektrum des Programms
nisteriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) erstellt. Die          (TRL 1-3). Das BMBF verantwortet die gesamte insti-
Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF) sowie            tutionelle Förderung des Forschungsbereichs Energie
Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) sind an dem Pro-                der HGF ohne das DLR und wirkt bei den forschungs-
gramm mit eigenen Zuständigkeiten beteiligt.                        politischen Vorgaben für den Forschungsbereich Ener-
                                                                    gie der HGF mit. Zudem fördert das BMBF den wissen-
Die Bundesregierung hat Einzelbeispiele ressortübergreifen­         schaftlichen Nachwuchs sowie den akademischen Aus-
der Initiativen ausgewertet und Erkenntnisse darüber ge-            tausch und wissenschaftliche Kooperationen, sowohl auf
wonnen, wie sich der technische Fortschritt in vielen Berei-        EU-Ebene als auch mit internationalen Partnern.
chen des Energiesystems vollzieht. Charakteristisch sind vor
allem eine zunehmende Entwicklungsgeschwindigkeit, Über-        •   Das BMEL ist zuständig für die Projektförderung der
lappungen von Innovationsphasen sowie themen- und bran-             energetischen Biomassenutzung (TRL 3-7).
chenspezifische Wechselwirkungen als Innovationstreiber.
                                                                Die neue Programmstruktur stärkt die bewährte Arbeits-
Vor diesem Hintergrund hat sie für das 7. Energieforschungs-    teilung unter den Ressorts durch neue Möglichkeiten zur
programm eine ressortübergreifende und themenorien-             Synergienutzung in themenorientierten Kooperationen.
tierte Programmstruktur gewählt, um einer Fragmentierung        So kann das Programm in besonders dynamischen Berei-
entgegenzuwirken. Die Ressortzuständigkeiten einschließlich     chen der Energiewende seine innovationsfördernde Wir-
der Budgetverantwortung bleiben dabei unverändert und           kung stärker entfalten und einen hohen Mehrwert eines
werden in der Projektförderung anhand der TRL-Systema-          „Forschungseuros“ generieren. Zudem befördert diese neue
tik einem Technologiereifegrad von 1 bis 9 zugeordnet. Als      Themenorientierung die europäische und internationale
Richtgröße wird der im Projekt angestrebte Technologie­         Vernetzung auf der Programmebene. Der Synergien- und
reifegrad herangezogen, wobei aufgrund der Komplexität          Kooperationsansatz findet somit auch an Schnittstellen
und der Unsicherheiten, die einem Innovationsprozess inne-      der Energieforschung zu Technologieprogrammen anderer
wohnen, bei den Phasenübergängen an den Meilensteinen zu        Politikbereiche mit peripherem Energiebezug Anwendung,
TRL 3 und TRL 7 Unschärfen der Zuordnung zugelassen sind.       beispielsweise in der Industrie-, Bau-, Verkehrs- und Klima-
                                                                politik. Themenspezifische Hinweise zu solchen Schnitt-
Aus diesem Ansatz heraus folgt die Aufgabenzuordnung im         stellen sowie zur europäischen Programmvernetzung fin-
7. Energieforschungsprogramm wie folgt:                         den sich in den Fachkapiteln.

•   Das BMWi ist für die programmatische Ausrichtung der        Eine wichtige Rolle spielt die Zusammenarbeit mit Bundes-
    Energieforschungspolitik der Bundesregierung federfüh-      ressorts, die für stark energieabhängige Aufgabenbereiche
    rend zuständig und verantwortet die Projektförderung        federführend zuständig sind, u. a. das Ressort für Verkehr
    der anwendungsnahen Energieforschung ohne Biomasse          und digitale Infrastruktur, und eigene Programme zur Ein-
    (TRL 3-9). In der institutionellen Förderung erstellt das   führung zukunftsfähiger Lösungen in die Praxis fördern.
    BMWi in Abstimmung mit den zuständigen Ressorts die         Bei Maßnahmen des Energieforschungsprogramms mit
    forschungspolitischen Vorgaben für den Forschungsbe-        unmittelbarem Bezug dazu findet eine enge Abstimmung
    reich Energie der HGF und ist für die Energieforschung      statt.
16           2. E I N L E I T U N G

Die Bundesregierung setzt bei der Entwicklung und Umset-                               ren sich rund 3.500 Mitglieder. Auch das Akademienpro-
zung von Förderstrategien für die Energieforschung auf                                 jekt ESYS speist seine Ergebnisse in die FuI-Plattform ein.
einen transparenten Dialog mit allen relevanten Akteuren
in diesem Bereich. Auf diese Weise wird die Koordination                           •   Durch den gemeinsamen programmatischen Ansatz
von Forschungsaktivitäten abgesichert, ein hoher Praxisbe-                             steigt die Notwendigkeit regelmäßiger Abstimmung und
zug von Forschung und Entwicklung sichergestellt und der                               Koordination der am 7. Energieforschungsprogramm
Transfer von Innovationen in die Energiewirtschaft unter-                              beteiligten Ressorts. Die etablierte „Koordinierungsplatt-
stützt. Hierfür hat die Bundesregierung Strukturen einge-                              form Energieforschung“ wird daher gestärkt und anlass-
richtet, die diesen Austausch zwischen Wissenschaft, Wirt-                             bedingt erweitert.
schaft und Politik fördern:
                                                                                   •   Durch das jährliche „Bund-Länder-Gespräch Energie-
•    Die Energiewende-Plattform Forschung und Innova-                                  forschung“ wird der Austausch mit den Bundesländern
     tion (FuI-Plattform) dient als strategisches Beratungs-                           intensiviert und die Zusammenarbeit in ausgewählten
     gremium zu übergreifenden Fragen der Förderpolitik in                             Bereichen ausgebaut.
     der Energieforschung. Mitglieder des Plenums sind Ins-
     titutionen aus Politik, Energiewirtschaft, Forschung und                      Das 7. Energieforschungsprogramm leistet Beiträge zur
     Gesellschaft.                                                                 High-Tech-Strategie der Bundesregierung, zur Umsetzung
                                                                                   des nationalen Klimaschutzplans 2050, zum Nationalen
•    Die FuI-Plattform wird fachlich getragen durch die                            Innovationsprogramm Wasserstoff und Brennstoffzelle
     Arbeit der Forschungsnetzwerke Energie. Sie stehen allen                      sowie zum NECP im Rahmen der Energieunion in der EU.
     interessierten Fachleuten offen und werden durch die                          Das Programm steht zudem im Kontext der Effizienzstrate-
     Akteure selbst organisiert und gestaltet. Derzeit engagie-                    gie sowie der Digitalisierungsstrategie der Bundesregierung.

Abb. 6: Strukturen der Energieforschung

                                                                 Programmatische Ausrichtung
                                                                  der Energieforschungspolitik
                                                                       BMWi federführend

             Koordination mit                                           Koordination mit                                     Koordination mit
              Bundesressorts                                         Wirtschaft, Wissenschaft                                 Bundesländern
                                                                         und Gesellschaft

          Koordinierungsplattform                                     Energiewende-Plattform                              Bund-Länder-Gespräch
          Energieforschungspolitik                                   Forschung und Innovation                            Energieforschungspolitik

                                            Internationale                                               Transparenz
                                             Kooperation

                                      EU, IEA, Mission Innovation,                               Informationssystem EnArgus
                                              NKS Energie                                       Bundesbericht Energieforschung

                                 Projektförderung                                                   Institutionelle Förderung
                             BMBF           BMWi       BMEL                                       BMWi                      BMBF
                            TRL 1-3        TRL 3-9    TRL 3-7                                    Forschungsbereich Energie der HGF
                                                     Biomasse                                      DLR                HGF (ohne DLR)
3. F
    okus: Technologie- und
   Innovationstransfer
18        3. F
              O K U S : T E C H N O LO G I E - U N D I N N O VAT I O N S T R A N S F E R

3.1 Reallabore der Energiewende

Nach wichtigen Fortschritten in vielen Bereichen tritt nun                      der Energiewende innehaben. Dazu zählen zunächst Sek-
die Energiewende in eine neue Phase ein. Während zunächst                       torkopplungs-Technologien wie Elektrolyse-Großanlagen
vor allem der Ausbau der erneuerbaren Energien und der                          mit Abwärmenutzung in Netzengpassgebieten, große ther-
Effizienztechnologien im Vordergrund stand, rücken nun                          mische Speicher zur CO2-freien, nachhaltigen Nutzung
verstärkt systemische Fragen in den Fokus. Energieerzeu-                        bestehender Energieinfrastrukturen, Technologien zur
gung und Verbrauch können nicht mehr losgelöst vonei-                           CO2-Nutzung oder die intelligente Vernetzung von Energie-
nander betrachtet werden, sondern müssen in einem ver-                          infrastruktur in klimaneutralen Stadtquartieren. Dabei soll
netzten Energiesystem zusammen gedacht werden. So sind                          das Förderformat der Reallabore dynamisch an die gesell-
etwa die Entwicklung intelligenter Energieinfrastrukturen,                      schaftlichen Entwicklungen vor Ort angepasst werden. In
ihre Vernetzung in Quartieren, die Sektorkopplung oder die                      Regionen, die von Strukturwandel und sinkenden Bevölke-
Digitalisierung Themen, die sich unter künstlichen Bedin-                       rungszahlen geprägt sind, unterscheiden sich die Heraus-
gungen im Laborraum nicht ausreichend erforschen lassen.                        forderungen von denen in wachsenden, hoch verdichte-
Die zunehmende Vernetzung des Energiesystems auf allen                          ten Großstädten. Die Reallabore der Energiewende sollen
Ebenen und die neue aktive Rolle, die vielen Akteuren im                        ganzheitliche Lösungen entwickeln, erproben und bekannt
Rahmen der Energiewende zukommt, erfordern eine Wei-                            machen. Reallabore sollen Querschnittsprojekte sein, deren
terentwicklung der bisherigen Forschungsförderstrategien.                       Zielstellungen die Menschen vor Ort verstehen und mit-
Neue Förderformate sollen dabei den Wandel von geför-                           tragen. So entsteht ein notwendiger Grundkonsens für den
derten Einzeltechnologien hin zu einer systemischen Aus-                        erfolgreichen Transfer aus der Forschung in die Anwendung.
richtung der Forschungsförderung signalisieren, die auch
die gesellschaftlichen Auswirkungen der Energiewende                            Grundlage für eine erfolgreiche Umsetzung dieser Lösun-
berücksichtigt. Aus diesem Grund sollen in Zukunft sowohl                       gen sind starke Partnerschaften von Unternehmen, die
innovative Technologien als auch integrale Energiekon-                          innovative Energietechnologien und Konzepte in den
zepte mit dem Ziel einer weitgehenden Dekarbonisierung                          Markt bringen wollen, aber auch lokale Akteure, die die
in zeitlich und räumlich begrenzten Experimentierräumen                         Herausforderungen in der Region oder im Quartier ken-
unter realen Bedingungen marktnah und im systemischen                           nen. Hinzu kommen wissenschaftliche Institutionen, die
Zusammenspiel erprobt werden. Mit dem neuen Energie-                            den Transfer von Forschungsergebnissen vorbereiten und
forschungsprogramm wird die Bundesregierung deshalb                             die Umsetzung des Reallabors wissenschaftlich begleiten.
Reallabore der Energiewende als neue Säule der Forschungs-                      Der Beteiligung kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU)
förderung etablieren. Diese werden nicht nur größer und                         sowie Startups kommt dabei eine wichtige Rolle zu.
thematisch umfassender als bisherige Demonstrationspro-
jekte ausgelegt. Sie eröffnen auch, wo sinnvoll, Wege zum                       Die Umsetzung der Reallabore als neue Säule der Energie-
„regulatorischen Lernen“. So können technologische und                          forschung wird schrittweise erfolgen. Weitere Maßnahmen,
regulatorische Erkenntnisse in der Praxis wechselwirken                         insbesondere in Bezug auf die Möglichkeit von Anpassun-
und systemische Optimierungspotenziale aufzeigen. Mög-                          gen der regulatorischen Rahmenbedingungen, werden Zug
lichkeiten für dafür notwendige legislative Maßnahmen wie                       um Zug unter Berücksichtigung der gewonnenen Erfah-
Experimentierklauseln in Gesetzen und Verordnungen oder                         rungen und der sich dynamisch entwickelnden Randbedin-
Ausnahmegenehmigungen werden in Anlehnung an das                                gungen erfolgen.
Forschungsgutachten „Potenziale und Anforderungen regu-
latorischer Experimentierräume (Reallabore)“ erarbeitet.                        Die Reallabore der Energiewende sind zwar ein neues För-
                                                                                derformat. Sie bauen jedoch teilweise auf Erfahrungen aus
Die Reallabore der Energiewende werden die für die deut-                        der Umsetzung bisheriger Förderinitiativen im Kontext der
sche Energiepolitik wesentlichen systemischen Herausfor-                        Energieforschung auf wie SINTEG, Solares Bauen/Energie­
derungen in klar umrissenen Großvorhaben exemplarisch                           effiziente Stadt und die auf die Grundlagenforschung aus-
angehen. Sie haben Pioniercharakter für die Transforma-                         gerichteten Kopernikus-Projekte. Die Kopernikus-Projekte
tion des Energiesystems und widmen sich Forschungs-                             werden parallel dazu weiterentwickelt und auf zentrale
fragestellungen, die eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung                      Lösungsoptionen für die Energiewende fokussiert.
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