Artikel - Energieforschung

40 Jahre Energieforschung: Forschen für die Energiewende

Einleitung

Nahaufnahme einer Forscherin und eines Forschers symbolisiert 40 Jahre Energieforschungsprogramm – Quo Vadis?

© iStock.com/YinYang

Im Jahr 1977 startete das erste Energieforschungsprogramm der Bundesregierung. Damit wurde die Erforschung nichtnuklearer Energietechnologien erstmals auf eine programmatische Basis gestellt. Seitdem werden die Erforschung und Entwicklung innovativer Energietechnologien kontinuierlich unterstützt. Dabei werden einerseits konkrete, zeitlich begrenzte Projekte und andererseits große Forschungsgemeinschaften über längere Zeiträume gefördert. Im September 2018 wurde das 7. Energieforschungsprogramm verabschiedet.

Ziele der Energieforschungspolitik

Die Energieforschung ist ein strategisches Element einer klugen, zukunftssichernden Energiepolitik. Sie soll dazu beitragen, die energiewirtschaftlichen und klimapolitischen Ziele der Bundesregierung zu erfüllen. Bis zum Jahr 2050 soll der Primärenergieverbrauch gegenüber 2008 halbiert, der Anteil erneuerbarer Energien auf 60 Prozent am Bruttoendenergieverbrauch ausgebaut und ein nahezu klimaneutraler Gebäudebestand erreicht werden.

Zugleich will die Bundesregierung deutsche Unternehmen dabei unterstützen, ihre führende Position auf dem Gebiet moderner Energietechnologien auszubauen. Klimaschutz und CO2-Emissionen enden nicht an Staatengrenzen. Neue Energietechnologien werden nicht nur in Deutschland eingesetzt. In zunehmendem Umfang werden diese auch weltweit genutzt. Wer hier die Nase vorn hat – und die deutschen Unternehmen und Forschungseinrichtungen besetzen in vielen Energietechnologien eine sehr gute Ausgangsposition – hat einen echten Wettbewerbsvorteil auch auf den internationalen Märkten. Damit werden Wachstum und Beschäftigung in Deutschland gesichert. Zugleich leistet Deutschland so einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der internationalen Klimaschutzpolitik.

Da der Erfolg technologischer Entwicklungen sowie die Entdeckung völlig neuer Technologien nicht vorhergesagt werden können, bekennt sich die Bundesregierung ausdrücklich zu einer technologieoffenen Energiepolitik.

Ein Beispiel für die Erfolge der Energieforschungsförderung ist die Photovoltaik. In Photovoltaikanlagen wandeln Solarzellen die Sonnenstrahlen direkt in Strom um. Die Erzeugung von Solarstrom war vor einigen Jahren noch eine der teuersten erneuerbaren Energien. Aufgrund der technologischen Entwicklung und der damit verbundenen Kostensenkungen gehören neue Photovoltaikanlagen heute zu den günstigsten Erneuerbare-Energien-Technologien. Und die technologische Entwicklung ist hier noch lange nicht abgeschlossen, sodass weitere Kostensenkungen zu erwarten sind. Ohne die Erfolge bei Forschung und Entwicklung und deren praktische Umsetzung wäre eine solche Kostensenkung nicht möglich gewesen. Gleichzeitig konnten die technologischen Eigenschaften, wie Wirkungsgrad, Lebensdauer sowie effiziente und zuverlässige Fertigungstechniken massiv verbessert werden.

Der Erfolg des Energieforschungsprogramms zeigt sich eindrucksvoll auch in der Entkopplung des Bruttoinlandsprodukts vom Energieverbrauch. Nach traditionellen Vorstellungen steigt mit dem wirtschaftlichen Wachstum der Energieeinsatz in gleichem Maße. Dieser Zusammenhang lässt sich vor allem durch Ländervergleiche gut illustrieren. Staaten mit einem hohen Bruttoinlandsprodukt pro Kopf, wie etwa USA und Kanada, haben auch einen hohen Energieverbrauch pro Kopf. Staaten, die nur ein vergleichsweise geringes Bruttoinlandsprodukt pro Kopf erwirtschaften, wie etwa Brasilien oder China, haben einen vergleichsweise geringen Energieverbrauch pro Kopf. Dass auch andere Wege möglich sind, belegt Deutschland. In den Fünfziger-, Sechziger- und Siebzigerjahren des vorigen Jahrhunderts fügten sich die energiewirtschaftlichen Trends in Deutschland noch gut in die traditionelle Linie ein. Nach der Wiedervereinigung wurde ein grundlegend neues Muster sichtbar. Das Bruttoinlandsprodukt pro Kopf stieg in Deutschland von 1990 bis 2010 um fast 30 Prozent, ohne dass ein höherer Energieeinsatz notwendig war. Dieser Trend zu mehr Energieeffizienz soll fortgesetzt und beschleunigt werden.

Wirtschaftliche Entwicklung und Energieverbrauch in ausgewählten Ländern 2008 und der energiewirtschaftliche Kurs Deutschlands von 1950 bis 2050 Bild vergrößern

Wirtschaftliche Entwicklung und Energieverbrauch in ausgewählten Ländern 2008 und der energiewirtschaftliche Kurs Deutschlands von 1950 bis 2050

© BMWi

Energieforschung mit Tradition und Zukunft

Unter Federführung des Bundesministeriums für Forschung und Technologie startete 1977 das 1. Energieforschungsprogramm „Energieforschung und Energietechnologien“ der Bundesregierung.

Es stellte eine politische Trendwende dar: Bis dahin war die Förderpolitik des Bundes vor allem auf die Sicherung der Energieversorgung ausgerichtet. Mit dem ersten Programm verfügte die Bundesrepublik Deutschland nun erstmals über ein umfassendes Forschungsförderprogramm, das neben der Energieversorgung auch die Energieeffizienz zu politischer Leitlinie erhob. Neue Energietechnologien sollten bereits von Beginn an vor dem Hintergrund einer hohen Umweltverträglichkeit entwickelt werden. Die „neuen Energiequellen“ Sonnenenergie, Windenergie, Geothermie und Meeresenergie wurden genannt, bildeten zunächst jedoch nur einen Nebenaspekt.

Dem 1. Energieforschungsprogramm voraus ging das Rahmenprogramm Energieforschung von 1974 bis 1977. Ziel war es, die Importabhängigkeit Deutschlands im Energiebereich zu senken, Energieverluste zu vermindern und ein vielfältiges Energieangebot zu sichern. Der Fokus lag auf der Kohleforschung und der Substitution von Erdöl und Erdgas. Hintergrund dieses Programms war die erste Ölpreiskrise. Mit dem Rahmenprogramm Energieforschung gab Deutschland zugleich den Startschuss für groß angelegte, umfassende Energieforschungsprogramme in allen OECD-Staaten (Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung, kurz: OECD), die sich 1974/75 zur Internationalen Energieagentur (IEA) zusammenschlossen.

Flexibel reagieren dank Projektförderung

Ein wichtiges Element der Energieforschungspolitik ist die Projektförderung. Die damit unterstützten Forschungsvorhaben sind zeitlich befristet sowie inhaltlich klar definiert und werden in Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Universitäten durchgeführt. Durch die begrenzten Projektlaufzeiten ist es möglich, die Schwerpunktsetzung regelmäßig an neue Erkenntnisse anzupassen. Wichtig für den Erfolg der Energieforschung ist zudem der Transfer der Forschungsergebnisse in marktfähige Anwendungen. So hat sich das Verständnis von staatlicher Forschungsförderung in den vergangenen Jahrzehnten geändert. Der Staat fördert heute auch viele Forschungsarbeiten von Unternehmen, um Innovationsanreize zu setzen und Entwicklungszeiten zu beschleunigen.

Die Fördermittel, die der Bund für die Erforschung und Weiterentwicklung von Energietechnologien und Energieeffizienz bereitstellt, steigen dabei stetig an. So haben die am Energieforschungsprogramm beteiligten Ministerien 2017 rund 800 Millionen Euro für die Projektförderung in der nichtnuklearen Energieforschung bereitgestellt. Zum Vergleich: Im Jahr 1977 betrug das Jahresbudget im Bundeshaushalt für die nichtnukleare Energieforschung 134 Millionen Euro. Insgesamt wurden von 1977 bis 2017 rund 17.300 Projekte mit insgesamt rund zwölf Milliarden Euro gefördert.

7. Energieforschungsprogramm im September 2018 verabschiedet

Mit dem 7. Energieforschungsprogramm „Innovationen für die Energiewende“ stellt die Bundesregierung für Projekte von Partnern aus Forschung, Industrie und Gesellschaft insgesamt rund sieben Milliarden Euro bereit. Das sind gut 60 Prozent mehr Fördermittel als im vorhergehenden 6. Energieforschungsprogramm der Jahre 2013 bis 2017. Das Programm ist Ergebnis eines umfangreichen Konsultationsprozesses, an dem sich Akteure aus Verbänden und Unternehmen, Forschungs- und Wissenschaftsorganisationen, Mitglieder der Forschungsnetzwerke Energie und Vertreter der Bundesländer beteiligt haben. Ein wichtiger Meilenstein des Beteiligungsverfahrens war die Veranstaltung mit Festakt zu 40 Jahren Energieforschungsprogramm der Bundesregierung und Fachkonferenz zur Zukunft der Energieforschung in Deutschland am 2. Mai 2017 in Berlin. Auf dieser Veranstaltung wurden Zwischenergebnisse des Beteiligungsprozesses vorgestellt und diskutiert.

Als strategisches Element der Energiepolitik ist das 7. Energieforschungsprogramm an der Energiewende ausgerichtet und adressiert mit einem ganzheitlichen Ansatz zur Förderpolitik aus einem Guss aktuelle und sich abzeichnende Herausforderungen. Das Forschungsspektrum der Projektförderung wird von den bisher einzeltechnologiezentrierten zu systemischen und systemübergreifenden Fragestellungen der Energiewende erweitert. Weiter etabliert die Bundesregierung Reallabore der Energiewende als neue Säule der Forschungsförderung. In den zeitlich und räumlich begrenzten Experimentierräumen sollen sowohl innovative Technologien als auch integrale Energiekonzepte unter realen Bedingungen marktnah und im systemischen Zusammenspiel erprobt werden. Dabei werden Reallabore nicht nur thematisch umfassender als bisherige Demonstrationsprojekte ausgelegt, sondern eröffnen zudem Möglichkeiten zum regulatorischen Lernen. In Reallaboren sollen auch neue Geschäftsmodelle im systemischen Zusammenwirken getestet werden.

Die Forschungsförderung nimmt den im jeweiligen Vorhaben angestrebten Reifegrad einer Technologie in den Blick: Erstmals ist das Energieforschungsprogramm damit nicht mehr nach zuständigen Ministerien strukturiert, sondern adressiert in einem ressortübergreifenden Ansatz den sogenannten „Technology Readiness Level“ (TRL) und deckt den gesamten Innovationszyklus ab – angefangen von ersten Grundlagenuntersuchungen über die Technologieentwicklung bis hin zur Markteinführung. Während das Bundesministerium für Bildung und Forschung Fördermaßnahmen in allen Bereichen der Grundlagenforschung umsetzt (TRL 1-3), fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie anwendungsnahe Forschung (TRL 3-7) und Reallabore entlang der gesamten Energiekette (TRL 7-9). Für die anwendungsnahe Biomasseforschung (TRL 3-7) ist das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft zuständig. Die TRL-Systematik ist international anerkannt und wird auch im aktuellen EU-Rahmenprogramm Horizon 2020 berücksichtigt.

Zukunftstrends der Energieforschung

Mit dem neuen Forschungsprogramm rücken auch Start-ups als Impulsgeber der Energiewende mehr in den Mittelpunkt. Junge, kreative Kleinunternehmen beleben zunehmend den Energiemarkt, tragen zur Entwicklung neuartiger technologischer Lösungen bei, erschließen mit innovativen Produkten, Dienstleistungen und Geschäftsmodellen neue Bereiche. Sie agieren oft in technologieübergreifenden Forschungsfeldern wie der Digitalisierung oder der Sektorkopplung, die in den kommenden Jahren die Entwicklung im Energiesektor als Ganzes entscheidend bestimmen werden: „Efficiency First“ beziehungsweise das effiziente Nutzen von Energie ist dabei ein zentrales Leitmotiv deutscher Energiepolitik. Digitalisierung und Sektorkopplung bieten für nahezu alle Prozesse wie Fertigung, Bau, Betrieb oder Netzführung große Potenziale zur Einsparung und effizienten Nutzung der eingesetzten Ressourcen. Diese Möglichkeiten sollen in Zukunft vorteilhaft durch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit genutzt werden.

Die Forschungsförderung ist technologieoffen, folgt einem ganzheitlichen Ansatz entlang der gesamten Kette von der Grundlagenforschung über die anwendungsnahe Forschung bis zur Markteinführung. Thematisch übergreifende und systemorientierte Forschungsansätze werden durch ressort- und programmübergreifende Forschungsinitiativen, wie etwa Energiespeicher, Zukunftsfähige Stromnetze und Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt sowie Energiewende im Verkehr: Sektorkopplung durch die Nutzung strombasierter Kraftstoffe, weiter ausgebaut.

Flexibel reagieren dank Projektförderung

Ein wichtiges Element der Energieforschungspolitik der letzten 40 Jahre ist die Projektförderung. Die damit unterstützten Forschungsvorhaben sind zeitlich befristet sowie inhaltlich klar definiert und werden in Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Universitäten durchgeführt. Durch die begrenzten Projektlaufzeiten ist es möglich, die Schwerpunktsetzung regelmäßig an neue Erkenntnisse anzupassen. Wichtig für den Erfolg der Energieforschung ist zudem der Transfer der Forschungsergebnisse in marktfähige Anwendungen. So hat sich das Verständnis von staatlicher Forschungsförderung in den vergangenen Jahrzehnten geändert. Der Staat fördert heute auch viele Forschungsarbeiten von Unternehmen, um Innovationsanreize zu setzen und Entwicklungszeiten zu beschleunigen.

Die Fördermittel, die der Bund für die Erforschung und Weiterentwicklung von Energietechnologien und Energieeffizienz bereitstellt, steigen dabei stetig an. So haben die am Energieforschungsprogramm beteiligten Ministerien 2016 rund 656 Millionen Euro für die Projektförderung in der nichtnuklearen Energieforschung bereitgestellt. Zum Vergleich: Im Jahr 1977 betrug das Jahresbudget im Bundeshaushalt für die nichtnukleare Energieforschung 134 Millionen Euro. Insgesamt wurden in den vergangenen 40 Jahren rund 17.300 Projekte mit insgesamt rund zwölf Milliarden Euro gefördert.

Vorbereitungen für ein neues Energieforschungsprogramm

Das BMWi ist federführendes Ministerium auch bei der Vorbereitung des 7. Energieforschungsprogramms. Der Dialog mit Industrie, Wissenschaft und Politik ist dabei besonders wichtig. Daher wurde im Herbst 2016 ein breiter Beteiligungsprozess gestartet, bei dem auch die Forschungsnetzwerke Energie des BMWi eine wichtige Rolle spielen. Durch die aktive Mitarbeit in diesen offenen Experten-Netzwerken konnten sich Vertreterinnen und Vertreter aus Industrie und Wissenschaft erstmals direkt in die Weiterentwicklung des Energieforschungsprogramms einbringen. Die Forschungsnetzwerke Energie wurden seit 2014 in wichtigen Themenbereichen der Energieforschung gegründet. Neben der Förderung von Partizipation und Transparenz soll der Ergebnistransfer beschleunigt und die Qualität der Forschungsergebnisse gesichert werden. Die Ergebnisse der Netzwerkarbeit gehen in die strategischen Überlegungen des BMWi zur Weiterentwicklung der Energieforschungspolitik ein. In den Forschungsnetzwerken konnten bis Jahresende 2017 Positionspapiere und Expertenempfehlungen zum Forschungsbedarf erarbeitet werden, die in das neue Energieforschungsprogramm einfließen. Um spezifische regionale Besonderheiten berücksichtigen zu können, wurden zudem die Bundesländer eng in den Beteiligungsprozess eingebunden.Um das wertvolle Feedback der Forschenden zu berücksichtigen, wurde im April 2017 eine Online-Umfrage innerhalb der über 2.000 Mitglieder starken Forschungsnetzwerke Energie durchgeführt.

Ein wichtiger Meilenstein des Beteiligungsverfahrens war die Veranstaltung mit Festakt zu 40 Jahren Energieforschungsprogramm der Bundesregierung und Fachkonferenz zur Zukunft der Energieforschung in Deutschland am 2. Mai 2017 in Berlin. Auf dieser Veranstaltung wurden Zwischenergebnisse des Beteiligungsprozesses vorgestellt und diskutiert.

Der Konsultationsprozess wurde zudem durch das strategische Leitprojekt „Trends und Perspektiven der Energieforschung“ wissenschaftlich begleitet. Innerhalb des Leitprojekts fanden unter anderem verschiedene Experten-Workshops mit Vertreterinnen und Vertretern aus Unternehmen und Verbänden statt. Am 25. Juli 2018 wurde der Ergebnisbericht „Technologien für die Energiewende“ (PDF: 4,9MB) an Thomas Bareiß, Parlamentarischer Staatssekretär beim Bundesminister für Wirtschaft und Energie, übergeben. Der Ergebnisbericht dient als wissenschaftliche Grundlage für das 7. Energieforschungsprogramm, das die Bundesregierung im Herbst 2018 im Kabinett verabschieden will.

Zukunftstrends der Energieforschung

Die Entwicklung des Energiesektors wird in den kommenden Jahren durch drei wesentliche Trends bestimmt: die Dekarbonisierung, die anhaltende Entwicklung zur Dezentralisierung und die Digitalisierung. Wichtiger Fokus des neuen Energieforschungsprogramms liegt daher auf der Optimierung des aus verschiedenen Energietechnologien bestehenden Gesamtsystems der Energieversorgung und der intelligenten Sektorkopplung.

Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz zur Förderung der gesamten Kette von der Grundlagenforschung über die anwendungsnahe Forschung bis zur Markteinführung verfolgt. So sollen thematisch übergreifende und systemorientierte Forschungsansätze z. B. durch ressort- und programmübergreifende Forschungsinitiativen weiter ausgebaut werden. In der Vergangenheit wurden solche Initiativen bereits in folgenden Themenbereichen ins Leben gerufen: „Energiespeicher“, „Zukunftsfähige Stromnetze“ und „Solares Bauen / Energieeffiziente Stadt“ sowie „Energiewende im Verkehr: Sektorkopplung durch die Nutzung strombasierter Kraftstoffe“.

Zudem sollen die Voraussetzungen für den Transfer der Forschungsergebnisse in die kommerzielle Anwendung verbessert und Start-ups sowie KMU besser in die Forschungsförderung integriert werden.

Publikationen

Weiterführende Informationen

  • 19.09.2018 - Gemeinsame Pressemitteilung - Energieforschung

    „Innovationen für die Energiewende“: Bundesregierung beschließt 7. Energieforschungsprogramm

    Öffnet Einzelsicht
  • 25.07.2018 - Pressemitteilung - Energieforschung

    Staatssekretär Bareiß: „Energieforschung wichtiges strategisches Element für langfristigen Erfolg der Energiewende“

    Öffnet Einzelsicht
  • Infografik - Energieforschung

    Infografik: Wirtschaftliche Entwicklung und Energieverbrauch in ausgewählten Ländern sowie der energiewirtschaftliche Kurs Deutschlands

    Öffnet Einzelsicht
  • Artikel - Energieforschung

    7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung

    Öffnet Einzelsicht