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Neues aus der Energieforschung: Von jungen Hüpfern und gereiften Ideen
Früh übt sich, wer mal ein berühmter Forscher werden will: „Jugend forscht“ ist Deutschlands bekanntester Wissenschaftswettbewerb für Jugendliche. Jedes Jahr will die Stiftung Jugend forscht e.V. junge Menschen für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik begeistern und Talente in diesem Bereich fördern. 120 Wettbewerbe gibt es dafür bundesweit. Auch das BMWi zeichnet preisverdächtige junge Ideen aus und vergibt jedes Jahr innerhalb von Jugend forscht einen "Sonderpreis Energiewende" - im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms. 2021 ging der Sonderpreis an Mariella Benkenstein und Marit Kock: Die beiden 17-Jährigen von der Internatsstiftung Louisenlund in Schleswig-Holstein haben in den vergangenen zweieinhalb Jahren an einer kostengünstigeren, grünen Variante der sogenannten Redox-Flow-Batterie gearbeitet. Bei diesem Batterietyp wird der Strom in elektrisch leitenden Flüssigkeiten gespeichert, die sich in zwei separaten Tanks befinden. In den meisten Fällen wird eine Lösung des Schwermetalls Vanadium genutzt, dessen Preis stark schwankt und das giftig sein kann. Die beiden jungen Forscherinnen haben nun gezeigt, dass so eine Batterie auch mit gelöstem Kohlendioxid (CO₂) und Wasser funktionieren kann.
Weitere Reallabore der Energiewende gestartet
Mit den Reallaboren der Energiewende fördert das BMWi besonders weit ausgereifte Forschungsideen für die Energieversorgung der Zukunft. Acht solcher Reallabore sind inzwischen gestartet. Sie beschäftigen sich mit energieoptimierten Quartieren, Wasserstofftechnologien und dem Verknüpfen der Verbrauchssektoren Strom, Wärme und Verkehr. Zwei neue Reallabore sind im Mai 2021 hinzugekommen.
Im Reallabor „DELTA“ will ein Forschungsteam ein urbanes Energiesystem verbinden und energetisch optimieren. Der Hintergrund: Das Energiesystem von Städten spielt für das Erreichen der deutschen Klimaziele eine große Rolle, da Städte eine hohe Energiedichte und komplexe Energieströme haben. Das heißt: hier kann auch viel CO2 eingespart werden. Das Team von DELTA will CO2-Emissionen durch einen reduzierten Verbrauch, eine flexibilisierte Stromerzeugung und eine effizientere Nutzung von Industrie-Abwärme senken. Dazu werden ein Wohnquartier, ein Industriestandort sowie städtische Versorgungseinrichtungen und Betriebshöfe durch Leitungen und Speicher für Strom, Gas, Wärme und Wasserstoff verknüpft und die Energieflüsse mit digitaler Steuerung optimiert.
Im Reallabor der Energiewende „Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen – Installation, Betrieb, Monitoring und Systemeinbindung (GWP) binden Fachleute Wärmequellen an unterschiedlich strukturierten Standorten mittels Großwärmepumpen in Fernwärmenetze ein. Mit dem Projekt möchte das Forschungsteam erarbeiten, wie das effizienter und wirtschaftlicher geschehen kann. Sie wollen so dazu beizutragen, Treibhausgasemissionen in der Wärmeversorgung zu reduzieren. Zudem testen die Fachleute die praktische Umsetzbarkeit der Pumpen vor Ort. Der Hintergrund: Derzeit können Großwärmepumpen in Deutschland noch nicht ohne Förderung wirtschaftlich betrieben werden, und es fehlen ausreichende Erfahrungswerte für die bestmögliche Einbindung in das Energiesystem.
Ressourceneffizienz und Energiewende verbinden
Ein neuer Forschungsbereich im 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung ist das Thema "Ressourceneffizienz im Kontext der Energiewende". In diesem Forschungsgebiet widmen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dem gesamten Lebenszyklus von Technologien, Produkten und Materialien, deren Gewinnung energieintensiv ist oder die für die Energieversorgung gebraucht werden. Dabei geht es um umweltfreundliches Recycling und die Frage, wie aus einer geraden „Lebenslinie“ von Produkten ein Kreislauf entstehen kann. So könnten Energietechnologien nicht nur erneuerbar und CO2-freundlich, sondern auch nachhaltig gestaltet werden. Denn: eine Energiewende ohne Nachhaltigkeit, das ist wie Fußball ohne Tore. Im Juni ist mit SUMATRA nun das erste Forschungsprojekt in diesem Bereich gestartet.