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Energie - Ressourcen, Technologien, Systeme

Die Entwicklung eines nachhaltigen Energiesystems gehört zu den zentralen Herausforderungen der Gegenwart. Dabei gilt es unterschiedliche Ziele zu verfolgen und in Einklang zu bringen, von der Umwelt- und Klimaverträglichkeit über die Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit bis hin zur Zugangsgerechtigkeit.

Gesucht werden Lösungen, die sich durch technische Zuverlässigkeit, techno-ökonomische Effizienz, Umweltverträglichkeit und ein hohes Maß an gesellschaftlicher Akzeptanz auszeichnen. Bei der Einbindung innovativer Technologien in das Energiesystem müssen vielfältige Interdependenzen berücksichtigt werden: So lassen sich beispielsweise Erdgas und synthetisch erzeugte Gase wie Biogas, Wasserstoff und Synthesegas sowohl stofflich als auch energetisch nutzen.

Nachhaltigkeit durch konstruktive zukunftsorientierte Technikbewertung

Vor diesem Hintergrund führen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungsbereichs Energie für in Entwicklung befindliche, ggf. konkurrierende, Energietechnologien Systemanalysen und wissenschaftlich basierte Bewertungen durch. Diese sollen als „konstruktive Technikbewertung“ (Constructive TA, CTA) Orientierung für die Weiterentwicklung von Technologien in Richtung mehr Nachhaltigkeit geben. Die Arbeiten werden dazu stets in Kooperation mit technischen F&E-Partnern durchgeführt. Im Fokus der Analysen stehen die umweltbezogenen, ökonomischen, sozialen und räumlichen Implikationen der jeweiligen Technologien. Die Untersuchungen umfassen typischerweise den gesamten Lebensweg, beginnend mit der Bereitstellung von Primärenergieträgern und Rohstoffen über Konversionstechnologien bis hin zur Nutzung der Endprodukte.

Umgang mit Unsicherheiten und Risiken

Die Entwicklung von Technologien ist per se ebenso zukunftsgerichtet wie die Transformation des gesamten Energiesystems. Sie findet deshalb immer unter unsicheren oder gänzlich unbekannten Randbedingungen statt. Hierbei spielt die Gesellschaft eine wichtige Rolle. So sind beispielsweise die zukünftigen Regelungen hinsichtlich des Betriebs von Windkraftanlagen nur bedingt bekannt. Ein weiteres Ziel der Forschung im Forschungsbereich ist es daher, die Relevanz und die Wirkungen der bestehenden Unsicherheiten und der damit verbundenen Risiken im Kontext der Energietransformation zu analysieren.

Vielfalt methodischer Ansätze

Die Analysen der untersuchten Technologien erfolgen vorwiegend lebenswegorientiert und berücksichtigen unterschiedliche Indikatoren, um den komplexen Implikationen innovativer Technologien gerecht zu werden. Der Forschungsbereich nutzt hierzu prozessbasierte Methoden, wie zum Beispiel das umweltbezogene Life Cycle Assessment (LCA) oder das techno-ökonomisch orientierte Life Cycle Costing (LCC), aber auch integrierende Erweiterungen dieser, wie zum Beispiel die lebenswegbasierte Nachhaltigkeitsbewertung (Life Cycle Sustainability Assessment, LCSA). Je nach Fragestellung kommen auch weitere Methoden, wie zum Beispiel der Materialflussansatz (MFA), zum Einsatz. Alle Methoden werden vom Forschungsbereich problemorientiert adaptiert und vielfach weiterentwickelt.

Für die Analysen der Transformation des Energiesystems werden primär Ansätze aus dem Bereich der Zukunftsforschung genutzt und weiterentwickelt. Ziel ist es dabei, zukünftige Entwicklungen methodenbasiert hinsichtlich möglichen, wahrscheinlichen und wünschbaren „Energiezukünften“ untersuchbar zu machen. Dabei nutzen die Forschenden unterschiedlichste Methoden, wie Trendextrapolation, Computersimulationen, Delphi-Verfahren sowie (quantitative) Befragungen, Szenarien und Roadmaps oder auch Experteninterviews. Hinzu kommt die Anwendung und Weiterentwicklung der Cross-Impact Bilanzanalyse (CIB).

Die Forschungsschwerpunkte im Forschungsbereich Energie sind:

  • Biomasse zur energetischen und stofflichen Nutzung
  • Innovative Verfahrenstechnik: Effizienztechnologien – Power to X – Wasserstoff
  • Regionales Energie- und Stoffstrommanagement
  • Energiezukünfte