Es werden neue Energietechnologien identifiziert, die einer raschen Entwicklung bedürfen, um ihre langfristige Investitionsrentabilität zu testen.
Ziel ist die Reduzierung der Treibhausgasemissionen, und der Energiesektor als größter Verursacher steht im Mittelpunkt der Bemühungen, wobei ihm eine breite Palette von Dekarbonisierungstechnologien zur Verfügung steht.
Kerntechnologien wie Wind- und Solarenergie sind mittlerweile weit verbreitet, doch neue saubere Energietechnologien werden ständig entwickelt und entstehen. Angesichts der Verpflichtungen zur Einhaltung des Pariser Abkommens und des Drucks, diese Technologien schnellstmöglich einzuführen, stellt sich die Frage, welche dieser neuen Technologien den Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt benötigen, um ihr langfristiges Investitionspotenzial zu ermitteln.
Vor diesem Hintergrund hat der Technologie-Exekutivausschuss des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC) sechs neue Technologien identifiziert, die voraussichtlich Vorteile auf globaler Ebene bieten werden und die nach seiner Aussage so schnell wie möglich auf den Markt gebracht werden müssen.
Dies sind folgende:
Primärenergieversorgungstechnologien
Schwimmende Photovoltaik ist keine neue Technologie, aber bereits marktreife Technologien werden auf neue Weise kombiniert, so der Ausschuss. Ein Beispiel dafür sind verankerte Flachbodenboote mit Photovoltaikanlagen, bestehend aus Paneelen, Übertragungsleitungen und Wechselrichtern.
Es lassen sich zwei Arten von Einsatzmöglichkeiten unterscheiden: zum einen der Betrieb einer autarken schwimmenden Solaranlage und zum anderen die Nachrüstung bzw. der Neubau einer solchen Anlage als Hybrid. Schwimmende Solaranlagen können zudem mit geringem Mehraufwand und bis zu 25 % höherer Energieausbeute nachgeführt werden.
Schwimmende Windkraftanlagen bieten das Potenzial, Windenergieressourcen in deutlich tieferen Gewässern als fest installierte Offshore-Windkraftanlagen zu nutzen, die typischerweise in Wassertiefen von 50 Metern oder weniger stehen, sowie in Regionen mit küstennahen Tiefseeböden. Die größte Herausforderung stellt das Verankerungssystem dar. Hierbei werden hauptsächlich zwei Konstruktionsarten gefördert: entweder tauchfähige oder am Meeresboden verankerte Anlagen, die jeweils Vor- und Nachteile aufweisen.
Der Ausschuss erklärt, dass sich die Konstruktionen schwimmender Windkraftanlagen auf unterschiedlichen technologischen Reifegraden befinden, wobei schwimmende Horizontalachsenturbinen weiter entwickelt sind als Vertikalachsenturbinen.
Ermöglichende Technologien
Grüner Wasserstoff ist derzeit in aller Munde und bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten zum Heizen, in der Industrie und als Kraftstoff. Wie der Wasserstoff hergestellt wird, ist jedoch entscheidend für seine Emissionsbilanz, so das TEC.
Die Kosten hängen von zwei Faktoren ab – dem Strom und, noch wichtiger, den Elektrolyseuren, wobei Skaleneffekte eine entscheidende Rolle spielen sollten.
Laut dem Ausschuss entstehen Batterien der nächsten Generation für die Speicherung hinter dem Zähler und im Versorgungsmaßstab, wie zum Beispiel Festkörper-Lithium-Metall-Batterien, die große, nicht nur geringfügige Verbesserungen gegenüber der bestehenden Batterietechnologie in Bezug auf Energiedichte, Batterielebensdauer und Sicherheit bieten und gleichzeitig schnellere Ladezeiten ermöglichen.
Wenn die Produktion erfolgreich skaliert werden kann, könnte ihr Einsatz einen tiefgreifenden Wandel bewirken, insbesondere für den Automobilmarkt, da er potenziell die Entwicklung von Elektrofahrzeugen mit Batterien ermöglicht, deren Lebensdauer und Reichweite mit denen heutiger herkömmlicher Fahrzeuge vergleichbar sind.
Die Speicherung thermischer Energie zum Heizen oder Kühlen kann mit vielen verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten und Kosten erfolgen, wobei der größte Beitrag voraussichtlich im Bereich der Gebäude und der Leichtindustrie zu finden sein wird, so der Ausschuss.
Thermische Energiesysteme für Wohngebäude könnten in kalten, trockenen Regionen, in denen Wärmepumpen weniger effektiv sind, eine sehr große Wirkung entfalten. Ein weiterer wichtiger Bereich für zukünftige Forschung sind die Kühlketten in Entwicklungs- und Schwellenländern.
Wärmepumpen sind eine etablierte Technologie, bei der aber auch weiterhin Innovationen in Bereichen wie verbesserten Kältemitteln, Kompressoren, Wärmetauschern und Steuerungssystemen erzielt werden, um Leistungs- und Effizienzsteigerungen zu erreichen.
Studien belegen übereinstimmend, dass Wärmepumpen, die mit Strom aus emissionsarmem Erdgas betrieben werden, eine zentrale Strategie zur Deckung des Heiz- und Kühlbedarfs darstellen, so das Komitee.
Andere neue Technologien
Weitere geprüfte Technologien sind Windkraft aus der Luft sowie Systeme zur Umwandlung von Meereswellen-, Gezeiten- und Meereswärmeenergie. Diese könnten für die Bemühungen einiger Länder oder Teilregionen von entscheidender Bedeutung sein, doch solange die technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen nicht bewältigt sind, ist es unwahrscheinlich, dass sie auf globaler Ebene Vorteile bringen, so der Ausschuss.
Eine weitere vielversprechende Zukunftstechnologie ist Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS), die sich gerade erst von der Demonstrationsphase in Richtung eines begrenzten kommerziellen Einsatzes entwickelt. Aufgrund der im Vergleich zu anderen Klimaschutzoptionen relativ hohen Kosten müsste die Verbreitung hauptsächlich durch klimapolitische Initiativen vorangetrieben werden. Ein flächendeckender Einsatz in der Praxis könnte dabei eine Mischung verschiedener Brennstoffarten, CCS-Verfahren und Zielbranchen umfassen.
—Von Jonathan Spencer Jones
Veröffentlichungsdatum: 14. Januar 2022