Es werden neue Energietechnologien identifiziert, die einer schnellen Entwicklung bedürfen, um ihre langfristige Investitionsfähigkeit zu testen.
Ziel ist die Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Der Energiesektor steht als größter Verursacher mit seinem breiten Spektrum an Dekarbonisierungstechnologien im Mittelpunkt dieser Bemühungen.
Kerntechnologien wie Wind- und Solarenergie sind mittlerweile weit verbreitet, doch neue Technologien für saubere Energien werden kontinuierlich entwickelt und entstehen. Angesichts der Verpflichtungen zur Einhaltung des Pariser Klimaabkommens und des Drucks, diese Technologien auf den Markt zu bringen, stellt sich die Frage, welche dieser neuen Technologien den Fokus auf Forschung und Entwicklung 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 weltweit Vorteile bringen werden und die seiner Meinung nach so schnell wie möglich auf den Markt gebracht werden müssen.
Diese sind wie folgt.
Technologien zur Primärenergieversorgung
Schwimmende Photovoltaikanlagen sind keine neue Technologie, doch voll kommerzialisierte Technologien mit hohem Technologiereifegrad werden auf neue Weise kombiniert, so der Ausschuss. Ein Beispiel hierfür sind verankerte Flachbodenboote und Photovoltaikanlagen, einschließlich Paneelen, Getriebe und Wechselrichtern.
Es gibt zwei Möglichkeiten: das schwimmende Solarfeld ist eigenständig und wird als Hybrid an ein Wasserkraftwerk angebaut oder mit diesem nachgerüstet. Schwimmende Solaranlagen können auch mit geringen Zusatzkosten für eine Nachführung ausgelegt werden, erzielen aber bis zu 25 % zusätzlichen Energiegewinn.
Schwimmende Windkraftanlagen bieten das Potenzial, Windenergieressourcen in deutlich tieferen Gewässern zu nutzen als fest installierte Offshore-Windkraftanlagen, die typischerweise in 50 m oder weniger Wassertiefe und in küstennahen Regionen mit tiefem Meeresboden liegen. Die größte Herausforderung stellt das Verankerungssystem dar. Investitionen werden hauptsächlich in zwei Konstruktionsarten getätigt: tauchfähig oder am Meeresboden verankert, und beide haben Vor- und Nachteile.
Der Ausschuss gibt an, dass sich schwimmende Windkraftanlagen in unterschiedlichem technologischen Reifegrad befinden, wobei schwimmende Turbinen mit horizontaler Achse weiter fortgeschritten sind als Turbinen mit vertikaler Achse.
Grundlagentechnologien
Grüner Wasserstoff ist ein aktuelles Thema und bietet Einsatzmöglichkeiten zum Heizen, in der Industrie und als Kraftstoff. Die Art und Weise der Wasserstoffherstellung ist jedoch entscheidend für die Emissionsauswirkungen, so das TEC.
Die Kosten hängen von zwei Faktoren ab – dem Strom und, noch wichtiger, von den Elektrolyseuren, die durch Skaleneffekte getrieben werden sollten.
Es entstehen Batterien der nächsten Generation für die Speicherung hinter dem Zähler und im Versorgungsmaßstab, wie etwa Festkörper-Lithium-Metall-Batterien, die im Vergleich zur bestehenden Batterietechnologie erhebliche, nicht unerhebliche Verbesserungen hinsichtlich Energiedichte, Batterielebensdauer und Sicherheit bieten und gleichzeitig schnellere Ladezeiten ermöglichen, so der Ausschuss.
Wenn die Produktion erfolgreich skaliert werden kann, könnte ihr Einsatz insbesondere für den Automobilmarkt einen Wandel mit sich bringen, da er möglicherweise 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. Der größte Beitrag dürfte laut dem Ausschuss im Gebäude- und Leichtindustriebereich geleistet werden.
Thermische Energiesysteme für Privathaushalte könnten in kalten Regionen mit geringer Luftfeuchtigkeit, in denen Wärmepumpen weniger effektiv sind, große Auswirkungen haben. Ein weiterer wichtiger Bereich für künftige Forschung sind die „Kühlketten“ in Entwicklungs- und Schwellenländern.
Wärmepumpen sind eine etablierte Technologie, bei der es jedoch auch weiterhin Innovationen in Bereichen wie verbesserten Kühlmitteln, Kompressoren, Wärmetauschern und Steuerungssystemen gibt, um Leistungs- und Effizienzsteigerungen zu erzielen.
Studien zeigten übereinstimmend, dass Wärmepumpen, die mit treibhausgasarmem Strom betrieben werden, eine zentrale Strategie für den Heiz- und Kühlbedarf seien, so das Komitee.
Andere aufkommende Technologien
Zu den weiteren untersuchten Technologien gehören die Luft- und Raumfahrt sowie die Meereswellen-, Gezeiten- und Ozeanwärmeenergieumwandlungssysteme. Diese könnten für die Bemühungen einiger Länder oder Unterregionen von entscheidender Bedeutung sein, dürften aber, solange die technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen nicht überwunden sind, keinen Nutzen auf globaler Ebene bringen, so der Ausschuss.
Eine weitere interessante neue Technologie ist die Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung. Diese Technologie befindet sich gerade über die Demonstrationsphase hinaus in Richtung einer begrenzten kommerziellen Nutzung. Aufgrund der im Vergleich zu anderen Minderungsoptionen relativ hohen Kosten müsste die Einführung vor allem durch klimapolitische Initiativen vorangetrieben werden. Für eine breite Anwendung in der Praxis wäre möglicherweise eine Mischung verschiedener Brennstoffarten, CCS-Ansätze und Zielbranchen erforderlich.
– Von Jonathan Spencer Jones
Veröffentlichungszeit: 14. Januar 2022