Arbeitstreffen Energietechnologien 2050 - Schwerpunkte für Forschung und Entwicklung

1. Arbeitstreffen • Energietechnologien 2050 - Schwerpunkte für • Forschung und Entwicklung • Frankfurt, den 18.09.2008

2. Agenda • 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle)  • 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI) • 10:55-11:55 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI) • 11:55-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP) • 12:30-13.15 Mittagspause • 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI) • 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR) • 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht) • 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE) • 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT) • 15:15-15:30 Pause • 15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops • 16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

3. Agenda • 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle)  • 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI) • 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI) • 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP) • 12:30-13.15 Mittagspause • 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI) • 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR) • 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht) • 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE) • 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT) • 15:15-15:30 Pause • 15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops • 16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

4. Agenda • 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle)  • 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI) • 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI) • 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP) • 12:30-13.15 Mittagspause • 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI) • 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR) • 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht) • 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE) • 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT) • 15:15-15:30 Pause • 15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops • 16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

5. Projektstand, Vertragliches • Zuwendungsbescheide sind eingegangen • Kooperationsvertrag (erste Version entwickelt, an Partner verschickt und erstes Feedback) • Unteraufträge • Zeitplanung

6. Kooperationsvertrag • Bisherige inhaltliche Anmerkungen: • DLR: Vielleicht ist es möglich, dass wir bei 4.2 2. „signifikanter Abzug“ in „angemessener Abzug“ ändern können? • RWE: ggf Erwähnung der NICHT-finanziellen Beteiligung der Industriepartner • Bisherige Zeitplanung: Abschluss bis 23.09

7. Vorschlag Zeitplan Projekt – Wesentliche Arbeitsschritte August September November Januar März Mai • - Die vier Technologie-felder werden bearbeitet (erste Version für Workshops) September – November • Workshop-vorbereitung • - ISI legt Methodik in Konsens fest • IIP legt Schlussfolgerungen aus Szenarien fest (Szenarienwelten, Kriterien) • - Technologieauswahl (Institute, Industrie) Dezember bis Februar Workshops - Die vier Technologie-felder werden bearbeitet (finale Version) März - Mai - Dokumentation Endbericht - Konferenzvor-bereitung • Mai/Juni • Konferenz • Ergebnis-verbreitung - Dokumentation Szenarien und Methodik

8. Agenda • 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle)  • 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI) • 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI) • 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP) • 12:30-13.15 Mittagspause • 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI) • 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR) • 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht) • 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE) • 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT) • 15:15-15:30 Pause • 15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops • 16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

9. Einleitung

10. Projektzielsetzung • Projektziel ist die Identifikation von neuen Forschungsthemen für das BMWi. Dabei sind • neue Technologiefelder oder Querschnittsthemen sowie • die F&E-Schwerpunkte innerhalb der einzelnen Technologiefelder und Querschnittsthemen zu identifizieren.

11. Projektzielsetzung Festlegung neuer F&E-Themen in der Breite und Tiefe ? • Moderne Kraftwerkstechnologie • Effizienzsteigerung der Kraftwerke • Erhöhung der Betriebsflexibilität • Technologien zur CO2 Abtrennung in Prozessen • Membrantechnologien • Hybridkraftwerk • Kraft-Wärme-Kopplung, Fernwärme • Effiziente Stromnutzung und Speicher • Brennstoffzellen und Wasserstoff als Sekundärenergieträger und Energiespeicher • Technologien und Verfahren für energieoptimiertes Bauen • Rationelle Energieverwendung in Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (Energieeinsparungen) • Photovoltaik und Windenergie im Offshorebereich • Technologien zur energetischen Nutzung der Biomasse ?

12. Begriffsfestlegung

13. Auswahl von F&E-Themen • Definition von F&E-Schwerpunkten i.d.R. aufbauend auf Technologien • Bewertung und Auswahl von relevanten Forschungsthemen i.d.R. auf der Ebene der Technologiefelder

14. Methodik: Identifikation und Bewertung neuer Forschungsfelderfür die Energieforschung des BMWi (Breitenanalyse) • Methodische Ansatz: Identifikation von Forschungsfeldern: • Auswertung bestehender nationaler Forschungsprogramme - Auswertung von Foresight-Projekten - Auswertung von Expertenwissen - Know-How im Projektteam - Publikationen - Veranstaltung von Workshops Bewertung von Technologiefeldern: • Szenarienauswertung • Multikriterielle Bewertung

15. Methodik: Identifikation von F&E-Themenin den Forschungsfeldern (Tiefenanalyse) • Technikdetailanalyse Veranstaltung von Workshops

16. Vorgehensweise

17. Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern • Definition des Technologiefeldes • Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes • Beschreibung der Bottlenecks • Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials • Technologiebewertung • Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

18. Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern • Definition des Technologiefeldes • Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes • Beschreibung der Bottlenecks • Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials • Technologiebewertung • Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

19. 1. Definition des Technologiefeldes(Beispiel Solarthermie)

20. Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern • Definition des Technologiefeldes • Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes • Beschreibung der Bottlenecks • Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials • Technologiebewertung • Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

21. 2. Aktueller Entwicklungsstand und künftiger Entwicklungsbedarfes (Beispiel Solarthermie) • Aktueller Entwicklungsstand • Aktuelle Forschungs-schwerpunkte • Zukünftiger Entwicklungsbedarf

22. Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern • Definition des Technologiefeldes • Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes • Beschreibung der Bottlenecks • Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials • Technologiebewertung • Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

23. 3. Beschreibung der Bottlenecks

24. Beispiel: techno-ökonomische Parameter zur Charakterisierungder Bottlenecks für Solarthermie

25. Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern • Definition des Technologiefeldes • Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes • Beschreibung der Bottlenecks • Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials • Technologiebewertung • Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

26. 4. Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials • Abschätzung einer realisierbaren Marktpenetration • unter optimistischen Rahmenbedingungen(d.h. keine regulatorischen oder politischen Hemmnisse) • unter Einbezug eines realisierbaren Marktwachstums, z.B. • Wachstumsraten über 20 % je Jahr nach einer Einführungsphase werden kaum beobachtet (Hemmnisse wie Fabrikaufbau, Personalausbildung, Kapitalverfügbarkeit) • Substitution von bestehenden Technologien im Rahmen von Innovationszyklen (z.B. Hausrenovationszyklen, Hausneubau, Kraftwerkslebensdauern) • Abschätzung von Größenordnungen(grobe quantitative Bandbreite) • Festlegung der Benchmarktechnologie (aus der Szenarioanalyse heraus)

27. Beispiel: Charakterisierung des realisierbaren Marktpotenzialsvon Energieerzeugungstechniken

28. Festlegung der Referenztechnologie je Themenfeld

29. Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern • Definition des Technologiefeldes • Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes • Beschreibung der Bottlenecks • Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials • Technologiebewertung • Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

30. 5. Technologiebewertung Ableitung von Kriterien zur multikriteriellen Analysebasierend auf dem 5. Energieforschungsprogramm des BMWi:

31. Multikriterielle Bewertungsmethodik • Ziel: • Vergleichbarkeit unterschiedlicher Energietechnologien aus sehr unterschiedlichen Feldern • nachvollziehbare Empfehlungen zur öffentlichen F&E-Förderungaus deutscher Perspektive • welche der Technologien sind besonders förderwürdig? • welche eher weniger? • kein genaues Ranking zwischen einzelner Technologien,sondern gut begründete Auswahlentscheidungen gefällt werden • Abhängigkeit der Bewertungsergebnisse der Technologien von den Szenarien (z.B. sehr hohen fossilen Energiepreisen oder eher moderaten Energiepreisen.) • Identifikation möglichst vieler robuster Technologien, die in verschiedenen Szenarienwelten eine Rolle spielen, wünschenswert • Keine Entwicklung 100%-stimmiger Versorgungsstrukturen je Szenario,jedoch grobe Konsistentschecks

32. Die Bewertung der Technologien basiert auf der Szenarioentwicklung • Es werden möglichst wahrscheinliche Entwicklungen unterstellt • Es wird versucht robuste Entwicklungen zu identifizieren • Kombination von "Technology Pull & Socio-Economic Push" Szenario „Moderate Entwicklung“ (EU-Ziele 20-20-20 plus Fortschreibung) Szenario „Ressourcenverknappung/Versorgungssicherheit“ (hohe fossile Energieträgerpreise) Szenario „Ambitionierter Klimaschutz“ (Verschärfte Klimaschutzziele - IPCC)

33. Input aus der Szenarioanalyse • Identifikation von Zielgrößen und Bewertungskriterien • Referenzgrößen (Energieträgerpreise, spezifische CO2-Emissionen) • Benchmarktechnologien • Relevanz (Marktpenetration) von Technologiefeldern

34. Kriterium 1: Technologisches Risiko • Einstufung basierend auf • Technologischer Reife (Begründung der Einstufung) • Technologische und wirtschaftliche Hemmnisse bzw. Persoektiven zu deren Überwindung Aktuelles Entwicklungsstadium des Technologiefeldes x Hemmnisse zur Durchsetzung des Technologiefeldes x

35. Kriterium 2: Preisrisiken • Risikoindikator für verwendete Energieträger(Ausgangspunkt: Entwicklung/Volatilität der Energieträgerpreise in der Vergangenheit) • Risikoindikator für weiter, in wesentlichen Mengen verwendete Rohstoffe, zusammengesetzt aus • Statischer Reichweite der Ressourcen • Annahme konstanter Fördermengen • Dynamischer Reichweite der Ressourcen • Annahme sich ändernder Fördermengen • Nettoimportwert • Herfindahl-Index: • Charakterisierung der geografischen Konzentration der Förderung auf bestimmte Länder • Wirtschaftliche und politische Stabilität der Förderländer • Unter Berücksichtigung von Korruption, politische Instabilität und Kriminalität, Effektivität von Behörden, Grad der Bürokratie und Rechtsstaatlichkeit

36. Kriterium 3: Abhängigkeit von Infrastrukturen • Einfluss auf Flexibilität beim Einsatz der Technologien in Energieversorgungssystemen, z.B. • Bau von Kohlekraftwerken mit CO2-Abscheidung stark verbunden mit möglichst standortnaher Speicherung des CO2 oder zumindest günstig Transportmöglichkeit zu Senken (Pipelineinfrastruktur) • Abhängigkeit solarthermischer Kraftwerke von direkter Sonneneinstrahlung Bewertungsschema je Technologiefeld:

37. Kriterium 4: Kosteneffizienz • Einschätzung der Kostenersparnisse im Vergleich zur Referenztechnologie zur Bewertung der energiewirtschaftlichen Vorteile • Festlegung der Referenztechnologie(n) in Abhängigkeit des Themenfeldes

38. Kriterium 5: Pfadabhängigkeit & Reaktionsfähigkeit • kurz-, mittel- oder langfristige Festlegung von Strukturen in der Energieversorgung durch den Einsatz der Technologie • Indikatoren "Lebensdauer" und "Investitionen je kW" in Abhängigkeit des Zeithorizontes

39. Kriterium 6: Beitrag zur Energieeffizienz • Vermiedene Primärenergieverluste im Vergleich zur Referenzje nach Szenario und Zeithorizont

40. Kriterium 7: Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz • Vermiedene CO2-Emissionen (und andere Emissionen) im Vergleich zur Referenzje nach Szenario und Zeithorizont

41. Schematische Vorgehensweise zur Ermittlung von Einsparpotenzialen

42. Kriterium 8: Anteil heimischer Wertschöpfung • Ist die technische Kompetenz zur Entwicklung und zum Einsatz der Technologie im Inland an Universitäten, anderen Forschungseinrichtungen und in Unternehmen vorhanden? • Sind Produktionskapazitäten für die Technologie im Inland vorhanden? • Sind Produktionskapazitäten mit ähnlichen Anforderungen bereits vorhanden, die ggf. umgestaltet werden könnten bzw. aus denen Erfahrungen für die (neue, zu bewertende Technologie) genutzt werden können? • Gehört Deutschland zu den Weltmarktführern bezüglich der entsprechenden Technologie? • Ist Deutschland innerhalb Europas Vorreiter bezüglich der Technologie? • Gibt es Forschungskooperationen für die Technologie auf nationaler Ebene oder international mit wesentlicher Beteiligung Deutschlands?

43. Diskussion weiterer Aspekte • Diskussion von Aspekten, welche durch die standardisierten Kriterien nicht erfasst werden, z.B. • Akzeptanz von Technologien • Strukturelle Auswirkungen (Arbeitsplatzeffekte) • Systemintegration

44. Vorgehensweise zur Beschreibung und Bewertungvon Technologiefeldern • Definition des Technologiefeldes • Ermittlung des aktuellen Entwicklungsstandes und des künftigen Entwicklungsbedarfes • Beschreibung der Bottlenecks • Abschätzung des realisierbaren Marktpotenzials • Technologiebewertung • Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi

45. 5. Entwicklung einer F&E-Strategie für das BMWi • Bewertung der Relevanz des Technologiefeldes • Identifikation der relevanten F&E Aufgaben • Ansatzpunkte einer F&E-Strategie am Beispiel der Solarthermie: • Heimischer Anlagenbau kommt aufgrund geografischer Lage nicht in Frage • Schwerpunkte bei Technologieentwicklung und Herstellung • Bessere Nutzung von Synergien im Innovationssystem • Technologische Ansatzpunkte: • Erhöhung der Absorbertemperatur zur Steigerung der Effizienz • Innovationen bei Strukturen und Spiegelhalterungen • Neuartige Spiegelkonzepte, z.B. staubabweisende Spiegeloberflächen • Verbesserte Wärmespeicher • Minderung von Druckverlusten

46. Agenda • 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle)  • 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI) • 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI) • 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP) • 12:30-13.15 Mittagspause • 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI) • 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR) • 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht) • 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE) • 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT) • 15:15-15:30 Pause • 15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops • 16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

47. Konzept für die Technologie-Workshops • Ziel: Einbindung von Technologieexperten und Stakeholdern zur • Diskussion über relevante Technologiefelder und Querschnittsthemen • Diskussion von F&E-Themen • Zeitraum: Dezember 08 bis Februar 09 • Eine inhaltliche Vorarbeit durch das Konsortium ist zu leisten • Identifikation der zu diskutierenden Technologiefelder je Themenbereich • Identifikation der Querschnittsthemen • Bewertung der Technologiefelder und Querschnittsthemen • Identifikation der F&E-Themen • Auf dem Workshop sind insbesondere zu diskutieren die • Bewertung der Technologiefelder und Querschnittsthemen • Identifikation der F&E-Themen • Die Workshops sind technologiefeld- bzw. querschnittsthemenspezifisch auszurichten

48. Konzept für die Technologie-Workshops • Geplante Teilnehmeranzahl: ca. 10 je Workshop • Zielgruppe: • Fachleute mit hohem technischen und anwendungsbezogenem Sachverstand • Kreative Visionäre • Technologieforschungsinstitute (i.e. Univ.), Technologieentwickler, -hersteller, Technologieanwender (EVUs, EE-Projektentwickler), Industrieunternehmen mit Bezug zu Effizienztechnologien, etc. • Themenverantwortliche geben Einführungsreferate und stellen Diskussionspunkte vor • Einbeziehung der Expertise der Teilnehmer: • Impulsreferate durch je 1 Vertreter der Fokusgruppen • Review der Ergebnisprotokolle durch Teilnehmer

49. Agenda • 10:30-10:45 Begrüßung, Kurzvorstellung der Teilnehmer (alle)  • 10:45-10:55 Projektstand, Vertragliches (ISI) • 10:55-11:45 Präsentation und Diskussion der Bewertungsmethodik (ISI) • 11:45-12:30 Präsentation und Diskussion der Szenarien (IIP) • 12:30-13.15 Mittagspause • 13:15-13:35 Technologieauswahl Rationelle Energieverwendung (ISI) • 13:35-14:00 Technologieauswahl Erneuerbare Energien (DLR) • 14:00-14:25 Technologieauswahl Energiespeicher (Umsicht) • 14:25-14:50 Technologieauswahl Fossile Energieumwandlung (STE) • 14:50-15:15 Technologieauswahl Netze (IFHT) • 15:15-15:30 Pause • 15:30-16:15 Vorbereitung der Workshops • 16:15-16:30 Sonstiges, nächsten Schritte

50. Nächsten Arbeitsschritte • IIP beendet Szenariodokumentation bis zum 09.10 (abschließend Prüfung durch BMWi) • ISI erstellt einen Vorschlag für die finale Dokumentation des Methodenpapiers bis zum 29.09, Partner schicken letzte Anmerkungen bis zum 02.10 und ISI erstellt und verschickt finale Version am 10.10. • Bilaterale Treffen/Telefonkonferenz zwischen ISI und Umsicht bzw. IFHT zur Methodenfestlegung Speicher und Netze • Alle Projektpartner erstellen bis zum 06.10. ihre endgültige Liste mit Themenfeldern, Technologien und Querschnittsthemen (Kreativität ist gefragt – neue spannende Themen identifizieren) • Telefonkonferenz Anfang November (Stand Workshops, Stand Technologiefeldbearbeitung) • Die Projektpartner organisieren ihre Workshops und führen sie bis spätestens Ende Februar 09 durch • Bis zu den jeweiligen Workshops ist eine erste Dokumentation nach dem Methodenpapier zu erstellen (diese wird dem ISI zur Abstimmung geschickt) • Projektreffen Januar 09 (Vorbereitung Abschlusskonferenz, Diskussion erster Ergebnisse, Multikriterielle Bewertung)