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Digitale Session auf den Berliner Energietagen 2026
Energieforschung zeigt Lösungen für Speicher, Recycling und Effizienz bei Erneuerbaren
Mit der Session „Aktuelle Herausforderungen der Erneuerbaren Energien“ startete das BMWE in die digitalen Berliner Energietage 2026. Im Fokus standen technische Herausforderungen und Lösungen aus der Energieforschung sowie Fragen zu Systemkosten, Resilienz und Kreislaufwirtschaft.
Thomas Simons (Projektträger Jülich) moderierte die Veranstaltung und gab gemeinsam mit sieben Nachwuchsforschenden Einblicke in die thematische Breite des Energieforschungsprogramms des BMWE. Die Beiträge reichten von geothermischen Reservoiren im Kilometermaßstab bis zu mikroskopischen Strukturen in der Photovoltaik und verdeutlichten, dass erneuerbare Energien weiterhin ein aktives Forschungsfeld sind.
Geothermie: Nutzung des Untergrunds präziser verstehen und optimieren
Zwei Vorträge widmeten sich dem Verständnis des tiefen geologischen Untergrundes und der Frage, wie sich deren Nutzung langfristig effizient und systemdienlich gestalten lässt.
Die Forschenden Hasan Can Turunç (Technische Bergakademie Freiberg), Katharina Neumann und Tobias Backers (beide Ruhr-Universität Bochum) kombinierten Laboruntersuchungen und numerische Simulationen, um geothermische Reservoire besser zu verstehen und ihre Nutzung bereits in der Projektentwicklung zu optimieren. Sie untersuchten unter anderem, wie sich Gesteinseigenschaften unter wiederholter thermischer Belastung wie bei der Speicherung von Energie verändern.
Die Ergebnisse zeigen: Mit steigender Temperatur nimmt zum Beispiel die Porosität von Sandstein zu, während die mechanische Festigkeit weitgehend stabil bleibt. Gleichzeitig bilden sich bei wiederholten thermischen Zyklen Mikrorisse, die die Leistungsfähigkeit geothermischer Speicher langfristig beeinflussen können. Eine der zentralen Fragen: Wie kann überschüssige Energie aus fluktuierender Stromerzeugung effizient gespeichert werden?
„Ein großer Teil der Herausforderung liegt in der Speicherung. Der geologische Untergrund hat da viel Potenzial, aber wir müssen genauer verstehen, wie Druck und Temperatur zusammenwirken und wie das Gestein darauf reagiert.“Katharina Neumann von der Ruhr-Universität Bochum, Institut für Geowissenschaften, Arbeitsgruppe Ingenieurgeologie & Felsmechanik.
Der geologische Untergrund bringt komplexe Wechselwirkungen mit sich. Gekoppelte Simulationen von Druck- und Temperaturbedingungen liefern realistischere Prognosen und helfen, Unsicherheiten systematisch zu erfassen und negative Auswirkungen auf die Umwelt und den Menschen zu verhindern.
Vorhandene Speicheransätze haben zum Teil große Verluste, so zum Beispiel klassische Druckluftspeicherung, da die Luft vor der Speicherung abgekühlt werden muss. Konzepte, die Druck und Temperatur gemeinsam im Untergrund einspeichern, können diese Verluste reduzieren. Gleichzeitig stellen sie neue Anforderungen an das Systemverständnis, etwa im Hinblick auf Veränderungen der Gesteinseigenschaften und induzierte Seismizität.
Moderne Überwachungssysteme erfassen seismische Aktivitäten frühzeitig und ermöglichen es, Anlagen gezielt zu steuern. Technische Maßnahmen bei der Bohrung kontrollieren Risiken für das Grundwasser weitgehend. Die Forschung arbeitet daran, verbleibende Unsicherheiten weiter zu reduzieren und den sicheren Betrieb langfristig zu gewährleisten.
Windenergie: Offshore-Ausbau und Kreislaufwirtschaft im Fokus
Die beiden Beiträge zur Windenergie zeigten, dass technische Herausforderungen nicht nur in Planung und Betrieb, sondern zunehmend auch am Ende des Lebenszyklus von Anlagen sowie in deren Systemintegration entstehen.
Eine Herausforderung ist zum Beispiel das Recycling von Rotorblättern durch deren komplexen Materialverbund.
„Wir haben Rotorblätter jahrzehntelang auf maximale Haltbarkeit optimiert. Jetzt merken wir, dass genau diese Eigenschaften das Recycling zum Problem machen.“Lisa Schudack vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES.
Thilo Grotebrune (Leibniz Universität Hannover) und Lisa Schudack (Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES) forschen an der Entwicklung von Verfahren, um die Materialien möglichst sortenrein zu trennen und hochwertig wiederzuverwerten. Thermographische Methoden machen Materialgrenzen sichtbar und unterstützen eine segmentierte Zerlegung der Rotorblätter. Die gewonnenen Materialien lassen sich anschließend weiterverarbeiten, etwa durch Pyrolyse oder Solvolyse. Viele dieser Verfahren befinden sich jedoch noch im Übergang zum industriellen Maßstab.
Die anstehenden Rückbaumengen erhöhen den Handlungsdruck: Rotorblätter bleiben etwa 20 bis 25 Jahre im Einsatz, und die anfallenden Mengen werden in den kommenden Jahren deutlich steigen. Aktuell erfolgt die Verwertung häufig noch als Downcycling oder thermische Nutzung.
Im Hinblick auf den gesamten Lebenszyklus von Windenergieanlagen steigen mit zunehmender Entfernung zur Küste zudem die Anforderungen an Logistik, Infrastruktur und Systemintegration. Auch Umweltwirkungen, etwa auf Strömungen, Schall und Ökosysteme sind Gegenstand der Forschung.
Dafür werden gekoppelte Modelle und digitale Zwillinge entwickelt, die Offshore-Windparks im Zusammenspiel mit ihrer Umgebung abbilden. Messdaten zu Wellen und Strömungen fließen ebenso ein wie neue datenbasierte Ansätze, die Vorhersagen verbessern sollen.
Photovoltaik: Neue Materialien und Prozesse für mehr Effizienz und Nachhaltigkeit
Im Bereich der Photovoltaik verfolgen die Forschenden zwei Ansätze, die Effizienz und Nachhaltigkeit gleichzeitig adressieren. Charlotte Weiß vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE stellte sogenannte EpiWafer vor – spezielle, präzise aufgebaute Siliziumscheiben für Solarzellen. Die herkömmliche Waferproduktion verursacht einen großen Teil der CO₂-Emissionen. Neue Herstellungsverfahren reduzieren energieintensive Prozessschritte und minimieren Materialverluste. Aktuelle Ergebnisse erreichen Wirkungsgrade von über 23 Prozent bei einem theoretischen Potenzial von rund 25 Prozent. Damit eignen sich die Technologien grundsätzlich für die Solarzellenproduktion.
Ein zweiter Ansatz setzt auf Perowskit-Solarzellen als Ergänzung zu Silizium. In Tandem-Konfigurationen steigern sie die Effizienz und könnten langfristig Wirkungsgrade von über 30 Prozent erreichen. Verena Steckenreiter vom Institut für Solarenergieforschung ISFH arbeitet an der Entwicklung von Herstellungsverfahren, die kostengünstiger und weniger ressourcenintensiv sind. Gleichzeitig arbeitet ihr Forschungsteam daran, die Langzeitstabilität zu verbessern und die industrielle Skalierung voranzutreiben. Erste Anwendungen befinden sich bereits in der Entwicklung.
Energieforschung wirkt – mit Blick auf Umsetzung und offene Fragen
Die Vorträge machten deutlich, dass die angewandte Forschung zur zukünftigen Energieversorgung in Deutschland und Europa an konkreten Lösungen für Probleme in der Praxis arbeitet und Energiesysteme gezielt weiterentwickelt.
Gleichzeitig bleiben zentrale Herausforderungen bestehen: Die Forschenden arbeiten weiter an wirtschaftlichen Recyclingverfahren für Rotorblätter, an der sicheren Steuerung geomechanischer Prozesse in der Geothermie und an stabilen, skalierbaren Technologien in der Photovoltaik.
Die hohe Resonanz der Veranstaltung unterstreicht die Relevanz dieser Themen: Die Session belegte Platz 3 der meistgebuchten Veranstaltungen der Berliner Energietage. (sk)
