Die Bundesregierung strebt in ihrem Energiekonzept an, den Energieverbrauch zu reduzieren. Bis 2020 soll der Primärenergieverbrauch gegenüber 2008 um 20 Prozent und bis 2050 um 50 Prozent sinken.

Forschung und Entwicklung von Energieeffizienz-Technologien wird daher breit gefördert. Wirtschaft und Verbrauchern sollen in allen Bereichen auf hocheffiziente, wirtschaftliche und umweltverträgliche Energietechnologien zugreifen können.

Energieumwandlung: effizienter und klimafreundlicher

Überschüssige Wärme könnte genutzt werden, um zu heizen. So würde auch weniger Treibhausgas in die Luft gepustet – ein plus für die Umwelt. Bei älteren Kraftwerken treten jedoch technologisch bedingt häufig Verluste auf.

Neuartige Kraftwerke nutzen eingesetzte Ressourcen besser, sie sind effizienter. Beispiel Gas- und Dampf-Kombikraftwerke: Wird in einer Gasturbine Erdgas oder Öl verbrannt, treibt das heiße Abgas eine Turbine an. Dieses Abgas hat eine Temperatur von 1.350 Grad Celsius und einen Druck von bis zu 35 bar. Da bedarf es besonders widerstandsfähiger Bauteile. Ein Fall für die Materialforschung: Es gilt, neuartige Beschichtungen für Brennkammer und Turbinenschaufeln etwa aus Keramik zu entwickeln.

Verlässt das Gas die Turbine, ist es immer noch 600 Grad heiß. Nutzt man diese Wärme, um Wasser zu verdampfen, kann zusätzlich Strom gewonnen werden - mittels einer nachgeschalteten Dampfturbine. Der Wirkungsgrad der Gasturbine allein beträgt 40 Prozent. Im Verbund mit der Dampfturbine soll er eines Tages bei insgesamt 63 Prozent liegen.

Energieeffizienz im Gebäudebereich

35 Prozent der gesamten Endenergie in Deutschland werden für die Gebäudeversorgung eingesetzt: In rund 40 Millionen privaten Haushalten und an mindestens 37 Millionen Arbeitsplätzen. Der größte Teil des Energieverbrauchs entfällt auf die Wärmeversorgung. Wir brauchen deshalb Innovationen und neue Energietechnologien vor allem für den Gebäudebereich. Geforscht wird besonders an der:

• Optimierung der Gebäudehülle (Wärme- und Sonnenschutz, Luftdichtigkeit, thermische Speicherkapazität).
• Einführung effizienter Systeme für Bautechnik und technische Gebäudeausrüstung (Wärmerückgewinnung, Niedrig-Energie-Systeme).
• Integration Erneuerbarer Energien (Solarenergie, oberflächennahe Geothermie).
• Betriebsoptimierung der eingebauten Systeme, abgestimmt auf das Nutzungskonzept.
• Entwicklung neuer Materialen

Zusammengefasst werden Fördermaßnahmen um Technologien für mehr Energieeffizienz im Gebäudebereich zu erforschen und zu entwickeln in der Forschungsinitiative "EnOB – Forschung für Energieoptimiertes Bauen".

Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen

Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen gehören zu den großen Energieverbrauchern. In den letzten Jahren ist deren Anteil am Endenergieverbrauch zurückgegangen. Ausschlaggebend waren insbesondere vielfältige technologische Verbesserungen, die durch kontinuierliche Forschung und Entwicklung möglich wurden.

Um diese Entwicklung fortzusetzen werden die branchenübergreifenden Forschungsschwerpunkte vor allem in folgenden Themen gesehen:

• neue Technologien zur Nutzung von Abwärme (Hochtemperaturwärmepumpen, Wärmespeicher),
• neue Ansätze beim Einsatz von Ersatzbrennstoffen (zum Beispiel Prozessgas),
• Innovationen bei der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik zur Optimierung von Prozessen,
• Kälte- und Wärmeerzeugung mit Kompression, Adsorption und Absorption,
• Energie- und Demand-Side-Management-Systeme,
• Antriebstechnik und mechanische Kraftübertragung (Motorenkonzepte für stationäre Anwendungen, optimierte Industriemotoren, Getriebetechniken),
• Energieeffizienz durch Materialeffizienz (effiziente Werkstoffnutzung, Kreislaufwirtschaft, Leichtbaustrategien).

Besonders wichtig ist es, hocheffiziente Elektromotoren und elektrische Haushaltsgeräte zu entwickeln. Neue Anlagen-, Generatoren- und Thermoelektrik-Konzepte zur effizienten dezentralen Stromerzeugung kleiner Leistung (bis 10 Megawatt) oder kurzfristige elektrische Speicher für spezielle Industrieanwendungen sind bedeutend, um die Effizienz im Umgang mit elektrischer Energie zu steigern.

Auto und Verkehr

Ziel der Bundesregierung aus dem Energiekonzept von 2010 ist es, den Endenergieverbrauch im Verkehr gegenüber 2005 um 10 Prozent bis 2020 und um 40 Prozent bis 2050 zu senken und damit maßgeblich CO2 einzusparen. In der 2016 überarbeiteten Nachhaltigkeitsstrategie setzt sich die Bundesregierung ein Zwischenziel für 2030: Bis dahin sollen sowohl der Energieverbrauch des Personen- als auch des Güterverkehrs um 15 bis 20 Prozent sinken.

Im Verkehrssektor werden immer noch überwiegend fossile Brennstoffe genutzt. Mit ihrer "Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie" will die Bundesregierung die Potenziale fossiler und alternativer Kraftstoffe sowie innovativer Antriebstechnologien ermitteln.

Ziel ist es, Rohstoffe zu schonen und CO2-Emissionen zu senken. Schwerpunkte von Forschung und Entwicklung liegen deshalb auf den Themen Elektromobilität (Batterie- und Brennstoffzellentechnologie), alternative Antriebs- und Fahrzeugkonzepte sowie auf der Optimierung des Gesamtverkehrssystems.