Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen für die Menschheit. Viele Forschende mahnen daher zu einem entschlossenen Handeln der Weltgemeinschaft: Wird die Erderwärmung nicht gestoppt, könnten schon bald sogenannte Kipppunkte erreicht werden. Dabei könnten Prozesse in Gang kommen, die sich nicht mehr aufhalten lassen. Um das zu verhindert braucht es eine starke Forschung, die innovative Konzepte und Technologien für eine nachhaltige Wirtschaft und Gesellschaft entwickelt. Das Bundesforschungsministerium unterstützt daher die Nachhaltigkeitsforschung mit zwei Rahmenprogrammen und vielen Fördermaßnahmen.

Einen beispielhaften Überblick über einige Programme und Projekte haben wir hier zusammengestellt:

Kopernikus-Projekte: Saubere, sichere und bezahlbare Energieversorgung

Neue Energiesysteme so weit voranzubringen, dass sie alle Regionen Deutschlands sicher und stabil mit Energie versorgen – das ist das Ziel der Kopernikus-Projekte für die Energiewende. Es ist die bislang größte Forschungsinitiative zur Energiewende.

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Neue Ansätze für den Erhalt der Artenvielfalt

Der Verlust an Artenvielfalt hat in den vergangenen Jahrzehnten besorgniserregende Ausmaße angenommen. Experten schätzen, dass die Aussterberate von Tier- und Pflanzenarten jetzt im Schnitt um das Hundert- bis Tausendfache über dem Wert liegt, der in der Evolution üblich ist. In Deutschland ist fast jede dritte Wildpflanze vom Aussterben bedroht. Besonders betroffen sind auch Vogel- und Insektenarten, darunter viele Wildbienenarten. Seit 1980 hat sich der Bestand der Feldvögel in der EU mehr als halbiert. Feldvögel wie der Kiebitz oder das Braunkehlchen sind in vielen Regionen bereits verschwunden. Damit ist der Verlust an Artenvielfalt heute eine unterschätzte Bedrohung und ein ebenso drängendes Problem wie der Klimawandel.

Viele Ursachen des Artenverlustes sind zwar bekannt. Dazu gehören der Verlust von Lebensräumen, der Klimawandel und die Übernutzung natürlicher Ressourcen. Das Wissen über das komplexe Zusammenwirken dieser Ursachen und das gesamte Ausmaß des Artenrückgangs ist jedoch lückenhaft. Daher hat das Bundesforschungsministerium die „Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt“ gestartet.

Innovative Lösungen für CO₂-intensive Industrien

Damit Klimaschutz erfolgreich gestaltet werden kann, sind die Erforschung und Entwicklung innovativer Konzepte und Technologien essentiell. Dazu unterstützt das Bundesforschungsministerium einen systematischen Innovationsprozess für eine langfristige „Dekarbonisierung“ wichtiger Sektoren der Wirtschaft und des privaten Konsums. Denn letztlich wird jede eingesparte Tonne CO₂ zählen. Ein Beispiel dafür ist das Projekt Carbon2Chem.

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  Neue Netzstrukturen :

  Kopernikus-Projekte

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  Ob mithilfe von Windparks auf dem Meer und auf Anhöhen oder mit Solarzellen auf dem heimischen Dach – Strom kann viele Quellen haben. Erneuerbare Energie wird zunehmend dezentral erzeugt. Das führt dazu, dass die erzeugte Strommenge künftig stärker schwanken wird, beispielsweise ist die Einspeisung an guten Sonnen- und Windtagen hoch, fehlen Sonne und Wind ist die Stromerzeugung niedriger.

  Bislang wurde Energie mehrheitlich zentral erzeugt – in großen Kohle- oder Atomkraftwerken. Auf diese konstante Einspeisung von Energie sind die Stromnetze ausgerichtet. Wie genau das Stromnetz auch an schwankende Strommengen angepasst werden kann, muss noch besser erforscht und erprobt werden, damit erzeugte Energie nicht wegen Engpässen im Netz verloren geht.

  Der Anpassung und dem Ausbau der Stromnetze wird das Konsortium unter der Führung des Karlsruher Technologie Instituts, Siemens, ABB, der RWTH Aachen, E.On und Tennet nachgehen. Von besonderem Interesse wird hier die Frage sein, wie durch eine Kombination von dezentral und zentral erzeugtem Strom die Kosten für den Netzumbau verringert werden könnten.

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  Speicherung erneuerbarer Energie :

  Kopernikus-Projekte

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  Wie kann man überschüssige Energie aus alternativen Energiequellen wie Wind, Wasser oder Sonne speichern, um sie zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen? Wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für diese Herausforderung geeignete Lösungen finden, dann könnten künftig über 90 Prozent der überschüssigen Energie noch genutzt werden. Denn mit dem stetigen Ausbau der Erneuerbaren Energien steigt auch die Menge des Stromüberschusses, wie etwa an windreichen Sommertagen.

  Als Speichermöglichkeiten eignen sich beispielsweise gasförmige Substanzen wie Wasserstoff oder Methan, flüssige Kraftstoffe für den Verkehr und Grundstoffe für die weiterverarbeitende chemische Industrie.

  Welche dieser stofflichen Energieträger sich am besten für die Speicherung von Strom einsetzen lassen, wird das Konsortium unter Führung des Forschungszentrums Jülich, der RWTH Aachen und des DECHEMA Forschungsinstituts erforschen. Insgesamt sind in diesem Projekt 62 Partner beteiligt.

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  Neuausrichtung von Industrieprozessen :

  Kopernikus-Projekte

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  Da die Stromversorgung in Zukunft stärker schwanken wird, muss sich insbesondere die Industrie mit einem hohen Energiebedarf an die neuen Gegebenheiten anpassen. Für dieses Themenfeld hat ein Konsortium unter der Führung der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Stuttgart überzeugt, die allein 40 Partner aus der Industrie und ebenso viele aus der Wissenschaft hinter sich versammeln. Das Projekt soll branchenübergreifend demonstrieren, wie Produktionsprozesse angepasst werden können.

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  Systemintegration :

  Kopernikus-Projekte

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  Erneuerbare und konventionelle Energiequellen müssen optimal aufeinander abgestimmt sein, um die lückenlose Versorgung in ganz Deutschland sicherzustellen. Das heißt Energie aus Sonne und Wind müssen beispielsweise mit Energie aus Kohle und Gas zusammengeführt werden. Bis zum Jahr 2025 sollen konsistente Konzepte zur Gestaltung eines nachhaltigen deutschen Energiesystems erarbeitet und dann unter Realbedingungen in Modellregionen überprüft werden. Das wird unter der Führung des IASS Potsdam in Zusammenarbeit mit 64 Partnern geschehen.

Nachhaltige Mobilität

Dem Verkehrssektor kommt eine besondere Bedeutung beim Erreichen der Emissionsreduktionsziele zu. Das Bundesforschungsministerium setzt sich daher für nachhaltige Mobilität ein. Diese soll bezahlbar sein und nicht zu Lasten des Klimas gehen. Elektromobilität ist dabei ein Schwerpunkt. Dafür braucht es leistungsstarke Batterien. Diese sollen zukünftig aus Deutschland kommen. Daher unterstützt das BMBF die Batterieforschung.

Eine nachhaltige Mobilität wird sich aber nicht allein mit Elektroantrieben erreiche lassen. Es ist Aufgabe der Forschung, Optionen und Alternativen offen zu halten. Daher fördert das BMBF auch alternative Ansätze wie die Entwicklung synthetischer Kraftstoffe. Diese werden im Gegensatz zu Benzin und Diesel nicht aus Erdöl, sondern aus erneuerbarem Strom und CO₂ gewonnen. Sie können aber wie Benzin oder Diesel in Verbrennungsmotoren eingesetzt oder diesen beigemischt werden.

Umweltfreundliche Mobilität muss auch von der Gesellschaft akzeptiert werden. Dafür darf sie nicht zur sozialen, ökologischen oder wirtschaftlichen Belastung werden. Doch wie kann das gelingen? Um das zu klären, stärkt das BMBF die Mobilitätsforschung mit einer eigene Agenda.

Ressourcenschonende Kreislaufwirtschaft

Schon heute verbrauchen wir mehr Ressourcen, als die Erde bereithält. Unser Umgang mit Rohstoffen muss dringend nachhaltiger werden. Das Bundesforschungsministerium fördert deshalb die Forschung zur effizienten Nutzung von Ressourcen. Dazu gehören auch der Schutz der Wasserqualität und die nachhaltige Landnutzung.

Die Forschung zu diesen Themen ist Teil der Forschung für nachhaltige Entwicklung. In dem Rahmenprogramm arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an innovativen Lösungen für Herausforderungen wie den Klimawandel und liefern Entscheidungsgrundlagen für zukunftsorientiertes Handeln. Das Spektrum reicht dabei von der Grundlagenforschung bis zur Entwicklung von einsatzbereiten Anwendungen.

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Klimaforschung: Den Wandel verstehen

Forschung und Innovation sind die zentralen Voraussetzungen, um mit dem Klimawandel umgehen zu können. Klimadaten können Aufschluss darüber geben, wie stark sich das Ökosystem der Erde verändert und die Wissensgrundlage für Entscheidungen liefern. Die Klimaforschung hilft damit auch der Politik, die Wirkungen von Maßnahmen des Klimaschutzes abzuschätzen und den Fortschritt der Klimapolitik zu bewerten – und das so unabhängig und offen wie nur möglich.

Von Klimawandel besonders betroffen ist der größte Lebensraum auf der Erde: Unsere Meere und Ozeane. Sie bedecken zwei Drittel der Erdoberfläche. Daher ist der Schutz der Ozeane besonders wichtig. Gefördert wird die Forschung zum Schutz unserer Meere, Küsten und Pole vom Bundesforschungsministerium. So sind beispielsweise Forschende des Alfred-Wegener-Instituts weltweit im Einsatz – für ein besseres Verständnis des Klimawandels.

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