Interdisziplinäre Materialforschung notwendig für nachhaltige Energieversorgung

Die Weltbevölkerung wächst und der Lebensstandard steigt. Gleichzeitig werden Ressourcen knapper und die exzessive Nutzung fossiler Energieträger führt zum Klimawandel. Um die globale Energieversorgung vor diesem Hintergrund dauerhaft sichern zu können, werden neue Materialien für die Energieumwandlung und –speicherung gebraucht. Dafür müssen viele Disziplinen zusammenarbeiten.

Ziel der 1st International Conference on Materials for Energy war es deshalb, erstmals in einem gesamtheitlichen Ansatz für alle Technologien der Energieanwendung abzubilden, welche Ansprüche an die Materialforschung gestellt werden und aufzuzeigen, wie weit die Entwicklungen bereits gediehen sind. Insgesamt nahmen rund 650 internationale Teilnehmer aus Industrie und Hochschule diese Gelegenheit wahr, sich intensiv auch über die Grenzen ihrer Disziplinen hinweg auszutauschen.

Dieser Austausch ist besonders wichtig, weil die zukünftige Energieversorgung auf mehreren Säulen ruhen wird. Einzelne Technologien müssen deshalb immer im Gesamtkontext betrachtet werden. Die Plenarvorträge von John Sarrao (Los Alamos National Laboratory, USA) und Alfred Voß (Universität Stuttgart, D) steckten so den großen Rahmen für die Diskussionen ab. Anhand von Nachhaltigkeitskriterien analysierten sie, welche Prozessketten für die Energieversorgung benötigt werden und wie diese global zusammenhängen.

Egal, um welche Form der Energiegewinnung, -speicherung oder –einsparung es geht, Materialien spielen bei allen derzeit diskutierten Technologien eine entscheidende Rolle. Das reicht von der Nutzung nachwachsender Rohstoffe anstelle von fossilen Energieträgern bis hin zum Hoffnungsträger Kernfusion. Die spezifischen Anforderungen unterscheiden sich dabei stark: Während für die nachwachsenden Rohstoffe geeignete Katalysatoren benötigt werden, über deren Möglichkeiten und Grenzen Robert Schlögl (Fritz-Haber-Institut, Berlin, D) berichtete, stellen die Bedingungen in einer modernen Hochtemperatur-Verbrennungsanlage hohe Anforderungen an die Beständigkeit der eingesetzten Materialien. Michael Schütze (DECHEMA, D) zeigte, wie moderner Korrosionsschutz erfolgreich auf extreme Bedingungen angewendet werden kann. Noch extremer sind die Belastungen für die Materialien in einem Kernfusionsreaktor, die nicht nur hohen Temperaturen standhalten müssen, sondern auch dem ständigen Aufprall schwerer Teilchen. Tomas Diaz de la Rubia (Lawrence Livermore National Laboratory, USA) beschrieb detailliert, welchen Ansatz die National Ignition Facility dahingehend verfolgt.

Ein weiterer Höhepunkt war die Podiumsdiskussion „New strategies for maximum light harvesting“ Der intensive Gedankenaustausch beschränkte sich hier nicht nur auf die Ebene der physikalischen Grundlagen. Weiterführend wurde diskutiert, ob es überhaupt sinnvoll sei, auf höhere Effizienz zu zielen und wenn ja, zu welchen Kosten. Gleichzeitig wurde die Frage gestellt, ob die bestehende Technologie nicht ausreichend sei und eigentlich nur angewandt werden müsse. Letztlich waren sich die Teilnehmer einig, dass weitere grundlagenorientierte Materialforschung notwendig ist, deren Ergebnisse jedoch auch zügig technisch umgesetzt werden müssen und großflächig zum Einsatz kommen sollten.

Nicht nur die Energiegewinnung, ob aus nachwachsenden Rohstoffen, über Thermoelektrika oder in konventionellen Kraftwerken stellt die Forscher noch vor viele offene Fragen, auch die Speicherung ist eine große Herausforderung. So werden derzeit thermische, stoffliche und elektrische Speichersysteme diskutiert, ohne dass sich bisher eine favorisierte Lösung herauskristallisiert hätte. Für mobile Anwendungen sind Brennstoffzellen nach wie vor ein wichtiges Thema. Aber auch das Einsparen von Energie durch den Einsatz moderner Leuchtmittel oder Leichtbaumaterialien ist ein wesentlicher Bestandteil zukünftiger Energiekonzepte. Gemäß dem Anspruch des Kongresses, ein möglichst umfassendes Bild zu liefern, fanden alle diese Themen Niederschlag in rund 250 Vorträgen und ebensovielen Postern, die weit über die Vortragsstränge hinaus viel Stoff für Diskussionen und neue Anregungen lieferten.

Aufgrund der positiven Rückmeldung der Teilnehmer, ist die nächste Konferenz für 2013 unter Einbindung der DGM (Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.) in Vorbereitung.