Mathematik und die Energieversorgung der Zukunft

Kann die angewandte Mathematik dazu beitragen, die Energieversorgung der Zukunft zu gestalten? So lautete die Schlüsselfrage des Abschlussvortrags einer internationalen Konferenz am Weierstraß-Institut, und bei der Antwort waren sich der Referent Olivier Faugeras und die Gäste einig: Ja, sie kann, denn Berechnungen und Computersimulationen spielen eine immer größere Rolle in der Forschung und Entwicklung, gerade auch im Energiesektor.

Ziel der Zusammenkunft am 8. und 9. November war es, die Verbindung zwischen eher grundlagenorientierter Wissenschaft und anwendungsorientierten Energieforschungsprogrammen zu stärken. „Die Bundesregierung will Brücken bauen“, sagte Ministerialrat Dr. Knut Kübler vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit, das den Kongress unterstützte. Initiator der Konferenz war die „Ad-hoc- Gruppe für Wissenschaft und Energietechnologien“ der Internationalen Energieagentur (IEA); organisiert wurde die zweitägige Konferenz vom Forschungszentrum Jülich, weitere Unterstützung kam vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie dem gastgebenden Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS).

Die Begriffe Analysis und Stochastik werden gemeinhin mit theoretischen Fragestellungen in Verbindung gebracht, doch die Liste der Vorträge zeigte, wie falsch dieser Eindruck ist. So erläuterte etwa Prof. Jürgen Sprekels, Direktor des WIAS, wie an seinem Institut Vorgänge in Brennstoffzellen simuliert werden. Die Berechnungen zeigen, dass in den kleinen Kraftwerken des Typs DMFC (für Direct Methanol Fuel Cell) noch viel Reserven stecken. Die Forschungen am WIAS weisen gleichzeitig den Weg, wie die chemischen Umsetzungsvorgänge zu optimieren sind. Weitere Vorträge befassten sich mit der Endlagerung von Kohlendioxid in unterirdischen Speichern, mit geologischer Modellierung bei der Suche nach Erdöl- und Erdgaslagerstätten und auch mit der Aerodynamik von Windkraftanlagen. Die Spannbreite reichte also von der effektiven Brennstoffnutzung über erneuerbare Energien hin zu Fragen des rationellen Energieeinsatzes, etwa durch Simulation der effektiven Ausleuchtung von Gebäuden mit Tageslicht.

In den Diskussionen wurde jedoch auch deutlich, dass gerade bei der Vergabe von Projektmitteln die Rolle der Mathematik nicht gebührend gewürdigt werde. „Wenn wir Gelder für ein Projekt beantragen“, sagte Prof. Sprekels, „dann werden wir als Mathematiker immer gefragt, wo sind denn eure Ingenieure und die Firmen, die die Umsetzung garantieren?“ Umgekehrt aber frage kaum einer, ob die Firmen und Ingenieure auch Leute um sich haben, „die garantieren, dass die angewendeten mathematischen Methoden auch die effektivsten sind.“ Aus dem Auditorium kam dazu der Vorschlag, die Regierung solle die drängendsten Probleme im Energiesektor identifizieren und dann Teams auf diese Problemfelder ansetzen. Bei der Besetzung der Gruppen solle darauf geachtet werden, dass Anwender aus der Praxis ebenso vertreten sind wie Forscher. Jürgen Sprekels dazu: „Es mag schon oft gesagt worden sein, aber es ist der einzige Weg: Unsere Energieprobleme sind nur interdisziplinär zu lösen.“

Ansprechpartner: Dr. Torsten Köhler, 030 / 2 03 72-582

Das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik ist ein außeruniversitäres Institut der Leibniz-Gemeinschaft in Berlin. Es betreibt projektorientierte Forschung in Angewandter Analysis und Stochastik mit dem Ziel, zur Lösung komplexer Problemkreise aus Wirtschaft, Wissenschaft und Technik beizutragen. Gegründet wurde es am 1. Januar 1992. Heute arbeiten etwas mehr als hundert Menschen am WIAS, 26 davon über Drittmittelstellen beschäftigt. Die institutionelle Förderung betrug im Jahr 2003 5,59 Millionen Euro, hinzu kamen 1,6 Millionen Euro an eingeworbenen Drittmitteln. Das Weierstraß-Institut ist in zahlreiche nationale und internationale Kooperationen ebenso eingebunden wie in die universitäre Lehre. Herausragend ist das DFG-Forschungszentrum Matheon in Berlin, in dem die drei Universitäten FU, HU und TU mit dem Zuse-Institut Berlin und dem WIAS kooperieren.

Das Weierstraß-Institut gehört zum Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB). Der FVB ist Träger von acht natur-, lebens- und umweltwissenschaftlichen Forschungsinstituten in Berlin, die alle wissenschaftlich eigenständig sind, aber im Rahmen einer einheitlichen Rechtspersönlichkeit gemeinsame Interessen wahrnehmen. Die Institute nutzen eine gemeinsame Administration, die Verbundverwaltung.