Das 5. Energieforschungsprogramm Innovation und neue Energietechnologien der Bundesregierung (Federführung BMWi) ist Teil des Integrierten Energie- und Klimaprogramms. Aufgrund seines hohen Beitrags zur Gesamtenergiebilanz in Deutschland flankiert die Energieforschung FuE-Aktivitäten im Verkehrssektor. Eine kontinuierliche Abstimmung mit dem 3. Verkehrsforschungsprogramm Mobilität und Verkehrstechnologien, der Hightech-Strategie der Bundesregierung und den Energieforschungsaktivitäten der Bundesregierung (s. u.) dient der Bündelung von Kompetenzen und gewährleistet die Nutzung wichtiger Synergien. Alternative Antriebskonzepte auf Basis von Brennstoffzellen sind Gegenstand des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (Federführung BMVBS).
1. Energiespeicher
Der heutige Stand der Technik im Bereich elektrochemischer Energiespeicher ist für den breiten Einsatz der Elektromobilität nicht gerüstet. Es bedarf neuer Konzepte, um sowohl in den elektrochemischen Funktionsparametern als auch in Hinblick auf Sicherheit und Wirtschaftlichkeit die Anforderungen einer realen Fahrzeugflotte zu erfüllen. Die notwendigen Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen hierfür sind erheblich und erfordern die konsequente Bündelung wichtiger Kompetenzen aus Wissenschaft und Wirtschaft. In besonderer Weise trägt dieser Bündelung das neue Förderinstrument der Innovationsallianzen Rechnung. Hier verpflichtet sich die teilnehmende Industrie in einem erheblichen, die öffentliche Förderung übersteigenden Maße, zusätzliche Investitionen in FuE zu leisten. Im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung wurde die Innovationsallianz Lithium-Ionen-Batterie (LIB 2015) initiiert (BMBF). Die FuE-Aktivitäten von LIB 2015 wurden Ende 2008 begonnen. Die Bundesregierung stellt für die Förderung der Initiative LIB 2015 ein Budget von 60 Mio. Euro bereit (BMBF); die Industrie wird sich mit weiteren
360 Mio. Euro beteiligen. Die Initiative LIB 2015 stellt dabei die konsequente Fortsetzung der Förderaktivitäten im Bereich Lithium-Ionen-Batterien dar. Hier sind aktuell insbesondere die Verbundprojekte LISA (1,7 Mio. Euro), REALIBATT (2,1 Mio. Euro) und LIHEBE (2,2 Mio. Euro) zu nennen. Mit LIB 2015 werden die FuE-Anstrengungen im Bereich effiziente Energiespeicher massiv verstärkt.
Bei der Komponentenentwicklung für Energiespeicher bilden insbesondere die Ergebnisse eines im Oktober 2007 veranstalteten Expertenworkshops die Grundlage für das im Jahr 2008 veröffentlichte BMWi-Förderkonzept Stromspeicher für den mobilen und stationären Einsatz. Ziel ist es, in Deutschland Kapazitäten zur Umsetzung der vollständigen Wertschöpfungskette bei der Herstellung von Stromspeichern zu schaffen. Die Projekte dienen der Erhöhung der spezifischen Energie und Leistung sowie der Zyklenfestigkeiten, der Verbesserung der Sicherheitseigenschaften sowie der Erforschung und Nutzung von Kostensenkungspotenzialen. Darüber hinaus ermöglicht das Förderkonzept die Durchführung wichtiger Begleituntersuchungen und die schnelle Reaktion auf neue Speicherverfahren, z.B. auf Basis supraleitender Materialien. Die Bundesregierung unterstützt
mittels des Förderkonzeptes Stromspeicher von 2009 bis 2012 mit 35 Mio. Euro neue Entwicklungen im Bereich elektrische Speicher (BMWi).
2. Fahrzeugtechnik
Das 3. Verkehrsforschungsprogramm Mobilität und Verkehrstechnologien der Bundesregierung (Federführung BMWi) beschreibt die Ziele der Forschungsförderung in der Antriebstechnik. Dabei hat die Entwicklung neuer Fahrzeugkonzepte und -technologien zur Senkung des Energieverbrauchs und der Umweltbelastungen durch den Straßenverkehr einen besonderen Stellenwert.
Im Jahr 2005 wurde die Förderung im Bereich der Antriebstechnologien mit der Veröffentlichung des Positionspapiers Alternative Antriebe/Hybridkonzepte auf die Entwicklung von Hybridantrieben konzentriert (BMWi). Seitdem werden fortlaufend Projekte zur Entwicklung von Hybridantrieben finanziert. Ziel der aktuellen Forschungsarbeiten ist die Weiterentwicklung der Kernkomponenten des Hybrid-Antriebsstrangs sowie die anwendungsorientierte Entwicklung und Integration von neuen Funktionsmodulen. Der für die Förderung identifizierte FuE-Bedarf konzentriert sich für PKW und Nutzfahrzeuge auf die elektrischen Fahrantriebsmotoren, auf Getriebe und Antriebsvarianten, auf elektrische Energiespeicher für mobile Anwendungen, auf Steuergeräte und Energiewandler sowie
auf das Energie- und Antriebsmanagement. Die Entwicklungen zielen auf eine weitgehende Standardisierung und Modularisierung des Gesamtsystems. Hierdurch sollen besonders effiziente, zuverlässige und aufgrund der dadurch möglichen größeren Stückzahlen auch wirtschaftlich tragfähige Lösungen vorbereitet werden. Zur Verfolgung dieser Ziele stellt die Bundesregierung bis 2010 etwa 30 Mio. € für Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen zur Verfügung (BMWi). In 10 Verbundvorhaben mit 35 Partnern sollen Lösungen erarbeitet werden, die praxisnah demonstriert werden können, um die Vorgabe einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs um 30 % unter Beweis zu stellen. Aufgebaut wird auf den Ergebnissen des Elektrofahrzeug-Großversuchs auf Rügen Anfang der 90er Jahre und des Förderschwerpunkts Minimalemission aus dem Jahr 1999.
Im Rahmen des BMBF-Forschungsprogramms IKT2020 wird eine Innovationsallianz zur Automobilelektronik (EENOVA) zwischen führenden Herstellern und Zulieferern der deutschen Automobilindustrie unterstützt. Zu den zentralen Arbeitsschwerpunkten der EENOVA gehört auch das Energiemanagement im Fahrzeug. Insgesamt wird das BMBF in den nächsten Jahren bis zu 100 Mio. Euro für diese Innovationsallianz aufwenden. Im Gegenzug hat sich die Industrie verpflichtet, in diesem Forschungsbereich rund 500 Mio. Euro zu investieren. Daneben werden weitere Aktivitäten im Bereich Automobilelektronik etwa über die Förderbekanntmachung Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung unterstützt.
3. System- und Netzintegration
Intelligente Stromversorgungs- und Netzinfrastrukturen, aber auch effiziente Lösungen zur Integration der Elektromobilität in solche Energiesysteme der Zukunft, sind wichtige Voraussetzungen, um die Potenziale der Elektromobilität optimal nutzen zu können. Einen entscheidenden Beitrag hierzu können moderne Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) leisten. Die Bundesregierung (BMWi, BMU) hat Ende 2008 das Forschungsprogramm E-Energy: IKT-basiertes Energiesystem der Zukunft gestartet. Ziel ist es, in sechs Modellregionen neue Konzepte für die digitale Vernetzung und intelligente Steuerung der technischen Systeme und Marktbeziehungen in der Elektrizitätsversorgung zu entwickeln und breitenwirksam zu erproben („Internet der Energie“). Es werden Lösungen bereitgestellt, die die Strom-Erzeugung, die -Netze, die -Speicherung und den -Verbrauch intelligenter machen, die Integration erneuerbarer Energien vorantreiben und eine Kommunikation über alle Wertschöpfungsstufen ermöglichen. E-Energy wurde auf dem IT-Gipfel der Bundeskanzlerin im Dezember 2007 zum Leuchtturmprojekt erklärt. Für die Förderung des bis 2012 laufenden Technologieprogramms werden bis zu 60 Mio. Euro bereitgestellt (BMWi, BMU). Mit den Eigenmitteln der Industriepartner wird im EEnergy-Programm insgesamt ein Projektvolumen von etwa 140 Mio. Euro mobilisiert.
Eine fortgeschrittene Netzintegration, die über die Versorgung der Fahrzeuge hinaus auch eine Rückspeisung von Strom aus Batteriefahrzeugen in das Netz erlaubt, war Gegenstand eines Expertenworkshops im April 2008 (BMWi). Vertreter der Kraftfahrzeugund der Energieversorgungsbranche haben hier gemeinsam mit Komponentenherstellern und Wissenschaftlern die notwendigen Schritte in ein ‚vollständiges’ Elektromobilitätsszenario diskutiert und sprachen sich vor diesem Hintergrund dezidiert für die Integration eines neuen BMWi-Förderschwerpunktes Stromnetze der Zukunft im Rahmen des Energieforschungsprogramms
der Bundesregierung aus. Zwei neu gestartete Projektverbünde dienen der Entwicklung von Handlungsstrategien, u. a. auch in Hinblick auf die forschungspolitische Behandlung des Themas. Grundlage ist das Verständnis der komplexen Abhängigkeiten des Verkehrs- und des Elektrizitätssektors in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht.
Das zentrale Instrument zum Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland, die für eine CO2-arme Energieversorgung von Elektrofahrzeugen benötigt werden, ist das Erneuerbare-Energie-Gesetz (EEG). Damit konnte der Anteil an der Stromerzeugung in den vergangenen zehn Jahren auf rund 15% mehr als verdreifacht werden. Bis 2020 soll der Anteil auf mindestens 30% ansteigen und danach weiter kontinuierlich erhöht werden. Darüber hinaus fördert die Bundesregierung die angewandte Forschung, insbesondere bei Entwicklungen, die zur Realisierung hoher Anteile erneuerbaren Stroms erforderlich sind, z.B. virtuelle Kraftwerke, Energiespeicher und Lastmanagement sowie die Verbesserung von Vorhersageverfahren der Wind- und Solar-Stromerzeugung (BMU).
Durch Zwischenspeicherung in Elektrofahrzeugen könnte regenerativ erzeugter Strom zu Spitzenlastzeiten eingespeist werden und so dazu beitragen, dass die erneuerbaren Energien den Lastbedarf besser befriedigen und so insgesamt mehr Strom aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht. Hier kann an laufende Projekte zur Untersuchung der Potenziale stationärer Lithium-Ionen-Batteriespeicher angeknüpft werden (BMU).
