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Aus der Zukunft lernen: Reallabore für die Energiewende

© craigalance/Pixabay
Wie können Lieferungen per Drohne zur Verkehrswende beitragen? Antworten auf solche Fragen suchen Wissenschaftler im praktischen Versuch. © craigalance/Pixabay

| Kira Crome |

Die Energiewende hat technologischen Fortschritt im Gepäck – und unterschiedliche Konzepte. Um sie erfolgreich zusammenwirken zu lassen und ins herkömmliche System einzubinden, braucht es innovative „smarte“ Lösungen. Wie die aussehen, welche Auswirkungen sie künftig haben werden und wie sie sich in bestehende Regularien einfügen lassen, wird in sogenannten „Reallaboren“ unter besonderen Bedingungen erprobt und getestet.

Als die ersten Automobile auf den Straßen erschienen und den Pferdekutschen Konkurrenz machten, wurde 1865 in Großbritannien der „Red Flag Act“ verabschiedet. Das Gesetz schrieb vor, dass jedem Automobil ein Fußgänger voraus zu laufen habe, der zur Warnung vor dem anrollenden Gefährt eine rote Fahne schwenkt. Erst dreißig Jahre später, im Jahr 1896, wurde das Gesetz im Vereinigten Königreich aufgehoben und damit Automobilen erlaubt, schneller als Fußgänger unterwegs zu sein. Was heute skurril klingt, illustriert ein Problem, das immer noch aktuell ist: Neue Technologien haben rasanten Fortschritt im Gepäck, der große Veränderungen mit sich bringt – vom autonomen Fahren, über den virtuellen Zusammenschluss von dezentralen Erneuerbare-Energien-Anlagen und Stromspeichern bis zur Kopplung verschiedener Technologien in unterschiedlichen Sektoren und zur intelligenten Stromabrechnung per Blockchain. Die Digitalisierung ermöglicht immer schneller innovative Möglichkeiten für das Voranbringen der Energiewende. Viele Lösungen sind heute über das Stadium der technischen Spielerei längst hinaus. Ihre praktische Anwendung aber wirft viele Fragen auf: Wie können Heizungen, Autos und Industrie einen höheren Anteil der vorhandenen erneuerbaren Stromkapazität nutzen? Wie können Elektromobilität, Lieferungen per Drohne oder Wasserstofftechnologien den Verkehr entlasten? Meist lassen sich die genauen Auswirkungen solcher Innovationen auf Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft auf lange Sicht schwer abschätzen. Oft ist nicht klar, wie bestehende Regeln sinnvoll abgeändert oder neugefasst werden müssten, um neue technologische Lösungen zweckdienlich in bestehende Systeme einzubinden.

Antworten sucht die Forschung im praktischen Versuch unter echten Bedingungen: in sogenannten Reallaboren. Das Konzept kommt aus den Sozialwissenschaften, deren Ziel es ist, soziale Dynamiken und Prozesse zu erforschen. „Reallabore sind ein wichtiger Baustein, um die Experimentierkultur in unserer Gesellschaft zu stärken und dabei Transformationsprozesse besser zu verstehen und zu begleiten“, sagt Professor Uwe Schneidewind, Präsident des Wuppertal Instituts. Dabei wird die naturwissenschaftliche Idee des Labors auf Experimentierräume in der Wirklichkeit übertragen. Sei es auf Stadtquartiersebene oder in ganzen Regionen. Das Besondere dabei: Wissenschaft und Entwicklung suchen den gemeinsamen Schulterschluss mit Unternehmen und relevanten gesellschaftlichen Akteuren, um im öffentlichen Raum praktische Lösungen zu entwickeln, zu erproben und ihre Anwendungsmöglichkeiten auszuloten.

Blaupausen für die Zukunft
Noch gibt es keine allgemein gültige Definition des Begriffs „Reallabor“. Häufig ist auch von „Living Labs“, „Innovationsräumen“ oder „Realexperimenten“ die Rede. Das Wissen, das aus der gemeinsamen Entwicklung und Erprobung neuer Lösungen mit den Akteuren aus der Praxis erwächst, dient dazu, erfolgreiche Lösungsansätze als Blaupause auf andere Orte und Regionen zu übertragen. „Reallabor-Forschung ist eine gute Quelle für neue Politikansätze auf der Ebene der Bundesländer, der Bundesregierung oder der Europäischen Union“, erklärt Camilla Bausch, Sprecherin des Ecological Research Network (Ecornet).

Der Forschungsansatz geht damit über den Rahmen reiner Demonstrationsprojekte hinaus. Wirtschaft und Wissenschaft erproben neue technische Lösungen im realen Betrieb und analysieren dabei sowohl die Wechselwirkungen mit bestehenden Systemen als auch die Auswirkungen auf Gesellschaft und Umwelt. Der Mehrwert: Die Erfahrungen, die dabei gesammelt werden, dienen dazu, den Transfer von innovativen neuen Lösungen in die praktische breite Anwendung zu beschleunigen und zu prüfen, wie entsprechende Geschäftsmodelle langfristig wettbewerbsfähig sein können.

Reallabore für die Energiewende
Um zukunftsfähige Energietechnologien im industriellen Maßstab unter realen Bedingungen erproben und so die Transformation innerhalb des Energiesystems beschleunigen zu können, braucht es nicht nur die reale Kulisse, sondern auch gesetzliche Freiräume, in denen Forscher und Entwickler rechtliche Spielräume ausnutzen dürfen. Möglich machen das Experimentierklauseln oder andere Flexibilisierungsinstrumente. Sie erlauben es, neue technologische Lösungen im Reallabor zu erproben, auch wenn der allgemein gültige rechtliche Rahmen das noch nicht vorsieht. Zum Beispiel sieht das Personenbeförderungsgesetz §7, Abs. 2 eine solche Klausel vor, die der Genehmigungsbehörde erlaubt, im Einzelfall zeitlich befristet Ausnahmen zu genehmigen, soweit öffentliche Verkehrsinteressen nicht entgegenstehen. So konnte in Hamburg der Paketdienst Hermes einen autonomen Lieferroboter im Realbetrieb erproben.

Neue Ideen und Lösungen sollen nicht durch bürokratische Hürden ausgebremst werden. „Wir brauchen mehr Mut zum Experimentieren und müssen mehr Testräume für Innovationen und Regulierung ermöglichen“, sagte Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier bei der Auslobung eines Ideenwettbewerbs für die Energieforschung im Reallabor. Das Bundeswirtschaftsministerium hatte das Forschungskonzept aufgegriffen und im 7. Energieforschungsprogramm, das im Oktober 2018 beschlossen wurde, als neue Programmsäule „Reallabore der Energiewende“ verankert. Sie sollen neben der praktischen Erprobung neuer technischer Anwendungen auch Wege zu „regulatorischem Lernen“ eröffnen und die Frage beantworten, in welcher Weise gesetzliche Regelungen weiterentwickelt werden müssten, um neue Technologien mit dem Schutz anderer Interessen in Einklang zu bringen und langfristig marktfähig zu machen.

Energieforschung in NRW
Vor wenigen Wochen hat das Bundeswirtschaftsministerium aus 90 Bewerbungen auf den ausgelobten Ideenwettbewerb insgesamt 20 Konsortien ausgewählt, die Reallabore planen. Die Vorschläge reichen thematisch von der Sektorenkopplung mit Wasserstofftechnologien über großskalige Energiespeicher im Stromsektor bis zu energieoptimierten Stadtquartieren. Die Konsortien, darunter auch vier Projekte in Nordrhein-Westfalen können nun in den kommenden Wochen und Monaten ihre Anträge für Fördermittel stellen. 100 Millionen Euro jährlich stehen dafür zur Verfügung.

Parallel dazu hat das Ministerium ein Handbuch für Reallabore veröffentlicht. Praktische Beispiele zeigen, auf welchen Wegen mithilfe von klaren Experimentierklauseln testweise Freiräume geschaffen worden sind. Es soll Unternehmen, Forschung, Politik und Verwaltungen dazu ermuntern, gemeinsam Reallabore anzustoßen. Vorläufer der neuen Reallabor-Strategie des Bundeswirtschaftsministeriums ist das SINTEG-Programm. Die Abkürzung steht für „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“. In den fünf Regionen des SINTEG-Programms entstehen schon heute Musterlösungen für die technischen, wirtschaftlichen und regulatorischen Herausforderungen der Energiewende. Darunter auch das Verbundprojekt „Designetz“ (wir berichteten), das in 30 Einzelprojekten die Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien in die Verteilnetze erprobt. Dabei werden den beteiligten Unternehmen, die sich mit einer innovativen Lösung einbringen, zum Beispiel die EEG-Umlage oder Netzentgeltzahlungen zumindest teilweise erstattet. Bis zum Abschluss des Projekts im Jahr 2020 soll durch die Zusammenführung der 30 Einzelprojekte ein Gesamtkonzept zur digitalen Steuerung von Verteilnetzen entwickelt werden – eine Blaupause für das Stromnetz der Zukunft. Der Blick in die Zukunft soll zeigen, welche Technologien praxistauglich sind und wie ihre Anwendung rechtlich ermöglicht werden kann. Dabei wäre auch die Frage zu klären, wie die entwickelten und erprobten Lösungen aus den SINTEG-Reallaboren auch ohne Experimentierklauseln auf lange Sicht wirtschaftlich betrieben werden können.