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9:46 Uhr

Seite 1

REGIOVERLAG

18.07.2008

TSB Technologiestiftung Berlin

Studien zu Technologie und Innovation

Zum Autor

Sebastian Vogel

Sebastian Vogel Studium der Physik, der Vergleichenden Literaturwissenschaft, Politikwissenschaft und Philosophie in Augsburg und Vermont (USA). Promotion in Theoretischer Physik mit einer Arbeit zur selbstorganisierten Strukturbildung auf Festkörperoberflächen. Von 2003 bis 2007 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Theoretische Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Seit Juli 2007 Mitarbeiter der TSB Technologiestiftung Berlin im Bereich Neue Technologiefelder.

www.technologiestiftung-berlin.de ISBN 978-3-929273-70-0

Dieses Projekt der TSB Technologiestiftung Berlin wird aus Mitteln der Investitionsbank Berlin gefördert, kofinanziert von der Europäischen Union, Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung. Investition in Ihre Zukunft!

Das Technologiefeld Energie in Berlin-Brandenburg

US 1

Das Technologiefeld Energie in Berlin-Brandenburg Bestandsaufnahme · Entwicklungschancen · Handlungsansätze

REGIOVERLAG


Das Technologiefeld Energie in Berlin-Brandenburg


Studien zu Technologie und Innovation Eine Schriftenreihe der TSB Technologiestiftung Berlin herausgegeben von Christian Hammel


Sebastian Vogel

Das Technologiefeld Energie in Berlin-Brandenburg Bestandsaufnahme Entwicklungschancen Handlungsans채tze

REGIOVERLAG


Herausgeber Christian Hammel TSB Technologiestiftung Berlin Fasanenstraße 85 · 10623 Berlin fon +49.30.46302-500 fax +49.30.46302-444 tsb@technologiestiftung-berlin.de www.technologiestiftung-berlin.de

REGIOVERLAG 2008 Schwedter Straße 8 / 9B · 10119 Berlin fon +49.30.443 77 015 fax +49.30.443 77 02 22 info@regioverlagberlin.de www.regioverlagberlin.de Lektorat Übersetzung Layout Lithos und Fotosatz Druck

Peter Ring Text International GmbH, Berlin Hans Spörri typossatz GmbH Berlin DRV Erfurt

Umschlagfotos

oben: Beleuchtung Hauptbahnhof Berlin (Semperlux AG Berlin / Achim Halzius) unten links: Großkraftwerk Schwarze Pumpe (Vattenfall Europe AG) unten Mitte: Windpark Dubener Platte (Das Grüne Emissionshaus) unten rechts: Gasturbine der Siemens Power Generation (Siemens Pressebild)

Redaktionsschluss Mai 2008 © TSB / REGIOVERLAG Alle Rechte vorbehalten ISBN 978-3-929273-70-0


Studien zu Technologie und Innovation – eine neue Schriftenreihe der Technologiestiftung Berlin

Mit dem hier vorgelegten ersten Band der Schriftenreihe Studien zu Technologie und Innovation systematisiert die TSB Technologiestiftung Berlin die Publikation ihrer Studien zu regionalen Aspekten von Technik und Innovation in Berlin. Die TSB erarbeitet solche Studien seit ihrer Gründung im Jahr 1994 – zur strategischen Ausrichtung ihrer eigenen Aktivitäten, aber auch als Beitrag zur Strategieentwicklung in der Region. Durch das gemeinsame Dach einer Schriftenreihe soll der Zugang zu den Studien erleichtert und zugleich ihr Verbreitungsgebiet vergrößert werden. Künftig werden in loser Folge sowohl Studien zu umfassenden Technologie- und Innovationsfeldern als auch kleinere Technologiereports zu ausgewählten einzelnen Technologien publiziert. Neben der neuen Schriftenreihe erscheinen die bewährten Formate der TSB-Gruppe, insbesondere die Branchenreports der TSB Innovationsagentur Berlin GmbH zur Entwicklung der etablierten Kompetenzfelder der Berliner Innovationsstrategie, wie bisher. Ziel der Studien zu Technologie und Innovation ist es, spezifische naturwissenschaftlich-technische Kompetenzen der Berliner Wissenschaft und der Berliner Wirtschaft zu ermitteln und sichtbar zu machen. Im Ergebnis identifizieren die TSB-Studien Forschungs- und Entwicklungsthemen mit besonderem Potenzial für die Regionalentwicklung in Berlin. Dabei legt die TSB neben der Betrachtung des Anwendungs- und Marktpotenzials vor allem Wert auf die Analyse des regionalen Kooperationspotenzials der jeweiligen FuE-Gebiete. Die Studien benennen deshalb Forschungs- und Entwicklungsthemen, die sich für die Initiierung von Kooperationen sowie von gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekten mehrerer Forschungseinrichtungen bzw. wissenschaftlicher Einrichtungen und Unternehmen eignen. Im Wettbewerb zwischen Forschungs- und Entwicklungsstandorten geht es nicht nur um die besten Köpfe, um die besten Forschungsergebnisse und um Drittmittel der Industrie, sondern zunehmend auch um öffentliche Mittel. Fördermittel für die Wissenschaft werden dabei verstärkt in Wettbewerben um sehr hohe Summen vergeben. Derartige Wettbewerbe sind in der Regel nur durch Kooperationen zu gewinnen, und zwar nicht nur durch Kooperationen innerhalb der Wissenschaft, sondern auch durch Kooperationen zwischen Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen. Intensivierung der regionalen Kooperation und Ausbau vorhandener Stärken zu einer deutlicheren überregionalen Profilbildung haben deshalb steigende Bedeutung für die Entwicklung von Standorten und Regionen. Für Berlin leisten die TSB-Studien einen Beitrag zur Profilbildung, indem sie Themen ermitteln, bei denen sich lokale Akteure bereits eine vergleichsweise gute Position erarbeitet haben, und 5


indem sie diesen Akteuren Wege zur weiteren Verbesserung ihrer Position aufzeigen. Die Studien zu Technologie und Innovation richten sich sowohl an Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft, die im jeweils untersuchten Technikgebiet tätig sind, als auch an Multiplikatoren aus Politik, Verwaltung und Öffentlichkeit. Nur durch deren Zusammenspiel und gemeinsames Auftreten kann die Sichtbarkeit Berliner Forschungs- und Entwicklungskompetenz erfolgreich erhöht werden. Dr. Christian Hammel

6


Inhalt

Bruno Broich Technologiestiftung Berlin verstärkt Aktivitäten im Energiebereich

9

Zusammenfassung Abstract

11 14

1 1.1

17

1.2 1.3

Grundlagen Anlass und Einordnung der Studie in die Arbeit der TSB Technologiestiftung Berlin Fragestellung und Ziel der Studie Methodischer Ansatz und Datenbasis

17 18 21

2 2.1 2.2 2.3 2.4

Politische und gesellschaftliche Rahmenbedingungen Allgemeine Rahmenbedingungen Politische Rahmenbedingungen in der Region Berlin-Brandenburg Verbände, Netzwerke und Initiativen Schlussfolgerungen

23 23 27 33 36

3

Energiebezogene Wissenschaft und Ausbildung in der Region Berlin-Brandenburg Überblick Wissenschaftliche Einrichtungen in Berlin Universitäten Fachhochschulen Forschungsinstitute Wissenschaftliche Einrichtungen in Brandenburg Universitäten Fachhochschulen Forschungsinstitute Übergreifende Wissenschaftsverbünde in der Region Berlin-Brandenburg Schlussfolgerungen

3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.5

Strukturmerkmale der energiebezogenen Wirtschaft in der Region Berlin-Brandenburg 4.1 Gesamtwirtschaftliche Rahmendaten 4.2 Die Energiewirtschaft in der Region Berlin-Brandenburg 4.2.1 Datenbasis und Aussagekraft der statistischen Indikatoren

37 37 46 46 50 52 59 59 60 62 65 66

4

7

69 69 71 71


4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.3

Verarbeitendes Gewerbe Energieversorgung Energiedienstleistungen Innovationsverhalten Schlussfolgerungen

74 81 84 87 91

5

Potenziale in einzelnen Technologie- und Anwendungsfeldern Erneuerbare Energien Photovoltaik Solarthermie Biomasse Windkraft Geothermie Wasserkraft Brennstoffzellen und Wasserstoff Turbomaschinen Kraftwerke Konventionelle Großkraftwerke Blockheizkraftwerke und Kraft-Wärme-Kopplung Nutzung von Hoch- und Niedertemperaturwärme, Kesselbau Transport, Verteilung und Speicherung von Energie Elektrische Netze Öl und Gas Elektrische Antriebe Informations- und Kommunikationstechnologie Lichttechnik Verkehr und Motoren Gebäude Industrie und Gewerbe

93 93 93 112 118 125 128 129 130 140 148 148 152 155 160 160 168 170 173 176 179 187 194

5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.2 5.3 5.4 5.4.1 5.4.2 5.5 5.6 5.6.1 5.6.2 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 6 6.1 6.2

Erkenntnisse und Empfehlungen Aussichtsreiche energiebezogene Handlungsfelder in Berlin-Brandenburg Maßnahmen zur generellen Stärkung des Technologiefelds Energie in Berlin

197 197 202

Anhang Verbände, Netzwerke und Initiativen aus dem Technologiefeld Energie in Berlin und Brandenburg

206

Literatur

209

8


Technologiestiftung Berlin verstärkt Aktivitäten im Energiebereich

Die TSB Technologiestiftung Berlin hat seit ihrer Gründung im Jahr 1994 immer wieder neue Technologiefelder identifiziert und evaluiert, in denen Wissenschaft und Wirtschaft in der Hauptstadtregion Berlin-Brandenburg über erhebliche, sich wechselseitig ergänzende Kompetenzen und Innovationspotenziale verfügen. Die aus solchen Studien abgeleiteten Handlungsempfehlungen an die politischen Entscheidungsträger haben in Technologiefeldern, in denen die regionalen Kompetenzen und Möglichkeiten für Kooperation und Innovation besonders hoch erschienen, zur Gründung strategischer Initiativen oder Aktionszentren geführt. In deren Folge haben sich die strategischen Kompetenzfelder der Hauptstadtregion herausgebildet, die heute den Kern der regionalen Innovationsstrategie bilden. Kein anderes Thema beherrscht derzeit Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und breite Öffentlichkeit so sehr wie das Thema Energie und Klimaschutz. Steigende Energiekosten und die Verpflichtung zur Senkung der Emissionen zwingen dazu, neue Energieträger zu erschließen und effizientere Technologien zur Erzeugung und Nutzung von Energie zu entwickeln und einzusetzen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, Forschung und Entwicklung in diesem Gebiet deutlich zu intensivieren und neue Chancen zu nutzen. Erhöhte FuEAusgaben der öffentlichen Hand und der Industrie zeichnen sich ebenso ab wie höhere Investitionen. Dabei handelt es sich um einen weltweiten Trend. Neuen Technologien zur Energieerzeugung wie zur Energienutzung werden hohe Wachstumspotenziale zugetraut. Regionen, die über das Know-how verfügen, solche Technologien zu entwickeln und der kommerziellen Nutzung zuzuführen, werden sich als Forschungs- und Industriestandorte mit entsprechenden Tätigkeitsschwerpunkten profilieren können. Ebenso werden Regionen wirtschaftlich profitieren, die sich der breiten Nutzung energieeffizienterer Technologien verschrieben haben. Es war deshalb für die TSB nahe liegend, sich intensiv mit den regionalen Potenzialen des Technologiefelds Energie auseinanderzusetzen. Dazu wurden 18 Teilgebiete aus Energieerzeugung und Energienutzung detailliert untersucht und die Akteure und Aktivitäten sowohl im Bereich der Wissenschaft als auch in der Wirtschaft identifiziert. Die vorliegende Studie zeigt zum einen, dass die Hauptstadtregion Berlin-Brandenburg im Technologiefeld Energie über ein breites Spektrum an Forschung und Lehre in Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen verfügt. Zum andern zeigt sie, dass es eine große Zahl von Industrie- und Dienstleistungsunternehmen gibt, deren Geschäftstätigkeit mit der effizienten Erzeugung bzw. Nutzung von Energie im Zusammenhang steht. Schließlich ergibt die Untersuchung, dass in der Region 9


im Technologiefeld Energie vielfältige Kooperationsmöglichkeiten zwischen Wissenschaft und Wirtschaft bestehen, die noch nicht voll genutzt werden. Die TSB empfiehlt, in ausgewählten Handlungsfeldern des Technologiefelds Energie die Vernetzung der Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft voranzutreiben, den Technologietransfer zu forcieren sowie die regionalen Innovationspotenziale durch Bündelung aller Kompetenzen und Ressourcen zu erschließen. Sie wird im Rahmen ihrer zusammen mit der Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung gestalteten Veranstaltungsreihe ›Forschungspolitischer Dialog‹ wichtige Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammenbringen und auf Kooperations- und Handlungsmöglichkeiten im Technologiefeld Energie hinweisen. Mit ihrem in der TSB Innovationsagentur Berlin GmbH neu geschaffenen Bereich ›Energie, Bauen, Umwelt‹ wird die TSB den Wissens- und Technologietransfer im Energiebereich forcieren und in ausgewählten Handlungsfeldern Forschungs- und Entwicklungskooperationen sowie innovative Verbundprojekte fördern. Wir hoffen, dass möglichst viele Akteure und Entscheidungsträger aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik die Ergebnisse der vorliegenden Studie aufgreifen, die regionalen Kompetenzen im Energiebereich weiter stärken und die vorhandenen Kooperations- und Innovationspotenziale nutzen werden. Dr. Bruno Broich Hauptamtlicher Vorstand der Technologiestiftung Berlin

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Zusammenfassung

Die Rahmenbedingungen für Entwicklung, Produktion und Vermarktung neuer und verbesserter Energietechnologien sind derzeit äußerst günstig: Angesichts knapper werdender fossiler Ressourcen setzt Deutschland auf eine Diversifizierung des Energiemix. Gleichzeitig belasten steigende Energiepreise Wirtschaft und private Haushalte; zur Verbesserung der Energieeffizienz sind erhebliche Investitionen zu erwarten. Auch weltweit wächst der Markt für Energietechnologien. Allerdings wird die verfügbare Technik nicht ausreichen, um den Klimawandel zu bewältigen und eine nachhaltige Energieversorgung aufzubauen. Innovative Lösungen sind erforderlich. Europäische Union und Bundesregierung haben auf die Herausforderungen reagiert und die Forschungsförderung ausgeweitet. Insbesondere alternative Energien und Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz werden davon profitieren. Unter dem Eindruck dieser Trends haben mehrere Regionen in Deutschland ihre Kapazitäten in der Energieforschung mit teils erheblichen finanziellen Mitteln ausgebaut, vorhandene Kompetenzen in Schwerpunktbereichen gebündelt sowie Plattformen zur Intensivierung der Kooperation zwischen Wissenschaft und Unternehmen eingerichtet. Auch in Brandenburg sind Energiewirtschaft und Energietechnologie als wachstumsfähiger Bereich identifiziert und erste Initiativen gestartet worden. Auf Ministerebene wurde Energie als mögliches gemeinsames Zukunftsfeld für Berlin und Brandenburg benannt. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen der vorliegenden Studie untersucht, wo die energiebezogenen Kompetenzen von Berlin liegen, in welchen Bereichen sich Berlin und Brandenburg ergänzen und wie sich die Region mit Blick auf die Konkurrenz um Fördermittel und Marktanteile profilieren kann. Danach ergibt sich folgendes Bild: ■ Der Energiebereich ist von erheblicher und zudem wachsender Bedeutung für Wertschöpfung und Beschäftigung in der Region. Allein in Berlin verfolgen mehr als 350 Unternehmen unterschiedlicher Größenklassen mit mindestens 29.000 Beschäftigten energiebezogene Geschäftszwecke. Davon entfallen 22.000 auf das Verarbeitende Gewerbe, 6.000 auf Energieversorgungsunternehmen und (nach vorsichtigen Schätzungen) 1.000 auf Dienstleistungsfirmen. In Brandenburg dominiert die Energieerzeugung, aber auch im Verarbeitenden Gewerbe und bei Energiedienstleistern gibt es eine ganze Reihe von Unternehmen mit energiebezogenem Produktspektrum. ■ Forschungszentralen großer Konzerne aus dem Bereich der Energietechnik gibt es in der Region nicht. In vielen kleinen und mittleren Unternehmen sowie in den Berliner Werken der Großunternehmen werden aber Pro11


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dukte und Verfahren für die Energietechnik erforscht und entwickelt. Alle befragten Unternehmen betonen die Schlüsselrolle der Innovation für die Erhaltung und Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit des Standorts. In der öffentlichen Forschung beider Länder wird an einem breiten Spektrum energierelevanter Themen gearbeitet. Zwar gehört die Region im Hinblick auf Forschungsstärke sowie finanzielle und personelle Ausstattung nicht zu den führenden Zentren der Energieforschung; auch ist die Etablierung von wettbewerbsfähigen Schwerpunktbereichen und die Herausbildung eines klaren Profils in der Energieforschung erst ansatzweise und in Teilbereichen erfolgt. Dennoch zeigt schon die Zahl von schätzungsweise 500 Wissenschaftlern, die sich allein in Berlin mit energiebezogenen Fragestellungen befassen, dass die Region über erhebliche Forschungskapazitäten verfügt. Hinzu kommen Stärken bei Querschnittstechnologien wie den Informations- und Kommunikationstechnologien oder der Produktionstechnik. Die Drittmitteleinnahmen der Berliner Universitäten im Bereich der Energieforschung sind vergleichsweise gering. Außerdem werden verhältnismäßig wenige energierelevante Erfindungen aus Berlin patentiert. Dies deutet darauf hin, dass das Kooperationspotenzial zwischen Wissenschaft und regionaler Wirtschaft nicht ausgeschöpft ist und Defizite bei der Umsetzung von Forschungsergebnissen in neue innovative Produkte vorhanden sind. Hier bestehen Möglichkeiten zur Steigerung der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit der Region. In einigen Kernfeldern sind bereits heute herausragende Kompetenzen in Wirtschaft und Wissenschaft vorhanden. In Berlin gilt dies vor allem für Turbomaschinen und für die Photovoltaik. Mehrere Forschungseinrichtungen sowie größere Fertigungsstätten sind auch in den Bereichen Antriebe, elektrische Netze und Lichttechnik vorhanden. Schließlich gibt es Tätigkeitsfelder mit derzeit noch wenigen, jedoch leistungsstarken und entwicklungsfähigen Akteuren. Dazu zählen Solarthermie, Abwärmenutzung und solares Kühlen, Automatisierungstechnik für energieoptimierte Gebäude sowie Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologien. Diese Bereiche lassen sich bis auf die Turbomaschinen drei übergeordneten Themenblöcke zuordnen: dezentrale Energieversorgung, Energieeffizienz in Gebäuden und Energieeffizienz im Verkehr. Wie Berlin verfügt auch Brandenburg über wissenschaftliche Kompetenzen und umfangreiche Produktion bei Turbomaschinen und in der Photovoltaik. Hier bestehen die größten Gemeinsamkeiten zwischen den Ländern. Bei elektrischen Netzen liegt der Schwerpunkt herstellerseitig in Berlin und zwar bei Netzkomponenten. Das Know-how der Betreiber und wissenschaftlichen Institute in Brandenburg und die Berliner Kompetenzen bei Produktion und Wissenschaft ergänzen sich jedoch. Ähnliches gilt für die Solarthermie, bei der sowohl in Berlin als auch in Brandenburg Produktion stattfindet. Windkraft- und Biomassenutzung sind schwerpunktmäßig in Brandenburg angesiedelt, aber auch in Berlin gibt es einige


wissenschaftliche Kompetenzen sowie Zulieferer und Dienstleister. Weiterhin sind Brandenburger Wissenschaftler und Unternehmen federführend an der Entwicklung von Technologien für Braunkohlekraftwerke, für CO2-arme Kraftwerke und für Geothermie beteiligt. In den drei letztgenannten und weiteren Bereichen sind die Schnittmengen mit Berlin allerdings gering. ■ Berlin ist ein wichtiger Ausbildungsstandort mit einer ganzen Reihe energiebezogener Studiengänge und einer größeren Zahl von Absolventen. Auch Brandenburg verfügt über beachtliche Ausbildungskapazitäten. Gleichwohl wird das Angebot an qualifizierten Fachkräften – insbesondere an Ingenieuren, aber auch an Technikern, Meistern und Facharbeitern – von den Unternehmen vielfach als Engpass benannt. Die Herausbildung eines klaren Profils und eine größere Industrienähe der Hochschulen werden auch unter arbeitsmarktpolitischen Gesichtspunkten als wichtig angesehen. Mit Blick auf die vorhandenen Forschungskompetenzen und die regionalwirtschaftliche Relevanz, vor allem aber um die vorhandenen Potenziale und Wachstumschancen optimal zu nutzen, ist eine stärkere Berücksichtigung des Technologiefelds Energie in der Innovationsstrategie des Landes Berlin erforderlich. Die Heterogenität des Bereichs verlangt allerdings ein differenziertes Vorgehen. Insbesondere sollte sich die Innovationsförderung auf solche Bereiche konzentrieren, die herausgehobene Potenziale aufweisen und bei denen die eingesetzten Ressourcen die größten positiven Effekte erwarten lassen. Um die Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit in diesen aussichtsreichen Bereichen zu verbessern, ist nach aller Erfahrung die gezielte Erhöhung des Vernetzungsgrads der Akteure entscheidend. Durch Bündelung der Kompetenzen von Wirtschaft und Wissenschaft in themenspezifischen Innovationsnetzwerken werden spürbare Vorteile erzielt. So profitieren die Netzwerkteilnehmer von positiven Mengeneffekten durch gemeinsam genutzte Ressourcen und von einer höheren Sichtbarkeit. Wissens- und Informationsaustausch, insbesondere aber Verbundprojekte zwischen Wirtschaft und Wissenschaft verbessern Technologietransfer und Innovationsfähigkeit. Deshalb sollten das entsprechende Kooperationspotenzial ermittelt und Verbundprojekte initiiert werden. Ähnlich wie in anderen Städten soll in Berlin ein Energie- bzw. Klimaschutzpaket aufgelegt werden, das die Diffusion von Maßnahmen zur Reduktion von Kohlendioxidemissionen beschleunigt. Ein solches Programm kann Impulse für die Entwicklung und den Markterfolg innovativer Technologien aus der Region geben, unterscheidet sich jedoch von einer wirtschafts- und forschungspolitisch begründeten Entwicklungsstrategie für das Technologiefeld Energie. Die Zusage der Politik, diese grundsätzlich zu unterstützen und umzusetzen wäre ein wichtiges Signal. Im Detail muss die Strategie dann von den Akteuren aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik gemeinsam entwickelt werden. Um das Synergiepotenzial auszuschöpfen, aber auch mit Blick auf starke konkurrierende Standorte sollte eine solche Konzeption von vornherein für die Region Berlin-Brandenburg als Ganzes entworfen werden. 13


Abstract

Conditions are currently extremely favourable for the development, production and marketing of new and improved energy technologies. In the face of the diminishing supply of fossil fuel resources, Germany is focusing on diversification of its energy mix. Meanwhile, rising energy prices have placed a burden on the economy and private households. Substantial investments aimed at improving the energy efficiency of buildings, transport and production can be expected. The worldwide market for energy technologies is also growing. However, currently available technology is not capable of coping with climate change or establishing a sustainable energy supply. This will require innovative solutions. The European Union and the Federal Government of Germany have reacted to these challenges by increasing research funding. This will in particular benefit alternative energies and technologies aimed at increasing energy efficiency. Faced with these trends, several regions in Germany have invested substantial sums to expand their capacities for energy research. They have combined existing know-how into areas of concentration and established platforms for intensifying cooperation between the science and business communities. Energy management and energy technology have also been identified as viable segments in Brandenburg and the first initiatives have been launched. At the federal ministry level, energy has been identified as a possible field for future joint efforts in Berlin and Brandenburg. Against this background, the study looks at where Berlin’s energy-related areas of expertise lie. It also examines the areas in which Berlin and Brandenburg complement each other and how the region can distinguish itself in the competition for funding and market share. The following picture emerged: ■ The energy sector is of significant, growing importance to the creation of value and to employment in the region. In Berlin alone there are more than 350 companies of various sizes pursuing energy-related business goals. These companies employ at least 29,000 people, including 22,000 in the manufacturing sector, 6,000 in utility companies and 1,000 (according to conservative estimates) employed in service companies. Energy production dominates in Brandenburg, but there is also a wide range of companies in the manufacturing sector and energy service providers with energy-related product lines. ■ There are no research centres belonging to major energy management companies in the region. However, research and development of products and processes for energy management are carried out in many small and mid14


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size companies as well as in plants owned by major companies in Berlin. All of the companies surveyed emphasised the key role that innovation plays in retaining and improving competitiveness of the region and its businesses. Public research conducted in both federal states addresses a wide spectrum of energy-related topics. In terms of its research strength, funding and number of personnel, the region is not one of the leading centres for energy research. The establishment of competitive areas of concentration and development of a distinctive image within energy research has been rudimentary and restricted to only a few subareas. Nevertheless, the estimated 500 researchers who conduct energy-related research in Berlin alone shows that the region offers significant research capacities. Added to this are strengths in cross-sectional technologies such as information and communication technologies or production engineering. Third-party funding for energy research at Berlin universities is somewhat limited. Moreover, relatively few energy-related inventions from Berlin are patented. This indicates that the potential for cooperation between researchers and regional industry is not being fully exploited and that deficits exist in transforming research results into new and innovative products. Opportunities exist here to increase the innovative and competitive capability of the region. Outstanding expertise in certain key areas of industry and science is already present. In Berlin this primarily involves turbo-engines and photovoltaics. Multiple research facilities and large production plants focusing on engines, electrical networks and lighting engineering are also present in the area. There are fields of activity that currently involve few stakeholders, but these participants are dynamic and capable of development. These include solar thermal power, waste heat utilisation and solar cooling, automation for energy-optimised buildings, fuel cells and hydrogen technologies. These fields, with the exception of turbo-engines, can be classified into three segments: decentralised energy supply, energy efficiency in buildings and energy efficiency in transport. Like Berlin, Brandenburg also possesses scientific expertise and extensive production capacity in the turbo-engine and photovoltaic sectors. The two federal states show the greatest similarity in these two areas. In electrical networks, the manufacturer-side focus is in Berlin, and more specifically in network components. However, the know-how of Brandenburg’s operators and research institutions and the expertise of Berliners in production and science are mutually enhancing. For this reason, a notable interface exists between the two federal states. A similar situation exists in solar thermal power, where production takes place both in Berlin and, to a lesser extent, in Brandenburg. Wind and biomass energy can primarily be found in Brandenburg, supplemented by some areas of scientific expertise as well as service and supplier firms in Berlin. Brandenburg’s researchers and businesses are leaders in the development of technologies for brown coal power


plants, low-CO2 power plants and geothermic energy. However, in these three, and other, disciplines, there are few interfaces with Berlin. ■ Berlin is an important education and training location with a wide range of energy-related courses of study and a high number of degree holders. Brandenburg also offers significant educational capacities. Nonetheless, companies often cite a shortage of qualified specialists – especially engineers, but also technicians, master craftsmen and skilled labourers. Development of a distinctive image and a closer relationship between industry and the universities is also considered important in terms of the labour market. Considering the existing research expertise and relevance to the regional economy – and particularly the optimal utilisation of existing potential and growth opportunities – greater significance must be placed on the field of energy technology in Berlin's innovation strategy. However, the heterogeneity of the sector requires a differentiated approach. Funding for innovation should be concentrated in areas that show superior potential, where the most positive impact can be expected from the implemented resources. Experience has shown that the level of networking among stakeholders should be systematically intensified in order to improve innovative capability and competitiveness in these highly promising sectors. Noticeable benefits are achieved by concentrating the expertise of industry and science within innovation networks classified by subject area. Network participants gain from positive volume effects resulting from the joint use of resources as well as from greater visibility. Exchange of knowledge and information, especially in joint projects between the business and research sectors, improve both technology transfer and innovative capability. For this reason, the corresponding potential for strategic alliances should be determined and joint projects should be initiated. According to plans, an energy and climate-protection package similar to those in other cities will be launched in Berlin in order to accelerate diffusion of activities to reduce carbon dioxide emissions. Such a programme can provide impetus to the development and market success of innovative technologies from the region. But this differs from development strategies for the fields of energy technology that are based on economic and research policy. Agreement from the political side to support and implement such a programme would be an important signal. The strategy must then be developed in detail through joint efforts involving stakeholders from industry, science and politics. In order to fully exploit synergy potential while also taking into account highly competitive locations, such a concept should from the outset be designed for the Berlin-Brandenburg region as a whole.

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1

Grundlagen

1.1 Anlass und Einordnung der Studie in die Arbeit der TSB Technologiestiftung Berlin 1 TSB Technologiestiftung Innovationszentrum Berlin (1999). 2 Diese interne Potenzialbeschreibung entstand 2005 als Vorarbeit zu einer geplanten Diplomarbeit und wurde wissenschaftlich von Prof. Dr.-Ing. Rolf Hanitsch begleitet, mit Ergänzungen aus dem Jahr 2006. Mitarbeiter waren cand.-Ing. Helge Rugor, Marcus Schneider, Simon Schäfer, Alexander Batteiger. Die Potenzialbeschreibung kommt abschließend zu der Schlussfolgerung: ›Die Evaluierung des Technologiefeldes Energie hinsichtlich seines wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Potenzials hat eindeutige Innovationspotenziale aufgezeigt. Dieses definierte Innovationspotenzial soll in einer zweiten Stufe zum Kompetenzfeld entwickelt werden‹ (Förster 2005, S. 38). Die Erkenntnisse aus dieser Potenzialbeschreibung wurden kritisch reflektiert und sind in die vorliegende Studie eingeflossen. Der Autor dankt den Interviewpartnern aus Wirtschaft und Wissenschaft sowie den Mitarbeitern der TSB für ihre Unterstützung und insbesondere Helga Förster für ihre wertvollen Hinweise zur Solarwirtschaft in Berlin. Aus der Potenzialbeschreibung wurden insbesondere Teile der Unternehmenslisten zur Solarbranche in Berlin und zu den Photovoltaikfabriken in Ostdeutschland in Kapitel 5.1 übernommen sowie einige weitere Angaben zu Aktivitäten von Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen in der Region. Die Abschnitte zu den Wahlprogrammen, zum Koalitionsvertrag und zu den Fraktionen im Berliner Abgeordnetenhaus in Kapitel 2.2 der vorliegenden Studie wurden von Christian Hammel verfasst.

Die vorliegende Arbeit eröffnet die neue Schriftenreihe der TSB Technologiestiftung Berlin, in der künftig wissenschaftliche Untersuchungen zu aussichtsreichen Technikfeldern veröffentlicht werden. Die TSB ist eine gemeinnützige Stiftung bürgerlichen Rechts. Sie hat satzungsgemäß den Auftrag, die Wissenschaft zu fördern und erfüllt diese Aufgabe unter anderem dadurch, dass sie in ausgewählten Bereichen Netzwerke und Kooperationen zwischen der Wissenschaft und den Unternehmen der Region anregt und fördert. Auf diese Weise soll einerseits den Unternehmen der Zugang zu den Ergebnissen der Forschung erleichtert, andererseits der Wissenschaft durch Kooperation mit der Wirtschaft zu Impulsen aus der Praxis und zu Drittmitteln verholfen werden. Das operative Geschäft der TSB in den Schwerpunktbereichen Medizintechnik, Biotechnologie, Verkehrssystemtechnik, Informations- und Kommunikationstechnologie sowie Optische Technologien / Mikrosystemtechnik wird seit Beginn des Jahres 2007 durch die Tochtergesellschaft TSB Innovationsagentur Berlin GmbH wahrgenommen. Die Auswahl der von ihr unterstützten Themen nimmt die TSB selbst vor, und zwar gemeinsam mit Vertretern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Berliner Landesregierung, die im Kuratorium vertreten sind. Bei der Bearbeitung ihrer Schwerpunktthemen und zur Identifizierung neuer Themen erstellt die TSB Studien zu verschiedenen Technologiefeldern mit dem Ziel, Potenziale und Vernetzungsbedarf innerhalb dieser Felder zu erkennen. So wurden in den letzten Jahren Studien zum Innovativen Bauen, zu Mikrosystemtechnik und Mikroelektronik, zu den Optischen Technologien und zur Ernährung durchgeführt. Im Rahmen einer Großstudie, dem Projekt RITTS1 (Regional Innovation and Technology Transfer Studies) wurde im Jahr 1998 eine Bestandsaufnahme aller Innovationsfelder der Region vorgenommen. Dabei wurden über die bereits genannten Themen hinaus auch Untersuchungen zu den Technologiefeldern Produktionstechnik sowie Mess- und Regeltechnik durchgeführt. Schließlich wurde in einer ersten Voruntersuchung2 aus den Jahren 2005 bis 2006 das Technologiefeld Energie als erfolgversprechend für Berlin beurteilt.

17


1.2

Fragestellung und Ziel der Studie

Durch die Liberalisierung der Energiemärkte, steigende Energiepreise und den Ausbau der erneuerbaren Energien haben Dynamik und Innovationsdruck im Energiesektor in den vergangenen Jahren zugenommen. Die Frage, wie sich die zukünftige Energieversorgung wirtschaftlich, sicher und gleichzeitig umweltverträglich gestalten lässt, ist momentan in der öffentlichen Diskussion sehr präsent und betrifft nahezu alle Bereiche von Gesellschaft und Wirtschaft. Die vorliegende Studie analysiert, ob unter diesen Voraussetzungen durch gezielte Netzwerkbildung, Anregung von Kooperationen, Förderung von Kooperationsprojekten oder andere Maßnahmen positive Effekte für die Region erzielt werden können. Einen Überblick über die Hauptakteure im Technologiefeld Energie gibt Abbildung 1. Das Feld energierelevanter Themen ist in dieser Studie im Unterschied zu anderen Publikationen und zu den Klassifikationsschemata der amtlichen Statistik verhältnismäßig weit gefasst. Im Mittelpunkt stehen einerseits die klassischen energietechnischen Fragen der Energieerzeugung sowie des Transports, der Verteilung und Speicherung von Energie, andererseits aber auch Fragen der effizienten Energienutzung in Gebäuden oder im Verkehr. Direkt oder indirekt ebenfalls von Bedeutung sind verschiedene Querschnittstechnologien und energiebezogene Dienstleistungen (Abbildung 2). Abbildung 1: Akteure im Technologiefeld Energie Politik und Verwaltung

Wissenschaft

Wirtschaft

Universitäten

Energieversorgungsunternehmen

Fachhochschulen

Netzwerke

Hersteller und Zulieferer von Technologien zur Erzeugung, Verteilung, Speicherung und Nutzung von Energie

Außeruniversitäre Forschungseinrichtungen

Anwender Private Haushalte Unternehmen Öffentliche Hand

18

Anbieter von energiebezogenen Dienstleistungen


Abbildung 2: Bereiche im Technologiefeld Energie Energiebezogene Dienstleistungen Service Beratung Planung Projektierung Contracting Erzeugung

Nutzung, Verteilung, Speicherung

Photovoltaik Solarthermie

Elektrische Netze

Biomasse

Wasserstoff

Windkraft

Energie

Öl- und Gas

Geothermie

Akkumulatoren und Batterien

Wasserkraft

Elektrische Antriebe

Verbrennungsmotoren

Abwärme

Brennstoffzellen

Solares Kühlen Lichttechnik

Gasturbinen Großkraftwerke

Querschnittstechnologien

Blockheizkraftwerke Kesselbau

Informations- und Kommunikationstechnologie

Generatoren

Werkstoffwissenschaften

Turboverdichter

Produktionstechnik Steuerungs- und Regelungstechnik

Die Untersuchung hat folgenden Ablauf: Zunächst erfolgt eine generelle Einschätzung der Rahmenbedingungen, der Stärken und Schwächen sowie des Potenzials der Region Berlin-Brandenburg in den energierelevanten Bereichen von Wissenschaft und Wirtschaft. Darauf aufbauend werden einzelne Technologien und Anwendungsfelder detailliert aufgearbeitet mit dem Ziel, mögliche Wachstumsfelder für die Region zu identifizieren. Zu diesem Zweck werden nach einer Bestandsaufnahme die Bedürfnisse der Beteiligten analysiert sowie Bereiche und Akteure bestimmt, bei denen das Potenzial einer Vernetzung besteht, die über das bereits vorhandene Maß hinausgeht. Der Schwerpunkt der Analyse liegt auf den Kompetenzen von Wissenschaft und Wirtschaft sowie auf innovativen Technologien, weniger dagegen auf Dienstleistungen oder Geschäftsmodellen. Außerdem versucht die Studie festzustellen, welche Chancen und Risiken in einer gezielten Förderung der identifizierten Zukunftsthemen liegen und benennt mögliche Maßnahmen dazu. Diese wurden teilweise von den befragten Experten empfohlen, teilweise ergeben sie sich aus eigenen 19


Beleuchtungstechnik aus Berlin im neuen Berliner Hauptbahnhof

© Semperlux AG Berlin / Achim Halzius

Schlussfolgerungen. Die ausgesprochenen Empfehlungen sind als erster Ansatz zu verstehen. Die Ausarbeitung eines konkreten Maßnahmenkatalogs muss durch die relevanten Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik erfolgen. Wegen der Breite des zu untersuchenden Feldes kann nicht jedes Thema mit der gleichen Intensität analysiert werden. Auch Abbildung 2 zeigt nur einen Ausschnitt aus dem großen Spektrum energierelevanter Themen. Die Studie konzentriert sich auf das Land Berlin. Erkenntnisse über die Situation im Land Brandenburg und darüber hinaus gehen in die Analyse ein, soweit sie vorliegen und von Relevanz sind. Die beiden Bundesländer werden nachstehend als Region Berlin-Brandenburg bezeichnet. Eine weitergehende Differenzierung des Verflechtungsraums erwies sich als nicht zielführend für die Fragestellungen dieser Studie, so dass im Folgenden darauf verzichtet wird. In Abgrenzung zu anderen Veröffentlichungen wie dem Landesenergieprogramm Berlin 2006 –2010 oder der Energiestrategie 2020 des Landes Brandenburg gehört die Erarbeitung von Empfehlungen für die anwendungsorientierte Umsetzung von Maßnahmen zur Verbesserung der Energiebilanz und des Klimaschutzes in der Region nicht zur Zielsetzung dieser Arbeit. Das Anwendungspotenzial, das einzelne Technologien in den beiden Bundesländern haben, ist

20


Tabelle 1: Zahl der Interviews nach Zielgruppen Berlin

Brandenburg

Überregional

Insgesamt

Wissenschaft

13

0

2

15

Wirtschaft

23

2

2

27

Intermediäre

20

2

2

24

Insgesamt

56

4

6

66

hier nur insofern relevant, als es Chancen für Entwicklung und Vermarktung innovativer Technologien eröffnet. Markt- oder Unternehmensbewertungen sind ebenfalls nicht Gegenstand dieser Studie.

1.3

Methodischer Ansatz und Datenbasis

Wichtigste Informationsquelle für die Arbeit sind 63 Interviews, die im Sommer und Herbst 2007 in Unternehmen, wissenschaftlichen Einrichtungen und mit Intermediären (Verbände, Kammern, Verwaltungen) innerhalb und außerhalb der Region geführt wurden. Drei Gesprächspartner wurden in ihrer Funktion als Verbandsfunktionäre und Unternehmensmitglieder interviewt und werden deshalb doppelt gezählt. Bei einigen Interviews waren mehrere Gesprächspartner anwesend, die jedoch nicht einzeln gezählt werden. Den Interviews lag ein Leitfaden zu Grunde, der sich um die Themenblöcke ›Innovationsthemen‹, ›Eigenes Innovationsverhalten und Innovationsverhalten der Branche‹, ›Kooperationen‹, ›regionale Stärken und Schwächen‹, ›Innovatoren und Netzwerke in der Region‹ rankte. Die Gesprächsteilnehmer wurden aufgefordert, auch eigene Vorstellungen und Themen anzusprechen, die nicht explizit Gegenstand des Leitfadens waren. Auf Einzelinterviews wird hier nicht Bezug genommen, weil ein Teil der Interviewten um Vertraulichkeit bat. Eine statistische Auswertung der Interviews wurde nicht durchgeführt, da der Leitfaden nicht standardisiert war. Neben den Interviews bildet eine umfangreiche Dokumentenanalyse die zweite Säule der Untersuchung. Im Einzelnen wurde eine Vielzahl von Fachpublikationen und Einzelveröffentlichungen von Unternehmen, Verbänden und Ämtern ausgewertet. Da diese kaum branchenspezifische und regional aufgeschlüsselte Daten enthalten, waren verschiedentlich Annahmen und Schätzungen erforderlich, um Angaben zum Innovationsverhalten und zur Bedeutung der Branche in der Region machen zu können. Datenquellen und Auswertungsverfahren werden in den folgenden Kapiteln benannt. Eine allgemein gebräuchliche Abgrenzung der Energiebranche, wie sie für die Zielsetzung der Studie erforderlich wäre, existiert nicht. Daher wird bei Bezugnahme auf die Daten der Statistischen Ämter, auf Patentveröffentlichungen oder auf Angaben zu Fördermitteln der Bereich Energie jeweils entsprechend der zu Grunde 21


liegenden Klassifikationssysteme definiert. Da diese Systeme teils inkongruent sind, lassen sich Abweichungen bei der Datenbasis nicht immer vermeiden. Die generellen Ausführungen in den Kapiteln 2 bis 4 beruhen überwiegend auf frei verfügbaren Informationsquellen, während sich die Darstellungen zu den einzelnen Technologien und Anwendungsfeldern in Kapitel 5 vor allem auf Aussagen der Interviewten stützen. Kommerzielle Datenquellen wurden für die vorliegende Studie nicht benutzt.

22


2

Politische und gesellschaftliche Rahmenbedingungen

2.1 Allgemeine Rahmenbedingungen

Anforderungen an die Energiepolitik Die Energieversorgung ist ein wesentlicher Teil der Infrastruktur eines Landes und hat eine herausragende volkswirtschaftliche Bedeutung. Sie ist Voraussetzung fast jeglicher wirtschaftlicher Leistungserstellung. Die nationale Energiepolitik verfolgt grundsätzlich drei gleichrangige Ziele: Wirtschaftlichkeit durch wettbewerbsfähige Preise, Versorgungssicherheit durch ausgewogenen Energieträgermix und Minimierung von Beschaffungsrisiken sowie Umweltverträglichkeit der Energieversorgung.

Quelle: BMWi (2001)

Abbildung 3: Energiepolitisches Zieldreieck

1 Der Vierte IPCC-Sachstandsbericht besteht aus drei Teilbänden und einem Synthesebericht. Die Dokumente sind im Internet abrufbar unter www.ipcc.ch.

In den letzten Jahren sind durch veränderte Rahmenbedingungen neue Herausforderungen an die Optimierung des energiepolitischen Zieldreiecks entstanden. Zuvorderst zu nennen ist die hohe Umweltbelastung durch die traditionelle Energieversorgung. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden zahlreiche Schadstoffe frei. Negative Umweltauswirkungen können in den Industrieländern zwar durch technische Maßnahmen weitgehend vermieden werden, ein ungelöstes Problem stellt jedoch die Kohlendioxidemission dar. Die Gefahren des Klimawandels, für den der Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre verantwortlich gemacht wird, wurden zuletzt umfassend im Vierten Sachstandsbericht 1 2007 des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) der Vereinten Nationen aufgezeigt und müssen hier nicht weiter diskutiert werden. Strategien zur Verringerung des weltweiten Kohlendioxidausstoßes stehen derzeit weit oben auf der politischen Agenda. Ein erstes 23


Reduktionsziel wird durch das 1997 verabschiedete Kyoto-Protokoll festgelegt. Deutschland hat das Protokoll im Jahre 2002 ratifiziert und sich verpflichtet, den Ausstoß von Treibhausgasen von 2008 bis 2012 um 21 Prozent gegenüber dem Stand des Jahres 1990 zu reduzieren. Die Verhandlungen für ein Nachfolgeprotokoll sollen bis 2009 abgeschlossen sein. Verschärft wird die CO2-Problematik durch den Anstieg des globalen Energieverbrauchs. Nach Prognosen der Internationalen Energieagentur (IEA) wird der weltweite Energieverbrauch im Jahr 2030 um 50 Prozent höher sein als heute, wobei ein Großteil des Zuwachses durch das Bevölkerungswachstum und die boomende Wirtschaft in China und Indien verursacht wird.2 Fossile Energieträger werden den weltweiten Energiemix auf absehbare Zukunft dominieren, der Anteil der besonders CO2-intensiven Kohle wird sogar weiter zunehmen. Angesichts knapper werdender Reserven an fossilen Energieträgern warnen Expertengruppen wie die Energy Watch Group vor einer Versorgungsknappheit. Der aktuelle Preisanstieg auf dem Weltmarkt ist ein erster Hinweis darauf. Trends in Deutschland und in der Europäischen Union Die Entwicklung in Deutschland – und in anderen Industrieländern – unterscheidet sich von diesem globalen Trend. Durch Bevölkerungsrückgang und Effizienzsteigerung der verwendeten Technik fällt der Anstieg des Primärenergieverbrauchs geringer aus, im Jahr 2007 ist er mit 13.842 Petajoule sogar um fünf Prozent unter den Wert des Vorjahres gesunken und lag damit auf dem niedrigsten Niveau seit der Wiedervereinigung.3 Mit einem Importanteil von 69 Prozent bei den Primärenergieträgern, darunter von 85 Prozent bei Erdgas und von 94 Prozent bei Erdöl, ist Deutschland dennoch in besonderem Maße von der Preisentwicklung auf dem Weltmarkt betroffen.4 Bei einigen Produkten, insbesondere bei Erdgas, besteht außerdem eine große Abhängigkeit von einzelnen Lieferländern, die politisch nicht gewollt ist. Zwar wird der Anteil erneuerbarer Energien signifikant zunehmen, mittelfristig werden aber auch in Deutschland fossile Energieträger und Großkraftwerke einen wesentlichen Teil des Energiebedarfs decken.5 Eine weitere deutsche Besonderheit stellt der zwischen der Bundesregierung und den Betreibergesellschaften vereinbarte Atomkonsens dar. Der langfristige Ausstieg aus der Atomenergienutzung wurde im Jahr 2002 durch eine Novellierung des Atomgesetzes geregelt, das ein Verbot des Neubaus kommerzieller Kernkraftwerke und die Befristung der Laufzeit bestehender Anlagen vorsieht. Durch den Wegfall der Kernernergie sind Veränderungen in der Struktur des Kraftwerkparks und ein massiver Nachbau von Kapazitäten notwendig. Nach einer Studie6 des Verbandes der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik e.V. (VDE) müssen aufgrund der Altersstruktur und des Ausstiegs aus der Kernenergie bis zum Jahr 2020 rund 50 Prozent der heute vorhandenen Kraftwerkskapazitäten erneuert und erhebliche Investitionen in die Netze getätigt werden. Die im Jahr 2005 erfolgte Novellierung des Energiewirtschaftsgesetzes zielte unter anderem darauf ab, den Energiekonzernen trotz der 24


2 International Energy Agency (2007). 3 Vgl. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. (2007). 4 Vgl. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. (o.J.) 5 Vgl. VDI-Gesellschaft Energietechnik (2005); Kölling / Klaus / Quaschning (2007). 6 Energietechnische Gesellschaft im VDE (2006). 7 Vgl. Die Bundesregierung (2007). 8 Das Recht der Bundesländer, höhere Deckungsquoten festzuschreiben als im Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz vorgesehen, bleibt diesen voraussichtlich unbenommen. Überhaupt haben die Bundesländer auf dem Feld der Wärmeversorgung die größte Gesetzgebungskompetenz, da die Wärmeversorgung im Energiewirtschaftsrecht weitgehend ausgespart ist (vgl. Mez 2007, Kapitel 4). 9 Vgl. Europäische Kommission (2008a).

Liberalisierung der Energiemärkte eine höhere Investitionssicherheit zu geben. Eine Zunahme der Investitionsbereitschaft belegen verschiedene mittlerweile in Planung befindliche Neubauprojekte wie die Großkraftwerke von Vattenfall in Hamburg-Moorburg und Berlin-Lichtenberg. In der Öffentlichkeit, in Politik und großen Teilen der Wirtschaft hat sich mittlerweile die Einsicht durchgesetzt, dass weitergehende Schritte erforderlich sind, um die Klimaschutzziele zu erreichen und eine bezahlbare und zuverlässige Energieversorgung zu gewährleisten. Einerseits müssen verstärkt anwendungsnahe Maßnahmen umgesetzt werden, die zur Einsparung von Energie, zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Diversifizierung des Energiemix beitragen. Von Seiten der Politik wurden wesentliche rechtliche Eckpunkte, die in diese Richtung weisen, bereits durch das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz, das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), die Energieeinsparverordnung und die Bestimmungen zum europäischen Emissionshandel gesetzt. Daneben existieren auf Europa-, Bundes- und Landesebene eine Reihe weiterer relevanter Gesetze, Verordnungen und Vorschriften sowie verschiedene Marktanreiz- und Förderprogramme. Die Grundlagen für die zukünftige Energie- und Klimaschutzpolitik will die Bundesregierung mit dem im Dezember beschlossenen integrierten Energieund Klimaprogramm7 festlegen. Dieses Bündel aus Gesetzen, Gesetzesnovellen und Verordnungen dient der Einhaltung der Klimaschutzziele der Bundesregierung und zielt vorrangig darauf ab, den Anteil regenerativer Energiequellen und energieeffizienter Technologien zu steigern. Dazu soll der Anteil der erneuerbaren Energien im Strommarkt auf 25 bis 30 Prozent im Jahr 2020 erhöht werden (Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes) und der Anteil des Stroms aus Kraft-Wärme-Kopplung auf 25 Prozent verdoppelt werden (Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes). Für Neubauten soll die anteilige Deckung des Wärmebedarfs durch erneuerbare Energien festgeschrieben werden (Einführung eines Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes). In BadenWürttemberg ist bereits ein eigenes weitergehendes Wärmegesetz in Kraft getreten, das ab 1. April 2008 einen Deckungsanteil der erneuerbaren Energien von 20 Prozent bei Neubauten vorschreibt.8 Außerdem sollen das Gebäudesanierungsprogramm und die Fördermaßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz bei kleinen und mittleren Unternehmen ausgebaut werden. Auch auf der Ebene der Europäischen Union gibt es verschiedene Richtlinien und Positionspapiere, die energie- und klimaschutzpolitische Ziele festlegen. Derzeit wird ein Klimaschutz-Paket diskutiert, das eine erhebliche Vergrößerung des Anteils der erneuerbaren Energien am Energiemix vorsieht. Privathaushalte, Gewerbe, Landwirtschaft und Verkehr sollen in Deutschland ihren CO2-Ausstoß bis 2020 um 14 Prozent senken. Für die Industrie ist eine Ausweitung des Emissionshandels mit CO2-Verschmutzungsrechten vorgesehen.9 Erkannt wurde andererseits auch, dass es nicht genügen wird, vorhandene Technologien in die breitere Anwendung zu bringen, sondern dass außerdem neue technische Lösungen und Konzepte benötigt werden. Die Förderung 25


innovativer Technologien ist daher ein erklärtes Ziel des Energie- und Klimaprogramms. Die Bundesregierung beabsichtigt in der Energieforschung neue Initiativen mit den Schwerpunkten Klimaschutz, Energieeffizienz, erneuerbare Energien und CO2-Speicherung zu starten und die Forschungsförderung auszubauen. Im Zeitraum 2002 bis 2006 ist bereits ein leichter Anstieg der Ausgaben für die Energieforschung um insgesamt 0,4 Prozentpunkte auf 4,8 Prozent der Forschungsförderung des Bundes zu verzeichnen, während in den Jahren 1991 bis 2001 noch eine kontiniuierliche Abnahme von 7,1 Prozent auf 4,4 Prozent erfolgte.10 Tatsächlich hat die Bundesregierung angekündigt, die Projektfördermittel für die Energieforschung im Haushaltsjahr 2008 gegenüber 2006 zu verdoppeln.11 Für die aktuelle Förderpolitik des Bundes stellt das 2005 beschlossene 5. Energieforschungsprogramm ›Innovation und neue Energietechnologien‹ die wesentliche Grundlage dar. Es ist Teil der Hightech-Strategie des Bundes. Schwerpunkte liegen auf Energieeffizienz und erneuerbaren Energien, und zwar im Einzelnen auf der Entwicklung moderner Kraftwerkstechnologien, auf Photovoltaik und Windenergie im Offshore-Bereich, Brennstoffzellen und Wasserstoff, energieoptimiertem Bauen sowie der energetischen Nutzung von Biomasse.12 Für den spezifischen Bereich der Grundlagenforschung hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im März 2008 sein Konzept ›Grundlagenforschung Energie 2020+‹ vorgelegt und eine weitere Erhöhung der Projektfördemittel angekündigt.13 Energie stellt auch einen Themenbereich im 7. Forschungsrahmenprogramm (FRP) der EU dar, das von 2007 bis 2013 läuft. Von Bedeutung ist außerdem das EU-Rahmenprogramm für Wettbewerbsfähigkeit und Innovation mit seinem Bestandteil ›Intelligente Energie – Europa‹. Weiterhin wurde im Februar 2008 vom Rat der EU auf Vorschlag der Europäischen Kommission ein ›Strategieplan für Energietechnologie‹ (SET-Plan) gebilligt, mit dem eine Intensivierung der Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen für Energietechnologien und eine kohärente strategische Ausrichtung der Energie-Innovationspolitik innerhalb der EU beabsichtigt ist.14 Eine zentrale Position werden dabei Technologien für CO2-arme Kraftwerke und CO2-Sequestrierung, erneuerbare Energien, elektrische Netze und die Fusionsforschung einnehmen. Der Plan, dessen Finanzierungsfragen noch diskutiert werden, baut auf bestehenden Initiativen, insbesondere auf dem 7. FRP und den Europäischen Technologieplattformen, auf. Diese Technologieplattformen führen relevante Akteure (Forschungseinrichtungen, Industrie, Behörden, Verbände, Nutzer usw.) aus einzelnen Sektoren zusammen. Sie haben eine zentrale Rolle bei der Definition von zukünftigen Forschungs- und Technologieschwerpunkten und bei der Koordination von Forschungs- und Entwicklungsausgaben. Mindestens sechs dieser Gremien haben einen klaren Fokus auf Energiethemen.15 In den kommenden Jahren ist folglich mit einer Zunahme der Forschungsförderung für innovative Energietechnologien zu rechnen. Damit einhergehen wird ein weiteres Wachstum des Marktes für alternative Energiequellen und für 26


Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz. Die Unternehmensberatung Roland Berger geht bei kleinen Unternehmen, die im Bereich der umweltfreundlichen Energieerzeugung und -speicherung tätig sind, von einem jährlichen Umsatzwachstum von 25 Prozent, bei großen Unternehmen von 19 Prozent aus. Bei Unternehmen, die im Bereich der Energieeffizienz tätig sind, wird mit einem Umsatzwachstum von 20 Prozent gerechnet.16 Diese Unternehmen werden mehr und besser qualifizierte Fachkräfte benötigen. Auch die Boston Consulting Group erwartet gute Wachstumsaussichten auf den weltweiten Märkten für Energietechnologie.17

2.2

10 Vgl. BMWi (2007a). 11 Vgl. Janositz (2008). 12 Einen Überblick über die zahlreichen Förderprogramme des Bundes, der Länder und der EU im Energiebereich liefert die Förderdatenbank des BMWi: www.foerderdatenbank.de 13 BMBF (2008). 14 Europäische Kommission (2007a). 15 Ein Überblick über die bestehenden Technologieplattformen findet sich im Internetauftritt des Forschungs- und Entwicklungsinformationsdienstes der Europäischen Gemeinschaft (CORDIS) unter http: / / cordis.europa.eu / technology-platforms / individual_en.html. 16 Vgl. Roland Berger Strategy Consultants (2007). 17 Vgl. The Boston Consulting Group (2006), S. 34–36. 18 Die Interviews mit den Vertretern der Fraktionen wurden von Christian Hammel geführt. 19 Senat von Berlin (2006), S. 27.

Politische Rahmenbedingungen in der Region Berlin-Brandenburg

Nicht nur auf Bundes- sondern auch auf Landesebene sind klimaschutz- und energiepolitische Fragestellungen in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Dies belegen zahlreiche Anträge ordnungs- und prozesspolitischer Art, die im zweiten Halbjahr 2007 sowohl aus den Reihen der Regierungskoalition als auch von den Oppositionsfraktionen in das Berliner Abgeordnetenhaus eingebracht wurden. Im Folgenden werden zunächst Programme, die zentrale Positionen der Landespolitik fixieren, vorgestellt. Anschließend werden die aktuellen Einschätzungen der Fraktionen im Abgeordnetenhaus dargestellt. Dazu wurden mit Vertretern aller Fraktionen im Abgeordnetenhaus Interviews geführt.18 Neben technologiepolitischen Fragen war auch das Anwendungspotenzial neuer Technologien in der Hauptstadt Thema der Interviews. Weiterhin werden in diesem Kapitel einige energierelevante Aspekte der innovationspolitischen Strategie in der Region diskutiert. Das Landesenergieprogramm Berlin 2006-2010 Die umwelt- und energiepolitischen Ziele des Senats sind im Landesenergieprogramm Berlin 2006-2010 festgeschrieben. Schwerpunkt des in der letzten Legislaturperiode beschlossenen Programms ist der Klimaschutz. Beabsichtigt wird, die CO2–Emissionen bis zum Jahr 2010 um 25 Prozent gegenüber 1990 zu verringern. In den Jahren 1990 bis 2002 konnte bereits eine Reduktion der Emissionen um 14 Prozent erreicht werden, wenn auch zu großen Teilen bedingt durch den starken Rückgang der Industrieproduktion in der Hauptstadt nach der Wiedervereinigung. Kritisiert wurde von Seiten der Opposition und von Umweltverbänden, dass eine Bewertung des Erfolgs der bis 2005 durchgeführten Maßnahmen im Landesenergieprogramm ebenso fehle wie die Konkretisierung von Schritten zur Erreichung des selbst gesetzten Reduktionsziels. Das Landesenergieprogramm nennt weiter ›die Entwicklung von Pilotprojekten und Innovationen zur Energieeinsparung und Nutzung regenerativer Energien‹19 als wesentliches Ziel. Der Aufbau eines Standortprofils im Bereich innovativer Energietechnologien wird als dringend notwendig erachtet. Kon27


krete Maßnahmen zur Erreichung dieses Ziels werden nicht festgeschrieben. Eine Evaluierung des Programms ist bislang nicht erfolgt. Wahlprogramme der Parteien Noch im Wahlkampf zur laufenden Legislaturperiode 2006 bis 2011 hatte das Thema Energie in den Wahlprogrammen der Parteien mit Ausnahme von Bündnis90 / Die Grünen einen relativ geringen Stellenwert. ›Energie‹ gehörte bei keiner Partei zu den zentralen Wahlkampfthemen und Wahlprogrammthemen. Das Wahlprogramm von Bündnis 90 / Die Grünen nennt Fragen der Energieerzeugung und -nutzung als Kernthemen der Wirtschaftspolitik (›Arbeit durch neue Energien‹), der Lebensqualität und der Urbanität, letzteres im Zusammenhang mit Bauen und Mobilität. Das Programm der SPD sieht energierelevante Themen vorrangig unter dem Gesichtpunkt der Emissionen. Das Programm der FDP geht primär auf Aspekte des Wettbewerbs im Energiemarkt ein. Die Programme von CDU und Die Linke machen keine spezifischen Aussagen zu Erzeugung oder Nutzung von Energie. Der Koalitionsvertrag zwischen SPD und Die Linke Der Koalitionsvertrag zwischen SPD und Die Linke nennt als energierelevante Ziele der laufenden Legislaturperiode vor allem Energieeinsparung in öffentlichen Gebäuden bei Wärme und Strom, gesetzgeberische Aktivitäten zur Energieeinsparverordnung, zum Wärmegesetz und zur Nutzungspflicht für regenerative Energien, die Förderung dezentraler Heizsysteme (Solarthermie, Mikro-KWK), Festschreibung von Mindestanteilen von Strom aus regenerativen Quellen bei Energielieferverträgen, Bereitstellung von Dachflächen öffentlicher Gebäude für Solaranlagen, Beschaffung ökologisch effizienter Fahrzeuge, Einführung des Öko-Audits als Vergabekriterium bei Beschaffungen sowie die Berufung eines Klimaschutzrates. Diese erfolgte im September 2007. Der Klimaschutzrat setzt sich aus 16 Fachleuten aus Wissenschaft und Energiewirtschaft zusammen, die den Senat in klimapolitischen Fragen beraten. Positionen der Fraktionen im Abgeordnetenhaus von Berlin Bei allen im Abgeordnetenhaus vertretenen Fraktionen sind energierelevante Fragen der Umweltpolitik zugeordnet und werden von den umweltpolitischen Sprechern vertreten. Bündnis 90 / Die Grünen haben dafür einen gesonderten Ansprechpartner. Mit den zuständigen Sprechern aller Fraktionen wurden Interviews geführt. Dabei ging es primär um die Frage, welche politischen Schwerpunkte die Berliner Landespolitik in energierelevanten Themen nach Auffassung der jeweiligen Fraktion setzen kann und setzen sollte. Außerdem wurde versucht, in Erfahrung zu bringen, welche Rolle Innovation und Forschung bei Energiethemen zugemessen wird. In allen befragten Fraktionen stand Klimaschutz durch Senkung von Emissionen im Vordergrund der energiepolitischen Ziele und Forderungen. Von allen 28


© Berlin Partner / FTB-Werbefotografie

Das Berliner Rathaus – im Rahmen der Energiepartnerschaft Berlin energetisch saniert

Fraktionen wurde deshalb gefordert, das Landesenergiekonzept weiterzuentwickeln und darin quantitative Ziele zur Emissionseinsparung zu entwickeln und Maßnahmen aufzuzeigen, wie diese erreicht werden können. Alle Sprecher gaben an, zur Erreichung klimapolitischer Ziele primär auf Maßnahmen zu setzen, die das Land in eigener Verantwortung und aus eigenen Mitteln umsetzen kann. Dabei geht es vorrangig um die energetische Sanierung öffentlicher Gebäude durch das Land, die Bezirke und die Berliner Immobilienmanagement GmbH (BIM), die als hundertprozentige Tochter des Landes rund 900 öffentliche Gebäude in der Stadt verwaltet. Potenzial sehen alle Fraktionen darin, die Sichtbarkeit Berlins als Hauptstadt zur Generierung einzelner Mustervorhaben zu nutzen, um vorbildliche und innovative Maßnahmen an den Grenzen des Machbaren zu demonstrieren. Gleichzeitig gaben alle Fraktionen übereinstimmend an, dass der tatsächlich zu erwartende Beitrag solcher ›Leuchtturmprojekte‹ zur Einsparung von Emissionen vergleichsweise gering sei und das Land sich deshalb auf Maßnahmen konzentrieren solle, die den Stand der Technik breitenwirksam umsetzen. Als geeignet wurden vorrangig Maßnahmen in der Bewirtschaftung öffentlicher Gebäude benannt. Die Nutzung der Nachfragemacht des Landes als Marktteilnehmer durch Einbeziehung von 29


Energieeffizienzkriterien bei Beschaffungen der öffentlichen Hand wurde von allen Fraktionen ebenso genannt wie die Beachtung von umweltrelevanten Kriterien bei der Vergabe von Fördermitteln. Die Fraktionen von Die Linke und Bündnis 90 / Die Grünen gaben zusätzlich an, die Kontrolle der Einhaltung längst bestehender Gesetze und Verordnungen müsse intensiviert werden. Bei Regulierungsmaßnahmen, die Dritte verpflichten, Emissionen einzusparen, waren die Positionen differenzierter: Hinsichtlich möglicher neuer Gesetze, Verordnungen und Vorschriften reichte das Spektrum von der Ausdehnung von Umweltzonen über gesetzliche Regelungen zur Nutzungspflicht für regenerative Energien bis zur stärkeren Einbeziehung verschärfter Energieeffizienzkriterien in Genehmigungsverfahren für die Errichtung von Gebäuden und Anlagen. Die Handlungsmöglichkeiten des Landes wurden von den Fraktionen nicht wesentlich unterschiedlich eingeschätzt. Speziell im Bereich der Förderung regenerativer Energien durch vorgeschriebene Einspeisevergütungen, bei steuerlichen Aspekten und hinsichtlich der Regulierung von Märkten wurden die Handlungsmöglichkeiten im Vergleich zum Bund als gering eingeschätzt. Erkennbar war, dass CDU und FDP die Setzung von Anreizen (Fördermöglichkeiten im Ein- und Zweifamilienhausbereich, rabattierte Parkgebühren für besonders energieeffiziente Fahrzeuge, Freigabe von Busspuren für Gas- oder Elektrofahrzeuge usw.) gegenüber gesetzlichen Zwängen deutlich bevorzugen, und dass beide im Falle gesetzgeberischer Maßnahmen die Notwendigkeit einer wissenschaftlichen Begleitung zur Quantifizierung der Ergebnisse besonders betonen. Hinsichtlich der anzustrebenden Struktur der Energie- und Wärmeversorgung einer Großstadt messen alle Fraktionen dem Ausbau und der Netzintegration dezentraler kleinerer Anlagen hohe Bedeutung bei, betonen gleichzeitig aber die Notwendigkeit, dass Koexistenz mit bestehenden Netzen gewährleistet werden muss. Hier sehen alle Fraktionen ein hohes FuE- und Innovationspotenzial. Ebenfalls von allen Fraktionen wurde eingefordert, die Nutzung der einzigen in einer Großstadt anfallenden potenziellen Energieträger Abfall und Abwasser, gegebenenfalls auch Abwärme, zu stärken. Alle Fraktionen wiesen bei diesen Themen auf bestehende oder in Planung befindliche Musterprojekte hin und sehen weiteres Potenzial für ›Leuchtturmprojekte‹. Fragen der Versorgungssicherheit und der Energiepreise wurden von keinem der umweltpolitischen Sprecher der Parteien als wesentliche Themen der Legislaturperiode angegeben, auf Nachfrage jedoch durchweg als grundsätzlich relevant bezeichnet. Wirtschaftspolitische Ziele wie die Schaffung von Arbeitsplätzen durch gezielte Förderung von Unternehmen im Bereich der regenerativen Energien oder durch die Entwicklung exportfähiger Innovationen in diesem Geschäftsfeld wurden besonders stark durch Bündnis 90 / Die Grünen und CDU betont, grundsätzlich sahen jedoch auch alle anderen Parteien hier Chancen für Berlin.

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Die Energiestrategie 2020 des Landes Brandenburg Den energiepolitischen Handlungsrahmen des Landes Brandenburg gab bis Mai 2008 die 2002 beschlossene ›Energiestrategie 2010‹20 vor. Erklärtes Ziel war es, vorhandene Energiesparpotenziale weiter zu erschließen und bis 2010 die CO2-Emissionen auf 53 Mio. Tonnen pro Jahr zu senken (62,5 Mio. Tonnen im Jahr 2000). Der angestrebte Zielwert eines Anteils der regenerativen Energien von ca. fünf Prozent am Primärenergieverbrauch hat sich zur Halbzeit des Programms als obsolet erwiesen, da er bereits im Jahr 2006 übertroffen wurde. Daneben nennt die Energiestrategie 2010 explizit die Entwicklung und Nutzung zukunftsfähiger Energietechnologien als Ziele. Aufgrund veränderter Rahmenbedingungen und neuer Herausforderungen, denen sich das Land gegenübersieht, wurde beschlossen, die Energiestrategie vorzeitig fortzuschreiben. Die Eckpunkte eines aktualisierten Programms wurden im Dezember 2007 dem Kabinett vorgelegt;21 im Mai 2008 wurde die neue ›Energiestrategie 2020 des Landes Brandenburg‹22 verabschiedet. Zusätzlich wurde ein ›Landespolitischer Maßnahmenkatalog zum Klimaschutz und zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels‹23 beschlossen, welcher innerhalb der energiepolitischen und energiewirtschaftlichen Leitlinien Wege zur Umsetzung der klimapolitischen Zielsetzungen aufzeigen soll. Kernpunkte der Energiestrategie 2020 bleiben die Erhaltung der Versorgungssicherheit, Preiswürdigkeit sowie Umwelt- und Klimaverträglichkeit. Das ursprünglich für 2010 angestrebte CO2-Reduktionsziel wird auf 2020 verschoben, bis zum Jahr 2030 soll eine weitere Reduktion der Kohlendioxidemissionen auf 23 Mio. Tonnen erreicht werden. Dazu soll neben Effizienz- und Einsparmaßnahmen der Deckungsanteil der erneuerbaren Energien bis 2020 auf 20 Prozent steigen – vor allem durch einen erheblichen Ausbau von Windenergie- und Biomassenutzung, in geringerem Maße durch zusätzliche Solarenergienutzung. Die Landesregierung beabsichtigt, Brandenburg zu einem international bedeutenden Standort für Erforschung, Produktion, Anwendung und Export zukunftsfähiger Energietechnologien zu entwickeln. In dieser Hinsicht sind vier strategische Handlungsfelder von besonderem Interesse.

20 Landesregierung Brandenburg (2002). 21 Vgl. Ministerium für Wirtschaft Brandenburg (2007b). 22 Landesregierung Brandenburg (2008a). 23 Landesregierung Brandenburg (2008b).

Diese umfassen die Erforschung, Entwicklung und Anwendung von ■ Energieeffizienztechnologien und -verfahren in den Schwerpunktbereichen mittelständische Wirtschaft, Verkehr und Gebäude, ■ Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien einschließlich deren Integration in das Energiesystem mit den Schwerpunktbereichen Windenergie, Biomasse, Solarenergie, Geothermie, ■ klimaverträglichen Kraftwerkstechnologien sowie die Verbesserung ihrer Effizienz. Schwerpunktbereiche sind die CO2-Abscheidung mittels des Oxyfuel-Verfahrens, die unterirdische CO2-Speicherung und Verfahren zur organischen Bindung von CO2.

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Im strategischen Handlungsfeld Übertragungs- und Verteilungsnetze steht weniger die Forschung und Entwicklung im Vordergrund als der Netzausbau zur sicheren Aufnahme der Strom- und Gaserzeugung aus erneuerbaren Energien und der Kraft-Wärme-Kopplung. Außerdem sind virtuelle Kraftwerke und Demand Side Management weitere Schwerpunktbereiche.24 Die öffentliche Kritik am Landesenergiekonzept konzentriert sich auf das Festhalten an der Braunkohleverstromung. Diese ist ein wirtschaftlich wichtiger Faktor für den Stromexporteur Brandenburg. Die angekündigten langfristigen Reduktionsziele für Kohlendioxid dürften sich allerdings als wenig realistisch erweisen, falls der angesetzte Beitrag von Technologien zur CO2-Abscheidung und CO2-Speicherung aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen wegfallen sollte. Die Technologie- und Innovationspolitik in der Region Berlin verfügt über ein anerkannt hohes wissenschaftliches Potenzial. Um die Innovationsfähigkeit des Standorts besser in wirtschaftliche Leistungsfähigkeit umzusetzen, wurden in den zurückliegenden Jahren verschiedene Maßnahmen ergriffen. Innovationspolitische Aktivitäten und Wirtschaftsförderung wurden auf ausgewählte Felder konzentriert, in denen ein Kern an Unternehmen, Forschungs- und Ausbildungseinrichtungen vorhanden ist, die über eine ausreichende Masse und ein hohes Wachstumspotenzial verfügen, um sich im nationalen und internationalen Wettbewerb an herausragender Stelle positionieren zu können. Leitmotiv der Innovationsförderung ist die Stärkung von Stärken. Eine wesentliche Maßnahme stellt die Bündelung der Kompetenzen von Wirtschaft und Wissenschaft in innovationsorientierten Netzwerken über die Wertschöpfungsstufen hinweg dar. Als besonders förderungswürdig wurden fünf so genannte Kompetenzfelder25 – Biotechnologie, Medizintechnik, Optische Technologien, IuK / Medien und Verkehrsystemstechnik – identifiziert. Die Kompetenzfelder bilden die Basis für die Entwicklung dreier regionaler Cluster in der Gesundheitswirtschaft, IuK / Medien und Verkehr / Mobilität. Zur Planung und Steuerung wurden Masterpläne für die Kompetenzfelder entwickelt. Im Jahr 2005 wurde schließlich der so genannte Quadriga-Prozess in Gang gebracht, mit dem eine bessere Abstimmung und ein kohärentes Vorgehen der wichtigsten Akteure bei der Erarbeitung und Umsetzung der Strategie für die Kompetenzfelder erreicht werden soll. Die Beteiligten sind der Senat von Berlin, die Wirtschaftsförderungsgesellschaft Berlin Partner GmbH, die Investitionsbank Berlin, die Industrie- und Handelskammer zu Berlin und die TSB. Energie zählt bislang nicht explizit zu den Kompetenzfeldern in Berlin. Dennoch wurden in der Vergangenheit zahlreiche Forschungs- und Anwendungsprojekte unterstützt, die einen engen Bezug zu energierelevanten Fragestellungen haben. Beispielsweise werden in der TSB derzeit über 20 entsprechende Projekte betreut oder beantragt. Eine wichtige Förderschiene ist das Umweltentlastungsprogramm (UEP) der Senatsverwaltung für Gesundheit, 32


24 Diese Fachbegriffe werden in Kapitel 5.6.1 eingehender erläutert. 25 Die Berliner Kompetenzfelder werden anhand folgender sieben Kriterien abgegrenzt: überragendes Forschungspotenzial; positive Unternehmensentwicklung; Vorhandensein von Leuchtturmprojekten; Fähigkeit, europäische und Bundesmittel zu akquirieren; Fähigkeit zur Entwicklung von Produkten mit Wettbewerbspotenzial; regionale Vernetzung; internationale Vernetzung. Vgl. Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung (2006). 26 Persönliche Mitteilungen der Senatsverwaltung für Gesundheit, Umwelt und Verbraucherschutz Berlin und der Investitionsbank Berlin. Teilweise wurden diese Projekte durch EU-Mittel kofinanziert. 27 Vgl. Ministerium für Wirtschaft des Landes Brandenburg (2007a).

Umwelt und Verbraucherschutz. Mit diesem Programm werden Investitionen von Unternehmen, öffentlichen Einrichtungen, Vereinen und gemeinnützigen Institutionen in Berlin, die einen Beitrag zur Verbesserung der Umweltsituation in der Stadt leisten, gefördert. Nach Auskunft der Senatsverwaltung entfielen in den Jahren 2001 bis 2007 auf die Förderung von Forschungsvorhaben mit Energiebezug rund 7,5 Mio. Euro und auf die Förderung der energetischen Gebäudesanierung rund 54 Mio. Euro. Das war zusammen knapp die Hälfte des gesamten Fördervolumen von 127 Mio. Euro. Von der Investitionsbank Berlin, dem zentralen Förderinstitut des Landes Berlin, wurden außerdem allein im Referenzjahr 2006 aus Landesmitteln26 36 energierelevante Projekte mit einem Volumen von rund 30 Mio. Euro bewilligt. Davon entfielen auf den Solartechnologie-Bereich Projekte im zweistelligen Millionenbereich. In Brandenburg gibt es 16 Branchenkompetenzfelder, die nur in Teilen deckungsgleich mit den Berliner Kompetenzfeldern sind. Die Innovationsstrategie des Landes Brandenburg ist im ›Landesinnovationskonzept Brandenburg‹ festgeschrieben. Angestrebt wird eine Zusammenführung der innovationspolitischen Maßnahmen beider Länder, bislang ist eine gemeinsame Strategie aber erst für einzelne Bereiche ausgearbeitet worden. Die Brandenburger Branchenkompetenzfelder ›Energiewirtschaft / Energietechnologie‹ und ›Mineralöl / Biokraftstoffe‹ lassen sich vollständig dem Energiesektor zurechnen. Um die Entwicklung innovativer und energiesparender Technologien und ihren Einsatz zu fördern wurde die ›Brandenburgische Energie Technologie Initiative‹ (ETI) gegründet und ein Kooperationsnetzwerk Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET) eingerichtet, das im Rahmen der ›Gemeinschaftsaufgabe Verbesserung der regionalen Wirtschaftsstruktur (GA)‹ vom Bund gefördert wird. Anfang des Jahres 2008 wurde ein weiteres GA-Netzwerk ›Mineralölwirtschaft / Biokraftstoffe‹ gegründet. Der innovationspolitische Prozess im Energiebereich ist mithin in Brandenburg erkennbar weiter fortgeschritten als in Berlin. Die beiden Länder haben Ende des Jahres 2007 erklärt, in den fünf Zukunftsfeldern Biotechnologie / Medizintechnik / Pharma, Medien / Informations- und Kommunikationstechnologie, Verkehrssystemtechnik, Optik sowie Energie die grundsätzliche Strategieentwicklung zukünftig gemeinsam zu betreiben.27 Für das Zukunftsfeld Energie wurden bereits erste Schritte zur Erarbeitung einer gemeinsamen Innovationsstrategie durch die ZukunftsAgentur Brandenburg (ZAB), Berlin Partner und die TSB eingeleitet.

2.3 Verbände, Netzwerke und Initiativen In Berlin und Brandenburg gibt es zahlreiche Verbände, Initiativen und Netzwerke, die in der einen oder anderen Weise mit dem Thema Energie befasst sind (vgl. Anhang 1). Von den 65 Wirtschafts- und Arbeitgeberverbänden, die der Vereinigung der Unternehmensverbände in Berlin und Brandenburg e.V. angehören, sind 33


© BTU Cottbus

insbesondere der Verband der Metall- und Elektroindustrie in Berlin und Brandenburg e.V. (VME), der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA) und der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI) mit einer großen Zahl von Industrieunternehmen im Bereich der Energie tätig. Der ZVEI ist Dachverband von 24 Fachverbänden, darunter für Elektrische Antriebe, Batterien, Elektrische Lampen, Energietechnik, Starkstromkondensatoren, Transformatoren und Stromversorgung. Eine lange Tradition im Bereich der Elektrotechnik hat der Elektrotechnische Verein (ETV) e.V., der Bezirksverein Berlin-Brandenburg im Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE). Er wurde 1879 von Werner von Siemens und Heinrich von Stephan gegründet und hat Arbeitskreise zur Elektrischen Gebäudetechnik, zur Energietechnik und zu regenerativen Energien eingerichtet. Auch die regionale Organisation des Vereins Deutscher Ingenieure e.V. (VDI), der persönliche Mitglieder – insbesondere Ingenieure und Naturwissenschaftler – hat, unterhält einen Arbeitskreis ›Energietechnik‹ und einen Arbeitskreis ›Regenerative Energien‹. Die Fördergesellschaft Erneuerbare Energien e.V. (FEE) ist ein gemeinnütziger Verein mit Sitz in Berlin-Wuhlheide. Er informiert über die Anwendung erneuerbarer Energien und betreibt ein Netzwerk aus Wissenschaftlern und innovativen, überwiegend kleinen und mittleren Unternehmen. Arbeitsschwerpunkte des Vereins sind die energetische Nutzung von Biomasse, solares Bauen, Modernisierung der Wärmeversorgung, Kraft-Wärme-Kopplung, Energiespeicher sowie Energieeffizienz in Industrie, Gewerbe und Dienstleistungssektor. Es

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Anlage zur Biogaserzeugung an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus


gibt die Arbeitsgruppen ›Vergasung von Biomasse‹ und ›Biogene Gase-Brennstoffzellen‹ sowie eine Arbeits- und Forschungsgemeinschaft ›Brennstoffzellen, Brenngase und –flüssigkeiten Ostdeutschland‹ Der FEE ist an zahlreichen Kooperationsprojekten auf nationaler und internationaler Ebene beteiligt. Die Mitglieder des brandenburgischen GA-Netzwerks Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET) sind Energieversorger, Technologieanbieter, mittelständische Dienstleister, Berater, Handwerker, Wissenschafts- und Forschungseinrichtungen sowie energieorientierte Verbände und Vereinigungen. Das Netzwerk soll die Zusammenarbeit der Akteure aus Energiewirtschaft und Energietechnologie verbessern sowie Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit der Branche sichern. Innerhalb des Netzwerks haben sich die vier Arbeitsgruppen ›Kraftwerkstechnologien‹, ›Energieeffizienz‹, ›Solarenergie‹ und ›Windenergie‹ konstituiert. Anfang 2008 wurde ein weiteres GA-Netzwerk ›Mineralölwirtschaft / Biokraftstoffe‹ in Brandenburg installiert. Die Landkreise Uckermark und Barnim haben die Initiative ›barum111‹ gegründet, die sich mit Aspekten des Energieverbrauchs und der Energiebereitstellung befasst. Ziel der Initiative ist es, die Region als führenden Standort bei der Produktion von erneuerbaren Energien, beim effizienten Umgang mit Energie sowie bei der Vermarktung von Dienstleistungen zu etablieren. Das Cluster ›ENERGIE Nordost-Brandenburg (ENOB)‹ konzentriert sich zunächst auf Biogas; andere Bereiche der Energiegewinnung aus regenerativen und fossilen Quellen – Photovoltaik, energetische Nutzung fester Biomasse, Verstromung von Windenergie und biogene Treibstoffe – sollen folgen. In Berlin betätigen sich etliche Organisationen in der Initiierung von Demonstrations-, Anwendungs- oder Forschungsprojekten und treiben die Vernetzung der Akteure auf regionaler und überregionaler Ebene voran. Diese Aktivitäten sind begrüßenswert, eine vorrangige Ausrichtung auf die strategischen Interessen des Landes Berlin zur Entwicklung des Technologiefeldes besteht allerdings nicht. Zum Teil stehen die Intermediären in direktem Wettbewerb um Fördermittel und andere Ressourcen. Ein den beiden brandenburgischen GA-Kooperationsnetzwerken ›Energiewirtschaft / Energietechnologie‹ (EWET) und ›Mineralölwirtschaft / Biokraftstoffe‹ vergleichbares Netzwerk gibt es in Berlin nicht. Auch ist keines der neun vom BMWi geförderten Kompetenznetzwerke aus dem Bereich Energie in der Hauptstadtregion ansässig Die meisten Experten sehen darin einen klaren Wettbewerbsnachteil, der auch darin begründet sein dürfte, dass eine länderübergreifende Abstimmung der Aktivitäten im Bereich Energie bisher nur ansatzweise erfolgt. In anderen Teilen Deutschlands wurden in den vergangenen Jahren regionale und überregionale Verbünde, Initiativen und Plattformen gegründet, die zum Teil mit erheblichen Mitteln aus den Landeshaushalten gefördert werden. Beispiele sind der Forschungsverbund Energie Niedersachsen, das Bayerische Cluster Energietechnik, die Initiative ›Kraftwerke des 21. Jahrhunderts‹ in Bayern und Baden-Württemberg, die EnergieRegion Nürnberg e.V. und die EnergieAgentur NRW des Landes Nordrhein-Westfalen. 35


2.4

Schlussfolgerungen

Die Analyse der politischen Rahmenbedingungen hat gezeigt, dass die Voraussetzungen für die Entwicklung des Technologiefeldes Energie in der Region Berlin-Brandenburg hervorragend sind: Zum einen werden die Fördermittel des Bundes und der EU erhöht. Auf dem Markt für innovative Energietechnologien ist ein spürbares Wachstum zu erwarten. Insbesondere alternative Energien und Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz werden davon profitieren. Zum anderen sind die politischen Institutionen in Berlin wie in Brandenburg offensichtlich gewillt, die Entwicklung mitzutragen und zu fördern. An oberster Stelle der politischen Agenda steht die Diffusion des Standes der Technik in die breite Anwendung zur Erreichung der Klimaschutzziele. Die Chancen, die sich durch Entwicklung neuer Waren und Dienstleistungen für die lokale Wirtschaft eröffnen, werden jedoch ebenfalls erkannt. In den folgenden Kapiteln ist zu klären, in welchen Bereichen von Wissenschaft und Wirtschaft der Hauptstadtregion besondere Kompetenzen und besonderes Potenzial vorhanden sind, um diese Chancen zu nutzen.

36


3

Energiebezogene Wissenschaft und Ausbildung in der Region Berlin-Brandenburg

3.1

Überblick

Wissenschaftliche Einrichtungen Die Region Berlin-Brandenburg ist einer der führenden Wissenschaftsstandorte in Europa. Mit acht Universitäten, 17 Kunst-, Fach- und Verwaltungsfachhochschulen sowie zahlreichen außeruniversitären Forschungsinstituten verfügt die Region über eine einmalige Dichte an wissenschaftlichen Institutionen. Der Wissenschaftsatlas Berlin1 weist allein für die Hauptstadt über 330 wissenschaftliche Einrichtungen und Institute aus. Über Kompetenzen in der energierelevanten Forschung verfügen vier Universitäten (darunter drei in Berlin), acht Fachhochschulen (darunter drei in Berlin) und 29 Forschungsinstitute (darunter 18 in Berlin). Einen ersten Eindruck von den jeweiligen Forschungsschwerpunkten vermitteln Tabelle 2 und Tabelle 3. Eine differenzierte Darstellung der energiebezogenen Aktivitäten dieser insgesamt 41 wissenschaftlichen Einrichtungen erfolgt in den Kapiteln 3.2 und 3.3. In Kapitel 5 werden die wissenschaftlichen Kompetenzen in der Region schließlich themenspezifisch aufgearbeitet. Da technische Innovationen im Mittelpunkt der vorliegenden Studie stehen, werden nur diejenigen 29 (darunter 18 in Berlin) unter den 41 Einrichtungen berücksichtigt, die naturwissenschaftliche, technische oder mathematische Energieforschung betreiben. Um den inhaltlichen Zusammenhang zu wahren lassen sich allerdings einige Doppelungen nicht vermeiden. Die Schwergewichte der energiebezogenen Forschung und Ausbildung in Berlin sind die TU Berlin, an der 13 Fachgebiete eine entsprechende Schwerpunktbildung haben, sowie das HMI mit fünf Abteilungen und einer weiteren Arbeitsgruppe. Auch die FHTW Berlin und die TFH Berlin verfügen über beachtliche Kapazitäten. Überschlägigen Schätzungen und Berechnungen zufolge bearbeiten in Berlin annähernd 500 Wissenschaftler energiebezogene Fragestellungen. In Brandenburg ist die BTU Cottbus mit 13 Lehrstühlen die führende Energieforschungseinrichtung.

1 Homepage: http: / / www.berlin.de / wissenschaftsatlas / .

Forschungsstärke Die Zahl der wissenschaftlichen Einrichtungen und Forscher, die sich mit energiebezogenen Fragestellungen befassen, ist kein ausreichender Maßstab zur Beurteilung der wissenschaftlichen Leistungsfähigkeit. Dazu sind weitere Indikatoren erforderlich. Allerdings liegen den aus der Literatur bekannten Forschungsrankings allesamt Klassifikationssysteme zu Grunde, die anders differenzieren als es für die Zielsetzung der vorliegenden Studie wünschenswert wäre. Dennoch lassen sich aus den Forschungsrankings einige generelle 37


Tabelle 2: Energierelevante wissenschaftliche Einrichtungen in Berlin Einrichtung

Schwerpunkte mit Energiebezug

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Materialforschung und -prüfung

Deutsches Institut für Urbanistik (Difu)

Nachhaltige Stadtentwicklung

Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin)

Nachhaltige Entwicklung, Energiewirtschaft

Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR)

Strömungsmaschinen, Verkehrssysteme und Verkehrsmanagement

Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (FHTW)

Regenerative Energien, Energietechnik, energieeffiziente Gebäude

Fachhochschule für Wirtschaft Berlin (FHW)

Nachhaltige Gebäudedämmung

Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)

Epitaxieverfahren für Photovoltaik-Halbleiter

Freie Universität Berlin (FU)

Energiepolitik

Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)

Portable Stomversorgungsgeräte

Fritz-Haber-Institut (FHI)

Grenzflächen, Katalyse, Oberflächenbeschichtungen

Hahn-Meitner-Institut Berlin (HMI); ab 1. Juni 2008: Helmholtzzentrum Berlin für Materialien und Energie

Dünnschicht-Photovoltaik, photoelektrochemische und -katalytische Prozesse

Humboldt Universität Berlin (HU)

Energierecht, Biomasseverwertung

Institut für Energie- und Regulierungsrecht Berlin

Energierecht

Institut für Kristallzüchtung Berlin (IKZ)

Kristalline Werkstoffe für die Photovoltaik

Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW)

Nachhaltige Energie und Klimaschutz

IZT – Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung

Analyse und Bewertung von Energietechnologien

Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB)

Mathematik und Informatik, Simulationsverfahren

Leibniz-Institut für Katalyse e.V., Außenstelle Berlin

Katalytische Verfahren

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

Messtechnik

Stiftung Wissenschaft und Politik – Deutsches Institut für Internationale Politik und Sicherheit

Energiepolitik

Technische Fachhochschule Berlin (TFH Berlin)

Energietechnik, energieffiziente Gebäude

Technische Universität Berlin (TU)

Energietechnik, energieeffiziente Gebäude und Städte, Energiewirtschaft

Unabhängiges Institut für Umweltfragen (UfU)

Nachhaltige Entwicklung, Bildung

Weierstraß Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS)

Mathematische Modellierung und Simulierung

Aussagen zur Forschungsstärke der Region Berlin-Brandenburg im Energiebereich ableiten. Die größte Aussagekraft hat das Förderranking der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), das als Beurteilungskriterium Drittmitteleinnahmen der Institute verwendet. Eine weitere informative Quelle stellt die Projektdatenbank des BMBF dar.

38


Tabelle 3: Energierelevante wissenschaftliche Einrichtungen in Brandenburg Einrichtung

Schwerpunkte mit Energiebezug

Brandenburgische Technische Universität Cottbus (BTU)

Energietechnik

Fachhochschule Brandenburg

Energietechnik

Fachhochschule Eberswalde

Biomasse und nachwachsende Rohstoffe

Fachhochschule Lausitz

Energietechnik, Energiewirtschaft

Fachhochschule Potsdam

Energieeffizientes Bauen

FIB e.V. – Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften

Landnutzungskonzepte, nachwachsende Rohstoffe

Forschungsinstitut Bioaktive Polymersysteme e.V. (Biopos)

Komplexe Naturstoffe als Energieträger

Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)

Organische Leuchtdioden

GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ)

Geothermie

IGV Institut für Getreideverarbeitung GmbH

Mikroalgen zur CO2-Fixierung

IHP – Institut für innovative Mikroelektronik

Silizium für die Photovoltaik

IST – Institut für Solartechnologien GmbH

Photovoltaik auf Siliziumbasis

Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB)

Nachwachsende Rohstoffe

Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

Nachwachsende Rohstoffe

Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPI)

Nanostrukturierte Materialien

Potsdamer Institut für Klimaforschung (PIK)

Nachhaltigkeits- und Klimaforschung

Technische Fachhochschule Wildau (TFH Wildau)

Energietechnik

2 Deutsche Forschungsgemeinschaft (2006).

Die DFG, die als größte deutsche Forschungsförderungsorganisation mehr als 30 Prozent der Drittmitteleinnahmen der deutschen Hochschulen vergibt, veröffentlicht in regelmäßigen Abständen Förderrankings der Universitäten. Neben den eigenen Ausgaben vergleicht die DFG in ihrem vierten Ranking 2 von 2006, das den Zeitraum 2002 bis 2004 umfasst, Daten zu den direkten Projektfördermitteln des Bundes und zur europäischen Forschungsförderung im 6. Forschungsrahmenprogramm. Außerdem fließen Angaben der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) und des Statistischen Bundesamtes ein. Der direkte Vergleich der Zahlen aus den unterschiedlichen Quellen ist allerdings wegen unterschiedlicher Klassifikationssysteme selbst innerhalb des Förderrankings oft nicht möglich. Bezüglich der DFG-Mittel können aufgrund der Aufschlüsselung der DFGFachgebiete, die als Zuordnungsbasis für die Daten zur Verteilung der Mittel dienen, kaum belastbare Aussagen getroffen werden. Beispielsweise stellt die Elektrische Energieerzeugung, -verteilung und -anwendung einen von 13 Teilbereichen des DFG-Fachgebiets ›Elektrotechnik, Informatik und Systemtechnik‹ dar, so dass sich für den energietechnischen Teil dieses Fachgebiets keine spezifischen Daten ableiten lassen. 39


Die TU Berlin, die bedeutendste Technische Hochschule mit dem größten Energieforschungsbereich unter den wissenschaftlichen Einrichtungen in Berlin, wird im Förderranking der DFG erfasst. Im Fachgebiet Wärmetechnik / Verfahrenstechnik, in dem neben den Teilbereichen Wärmeenergietechnik und Thermische Maschinen und Antriebe die Teilbereiche Verfahrenstechnik und Technische Chemie enthalten sind, belegt sie den sechsten Platz bei den DFGBewilligungen und den vierten Platz bei den Drittmitteleinnahmen laut Statistischem Bundesamt. Im 6. Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union (EU) ist der Großteil der energierelevanten Projekte im Schwerpunkt ›Nachhaltige Entwicklung, globale Veränderungen und Ökosysteme‹ enthalten. Innerhalb dieses Bereichs nimmt die TU Berlin unter den deutschen Hochschulen bei der Mitteleinwerbung den fünften Rang ein. Eigenen Auswertungen auf der Basis von Projektangaben des EU-Büros des BMBF zufolge haben von den 15 an der TU Berlin geförderten Teilprojekten in diesem Schwerpunktbereich allerdings nur drei einen direkten Energiebezug. Von 116 in Berlin-Brandenburg EU-geförderten Teilprojekten gilt dies für 26. In den anderen Schwerpunkten des 6. Forschungsrahmenprogramms wurden 712 Teilprojekte in der Region gefördert. Davon hatten 47 einen Bezug zu energierelevanten Fragestellungen im weitesten Sinne. Zum Vergleich: Im Schwerpunkt ›Technologien der Informationsgesellschaft‹ wurden 129 und damit erheblich mehr Projekte gefördert, ebenso in den Lebenswissenschaften (94 Projekte).3 Angaben über Fördersummen liegen nicht vor. Bei der direkten Projektförderung des Bundes, die rund ein Viertel der Drittmittelzuwendungen in Deutschland ausmacht, liegt die TU Berlin dem DFGFörderranking zufolge mit einem Anteil von 2,2 % (1,7 Mio. Euro in den Jahren 2002 bis 2004) an den Mitteln für die Energieforschung auf dem 15. Platz, noch hinter der BTU Cottbus mit 2,9 %. Auch nach Selbsteinschätzung der TU Berlin ist die Drittmitteleinwerbung im Energiebereich derzeit unterdurchschnittlich.4 Differenziertere Aussagen zum Fördergeschehen als das DFG-Förderranking, wenn auch auf Grundlage einer eingeschränkten Datenbasis, ermöglicht die Projektdatenbank des Förderkatalogs des BMBF. Sie gibt Auskunft über die direkten Projektfördermaßnahmen des Bundes. Da kerntechnische Forschung in der Region Berlin-Brandenburg praktisch nicht stattfindet, bleibt diese im Folgenden unberücksichtigt. Wie Abbildung 4 zeigt, ist der Anteil Berlins an den Fördermitteln des Bundes mit derzeit etwa 4,4 % (8,6 Mio. Euro in 2007) etwas höher als der Anteil Berlins an der Bevölkerung in Deutschland (4,1 %). In Brandenburg waren die Mitteleinwerbungen mit 6,9 % Anteil an den Bundesmitteln nicht nur pro Kopf, sondern auch absolut gesehen (2007: 13,3 Mio. Euro) signifikant höher, wie sich Abbildung 5 entnehmen lässt. In den Abbildungen sind neben den Fördermitteln für die Wissenschaft und die Wirtschaft auch Mittel aufgeführt, die an sonstige Einrichtungen wie Verwaltungen, Projektträger oder Verbände fließen.5

40

3 Nach Angaben des EU-Büros des BMBF, Stand 17. 7. 2006 (Sonderauswertung für die TSB). 4 Vgl. die Rede von Prof. Dr.-Ing. Frank Behrendt anlässlich der Auftaktveranstaltung des Innovationszentrums Energie der TU Berlin am 21. 1. 2007. 5 Datengrundlage sind die im Förderkatalog (www.foerderkatalog.de) des BMBF veröffentlichten Angaben zu den Förderprojekten des BMBF, des BMWi und des BMU im nicht-nuklearen Bereich (Leistungsplansystematik Ziffern E1 Kohle und andere fossile Energieträger und E2 Erneuerbare Energien und rationelle Energieverwendung). Nicht erfasst sind Fördermittel anderer Stellen, beispielsweise des BMELV, und die institutionelle Förderung. Stand der Datenabfrage ist der 14. 1. 2008 für die Jahre 1998-2006 und der 19. 3. 2008 für das Jahr 2007. Die Zuordnung der Mittel zu einzelnen Jahren erfolgte proportional zur Dauer des Projekts in einem bestimmten Jahr verglichen mit der Gesamtdauer des Projektes.


Während der letzten drei Jahre lässt sich in beiden Bundesländern eine deutliche Zunahme der absolut akquirierten Bundesmittel feststellen. Auch der relative Anteil steigt tendenziell an. In Brandenburg geht dies vor allem auf Förderprojekte zur Geothermie und zur unterirdischen Einlagerung von Kohlendioxid zurück. Mit Abstand größter Zuwendungsempfänger ist das GFZ in Potsdam. Auffällig ist außerdem, dass der Anteil der Wirtschaft an den bewilligten Fördergeldern in Berlin wesentlich höher ist als in Brandenburg. Im betrachteten Zeitraum stammen bis auf vier Ausnahmen alle Förderprojekte in Berlin aus dem Bereich der erneuerbaren Energien und der rationellen Energieverwendung. Im Bereich konventioneller Kraftwerke wird zur Zeit nur ein Projekt gefördert, und zwar am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. in Berlin. 86 % der Zuwendungsempfänger aus der Wirtschaft waren kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Abbildung 4: Anteil der von Wirtschaft, Wissenschaft und sonstigen Einrichtungen in Berlin eingeworbenen Mittel an den direkten Projektfördermitteln des Bundes in der Energieforschung sowie Absolutwert der eingeworbenen Mittel

9

in Mio. Euro 9

8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

in %

Wissenschaft

Wirtschaft

Sonstige

Absolutwert

0

0 1998

1999

2000

2001

41

2002

2003

2004

2005

2006

2007


Abbildung 5: Anteil der von Wirtschaft, Wissenschaft und sonstigen Einrichtungen in Brandenburg eingeworbenen Mittel an den direkten Projektfördermitteln des Bundes in der Energieforschung sowie Absolutwert der eingeworbenen Mittel in %

Wissenschaft

Wirtschaft

Sonstige

in Mio. Euro 14

Absolutwert

18 16

12

14 10 12 10

8

8

6

6 4 4 2

2

0

0 1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

Die Region Berlin-Brandenburg zählt mithin nicht zu den herausragenden deutschen Forschungsstandorten im Energiebereich – zumindest, wenn man Drittmittelstatistiken als Kriterium heranzieht. Eine Ausnahme stellt die Forschung zur Geothermie und zur CO2-Sequestrierung dar. Für andere Teilbereiche wird eine Spezifizierung im Folgenden erfolgen. Wissenschaftliche Ausbildung In der wissenschaftlichen Ausbildung verfügt die Region über bedeutende Ressourcen. In Berlin waren zum Wintersemester 2006 / 2007 rund 131.000 Studierende immatrikuliert, in Brandenburg etwa 42.000.6 In etlichen Studiengängen werden energiebezogene Themen behandelt. Mehrere Umstände erschweren es jedoch, die Zahl der Absolventen der Hochschulen in Berlin mit relevanten Schwerpunkten zu quantifizieren. Zum einen stehen aufgrund der Umstellung der meisten Diplomstudiengänge auf Bachelor- und Masterstudiengänge nicht für alle Fächer Absolventenzahlen zur Verfügung. Zum anderen lässt sich aus den verfügbaren Statistiken die Schwerpunktbildung der Absolventen innerhalb der jeweiligen Studiengänge nicht immer ablesen. Ein Kern an technischen Studiengängen, die sich schwerpunktmäßig dem Energiebereich zuordnen lassen, lässt sich jedoch definieren. 42

2005

2006

2007

6 Quelle: Gemeinsames Statistikportal der Statistischen Ämter des Bundes und der Länder: www.destatis.de. 7 Quellen für Studierendenzahlen in einzelnen Studiengängen sind die Internetauftritte der Hochschulen und persönliche Mitteilungen der Pressestellen und Prüfungsämter der Hochschulen aus dem vierten Quartal 2007. Geringfügige Abweichungen zur Prüfungsstatistik der Berliner Hochschulen mit Stand August 2007, die vom Amt für Statistik Berlin-Brandenburg herausgegeben wird (2007c), sind daher vorhanden. Die Absolventenzahlen der TFH Berlin beziehen sich auf das Sommersemester 2006 und das Wintersemester 2006 / 07.


Einen Überblick gibt Tabelle 4, in der außerdem die jeweiligen Absolventenzahlen aus dem Jahr 2006 aufgelistet sind.7 Lehramtsstudiengänge sind nicht berücksichtigt. Sofern für die neu eingerichteten Studiengänge keine Absolventenzahlen vorliegen wird die Zahl der jährlich verfügbaren Studienplätze genannt. Neben dem Kernbereich gibt es eine Reihe weiterer Studiengänge, in denen ebenfalls energierelevante Inhalte in signifikantem Umfang vermittelt werden. Diese werden zusammenfassend für bestehende Diplom- und zukünftige Bachelor- / Master-Studiengänge in Tabelle 5 genannt. Zumindest peripher werden in nahezu jedem technischen oder naturwissenschaftlichen Studiengang und in verschiedenen sozial-, geistes- und rechtswissenschaftlichen Studiengängen energierelevante Themen behandelt. Beschränkt man sich, um nicht in Beliebigkeit abzugleiten, auf den energierelevanten Kernbereich, so zeigen die Zahlen in Tabelle 4, dass derzeit über 200 Studenten pro Jahr an Berliner Hochschulen Studiengänge abschließen, die schwerpunktmäßig energietechnische Inhalte vermitteln. Diese bilden ein attraktives Reservoir an Nachwuchskräften für die Unternehmen der Branche. Ein Vergleich mit anderen Standorten, an denen energierelevante Studiengänge angeboten werden, ist aufgrund inkongruenter Ausrichtung der Studiengänge und der lückenhaften Datenbasis kaum möglich. Der größte Teil der Ausbildungsleistung wird an der FHTW Berlin und an der TFH Berlin erbracht. Diese Tendenz wird sich aufgrund des Ausbaus des Studienangebots an den beiden Fachhochschulen weiter verstärken. Neben den klassischen energietechnischen Themen aus dem Maschinenbau, der Elektrotechnik, den Prozesswissenschaften sowie dem Bauwesen haben die regenerativen Energien einen hohen Stellenwert in der Ausbildung in der Hauptstadt. Dabei nimmt die FHTW Berlin eine Vorreiterrolle ein. Bereits kurz nach ihrer Gründung im Jahr 1994 wurde ein erster einschlägiger Studiengang eingerichtet; in den folgenden Jahren wurden die Kapazitäten kontinuierlich ausgebaut. Auch an der TFH Berlin sind regenerative Energien gut verankert. Die energietechnische universitäre Ausbildung findet nahezu ausschließlich an der TU Berlin statt. Der Fokus liegt dabei auf den klassischen Themen, der Aufbau eines Master-Studiengangs für regenerative Energien ist jedoch geplant.

43


Tabelle 4: Studiengänge mit Energieschwerpunkt an Berliner Hochschulen Studiengang

Abschluss

Hochschule

auslaufend

Absolventen 2006

Studienplätze pro Jahr

Bemerkung

Energie- und Verfahrenstechnik

Diplom Promotion

TU

X

36 Diplom 8 Promotion

Energie- und Prozesstechnik

Bachelor

TU

120

Schwerpunkte Energietechnik, Verfahrenstechnik, Gebäudetechnik; Fortführung als Master mit Schwerpunkten Energie- und Verfahrenstechnik, Regenerative Energiesysteme, Energie- u. Gebäudetechnik geplant

Global Production Engineering for Solar Technology

Master

TU

kein NC

Beginn Herbst 2008, gebührenpflichtig

Umwelttechnik / Regenerative Energien

Diplom

FHTW

Umwelttechnik / Regenerative Energien

Bachelor

FHTW

Regenerative Energiesysteme

Bachelor

FHTW

Regenerative Energiesysteme

Master

FHTW

60

Gebäudeenergieund Informationstechnik

Bachelor

FHTW

40

Elektrotechnik – Energiesysteme

Bachelor

TFH

Maschinenbau – Erneuerbare Energien

Bachelor

Maschinenbau – Konstruktionstechnik und Erneuerbare Energien

X

53

120

X

Ein Master-Studiengang ist geplant konsekutiv für Elektrotechnik und Gebäudeenergie- und Informationstechnik

31

Im Bachelor / Master-Studiengang Elektrotechnik besteht weiterhin die Möglichkeit der Vertiefung auf elektrische Energiesysteme

TFH

13

Ausbau auf bis zu 100 Studienanfänger geplant

Master

TFH

5

Konsekutiv für Maschinenbau – Erneuerbare Energien und andere Bachelor-Studiengänge aus dem Maschinenbau an der TFH

Gebäude- und Energietechnik

Bachelor

TFH

36

Gebäudetechnik und Energiemanagement

Master

TFH

2

44

X

24

Der Bachelor-Studiengang ›Regenerative Energiesysteme‹ und der Diplom-Studiengang ›Umwelttechnik / Regenerative Energien‹ an der FHTW wurden 2007 zum BachelorStudiengang Umwelttechnik / Regenerative Energien und dem konsekutiven Master-Studiengang ›Regenerative Energiesysteme‹ zusammengelegt

Konsekutiv für den BachelorStudiengang Gebäude- und Energietechnik


Tabelle 5: Studiengänge mit energiebezogenen Lehrinhalten an Berliner Hochschulen Studiengang

Abschluss

Hochschule

auslaufend

Absolventen 2006

Studienplätze

Bemerkungen

Architektur

Diplom Bachelor Master Promotion

TU, TFH

Diplom

341 (TU 221) + 12 Promotion

TU : 100 Bachelor TFH : 120 Bachelor / 60 Master

Schwerpunkt energie- und klimaoptimierte Architektur im geplanten MasterStudiengang an der TU

Bauingenieurwesen

Diplom Bachelor Master

TU, FHTW

Diplom

240 (TU 87) + 12 Promotion

TU: 100 Bachelor FHTW: 120 Bachelor / 60 Master

Ein Masterstudiengang an der TU ist geplant

Elektrotechnik

Diplom Bachelor Master Promotion

TU, FHTW, TFH

Diplom

153 (TU 96) + 35 Promotion

TU: 200 Bachelor FHTW: 80 Bachelor / 60 Master

Schwerpunkt elektrische Energietechnik im geplanten Master-Studiengang an der TU Berlin; Spezialisierungsrichtung elektrische Energietechnik im Bachelor-Studiengang an der FHTW; Master-Studiengang konsekutiv für Elektrotechnik und Gebäudeenergie- und Informationstechnik geplant Schwerpunkt auf elektrischen Energie- und Antriebssysteme an der TFH

Fahrzeugtechnik

Diplom, Bachelor Master

TFH

Diplom

50

80 Bachelor / 40 Master

Gebäudetechnik

Diplom Promotion

TU

X

5 Diplom + 1 Promotion

Life Science Engineering

Bachelor Master

FHTW

Maschinenbau, Mechanical Engineering

Diplom Bachelor Master Promotion

TU, FHTW, TFH

Diplom, Mechanical Engineering (FHTW)

45

152 (TU 69) + 28 Promotion

40 Bachelor / 20 Master

Schwerpunkt des Studiengangs ist die ganzheitliche Betrachtung von Produktionsprozessen; Inhalte aus der Energietechnik werden vermittelt

TU: 280 Bachelor

Ohne die in Tabelle 4 genannten Studiengänge Maschinenbau – Erneuerbare Energien und Maschinenbau – Konstruktionstechnik und Erneuerbare Energien an der TFH, Schwerpunkt Kraft und Arbeitsmaschinen im Maschinenbaustudiengang an der TU


Studiengang

Abschluss

Hochschule

Physikalische Ingenieurwissenschaft

Bachelor

TU

Process Energy and Environmental Systems Engineering

Master

TU

Technisches Gebäudemanagement

Diplom

FHTW, TFH

Technomathematik

Bachelor, Master

TU

Verkehrswesen

Diplom, Bachelor, Master Promotion

TU

3.2

auslaufend

Absolventen 2006

Studienplätze

Bemerkungen

50

Studienschwerpunkte u.a. Strömungsmechanik und Thermodynamik konsekutiver Masterstudiengang geplant

5

X

Diplom

Teil des Lehrinhaltes ist Energietechnik (insbesondere Kraftwerke)

60 (FHTW 33)

121 + 5 Promotion

40 Bachelor, kein NC für Master

Studienschwerpunkte u.a. Energietechnik und Zuverlässigkeitstheorie sowie Verkehrssystemplanung und Verkehrsinformatik

450 Bachelor

Studienrichtungen Planung und Betrieb, Fahrzeugtechnik, Luft- und Raumfahrttechnik, Schiffsund Meerestechnik

Wissenschaftliche Einrichtungen in Berlin

3.2.1 Universitäten Freie Universität Berlin Die Freie Universität (FU) Berlin hat durch das erfolgreiche Abschneiden bei der Exzellenzinitiative ihren Ruf als eine der bedeutendsten Forschungsstätten in Deutschland festigen können.8 Sie ist mit etwa 31.600 Studierenden die größte der Berliner Hochschulen. Die Geistes-, Sozial- und Politikwissenschaften bestimmen traditionell ihr Profil. In den Naturwissenschaften wird hauptsächlich Grundlagenforschung betrieben, die Ingenieurwissenschaften sind nicht vertreten. Obwohl die FU Berlin keinen Schwerpunkt im Bereich der Energieforschung besitzt, werden grundlagenorientierte energierelevante Projekte in verschiedenen Fakultäten bearbeitet, beispielsweise im Fachbereich Physik (Photovoltaik, künstliche Photosynthese). Die Leiterin des Bereichs Heterogene Materialsysteme am Hahn-Meitner-Institut, Frau Prof. Lux-Steiner, ist Professorin an der FU Berlin. Energiepolitik und Klimaschutz bilden einen von fünf Themenkomplexen der Forschungsstelle für Umweltpolitik (FFU), einem interdisziplinären Institut, das die Kapazitäten der FU Berlin in der gesellschaftswissenschaftlichen Umweltforschung koordiniert. Entsprechende Lehrinhalte 46


werden daher auch in einigen Studiengängen vermittelt. Das Spektrum reicht von grundlagenorientierten Themen bis zu Politikberatung und anwendungsorientierter Forschung. Es bestehen Kooperationen mit verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen in der Region und überregional. Humboldt Universität zu Berlin Die Humboldt Universität (HU) ist mit ihren rund 28.900 Studenten und 359 Professuren die zweitgrößte Universität des Landes Berlin. Die Lehr- und Forschungsschwerpunkte liegen in den Bereichen Mathematik und Naturwissenschaften, Landwirtschaft und Gartenbau, Medizin, Philosophie, Theologie, Rechts- und Wirtschaftswissenschaften. Die Humboldt Universität hat ebenfalls keinen ingenieurwissenschaftlichen Fokus, und es gibt keinen Forschungsschwerpunkt Energietechnik. Entsprechende Studiengänge werden nicht angeboten. Jedoch werden in einzelnen Fakultäten energierelevante Themen bearbeitet. Die Juristische Fakultät mit dem angeschlossenen An-Institut für Energie- und Wettbewerbsrecht in der kommunalen Wirtschaft e.V. beschäftigt sich mit energierechtlichen Fragestellungen, vor allem in Bezug auf die Liberalisierung des Energiemarkts. Darüber hinaus werden einzelne Forschungsprojekte, beispielsweise zur mathematischen Modellierung und Optimierung von Kraftwerkssystemen oder zur biologischen Wasserstoffgewinnung bearbeitet. Hierbei arbeitet die HU Berlin mit verschiedenen nationalen und internationalen Energieversorgern und wissenschaftlichen Einrichtungen zusammen. In der Landwirtschaftlichen Fakultät wird das Thema ›Energie und Rohstoffpflanzen‹ in Zusammenarbeit mit dem Institut für Agrartechnik in PotsdamBornim bearbeitet. Eines der An-Institute der HU Berlin beschäftigt sich mit energiebezogenen Fragestellungen. Es handelt sich um das Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte (IASP), dessen Kernthema die Verwertung von Abfallbiomassen aus der Lebensmittelindustrie zur Gewinnung von Bioethanol ist. Im Zuge einer Vielzahl von Projekten zur Verwertung von Ab- und Beiprodukten aus Landwirtschaft und Ernährungswirtschaft wurde umfangreiches Know-how zur Vergärbarkeit beliebiger Substrate in Biogasanlagen aufgebaut.

8 Informationsquellen sind vor allem die Internetauftritte der Hochschulen und Forschungsinstitute mit Stand Dezember 2007 und die durchgeführten Interviews. Weitere Quellen werden im Folgenden genannt. 9 Homepage: www.energie.tu-berlin.de.

Technische Universität Berlin Die Technische Universität (TU) Berlin ist mit rund 28.300 Studierenden und 315 Professuren nach der TU Dresden und der RWTH Aachen die drittgrößte Technische Universität Deutschlands. Die Kernkompetenzen der TU Berlin werden ihrem Strukturplan entsprechend durch sieben Verbünde interdisziplinär gebündelt. Eines dieser Felder ist die Energie. In Einzelprojekten werden an der TU Berlin Themen aus nahezu allen energierelevanten Bereichen bearbeitet. Zur Koordination der Aktivitäten wurde das ›Innovationszentrum Energie‹ (IZE) gegründet.9 Sprecher des Zentrums ist Prof. Frank Behrendt. Wie Abbildung 6 zeigt, sind die beteiligten Fachbereiche innerhalb des IZE in den Teilbereichen ›Wandlungseffizienz‹, ›Verteilungseffizienz‹, ›Nutzungseffizienz‹, 47


Abbildung 6: Struktur des Innovationszentrums Energie (IZE) der TU Berlin

Quelle: TU Berlin

›Gesellschaftliche und wirtschaftliche Systemforschung‹ sowie ›Mathematik‹ organisiert. Diese bringen zusammen mit den so genannten Enabling Technologies (Sensorik und Aktuatorik, Informations- und Kommunikationstechnik usw.) ihre Kompetenzen in interdisziplinäre Gruppen ein, die zusammen mit externen Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft komplexe Probleme aus den Forschungsclustern ›Effiziente Gasturbinen‹ sowie ›Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik Berlin‹ bearbeiten. Außerdem wurden drei weitere Cluster ›Netze und funktionelle Energiespeicherung‹, ›Nutzung von Niedertemperaturwärme‹ sowie ›Energieeffiziente Gebäude und Städte‹ gegründet. Diese fünf Cluster entsprechen den Hauptfeldern, in denen die TU Berlin über Einzelvorhaben hinausgehende besondere Forschungskompetenzen vorweisen kann. Zusätzlich gibt es einen fakultätsübergreifenden Schwerpunkt ›Fluidsystemtechnik‹, in dem Strömungsmaschinen und Kraft- und Arbeitsmaschinen, verkehrstechnische Fluidsysteme und Gebäudeaerodynamik Arbeitsschwerpunkte darstellen. Außerdem wurde Anfang 2008 ein interdisziplinärer Forschungsverbund ›Regenerative Energien‹ an der TU Berlin gegründet, der durch den Aufbau eines Netzwerkes zwischen der TU Berlin und Unternehmen unter anderem neue Innovations- und Geschäftsfelder insbesondere für den Mittelstand erschließen soll. Der Forschungsverbund wird mit Mitteln der Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung des Landes Berlin unterstützt. Tabelle 6 gibt einen Überblick über Fachgebiete an der TU Berlin, die auf energierelevante Forschung fokussiert sind. Die Photovoltaikforschung wird an der TU Berlin außerdem durch Prof. Hans-Werner Schock und durch Prof. Bernd Rech, beide vom Hahn-Meitner-Institut, vertreten. 48


Tabelle 6: Ausgewählte Fachgebiete mit energiebezogenen Forschungsschwerpunkten an der TU Berlin Fachgebiet

Leiter

Forschungsschwerpunkt

Energiesysteme

Prof. Dr. Georg Erdmann (Teilbereich Systemforschung des IZE)

Energiewirtschaft, Energiesysteme

Energietechnik und Umweltschutz

Prof. Dr.-Ing. George Tsatsaronis (Teilbereich Wandlungseffizienz des IZE)

Modellierung und Optimierung von Energiesystemen, Kraftwerke

Energieverfahrenstechnik und Umwandlungstechniken regenerativer Energien

Prof. Dr. Frank Behrendt (Teilbereich Wandlungseffizienz und Sprecher des IZE)

Vergasung lignosehaltiger Biomassen, Analyse, Aufbereitung und Verwertung der Vergasungsprodukte

Heiz- und Raumlufttechnik (HermannRietschel-Institut)

N.N. (Teilbereich Nutzungseffizienz des IZE)

Maschinen- und Energieanlagentechnik

Prof. Dr.-Ing. Felix Ziegler (Teilbereich Nutzungseffizienz des IZE)

Institut für Energietechnik

Absorptionskälteanlagen, solares Kühlen

Institut für Energie- und Automatisierungstechnik Elektrische Antriebstechnik

Prof. Dr.-Ing. Uwe Schäfer (Teilbereich Verteilungseffizienz des IZE)

Hybridantriebe

Energieversorgungsnetze und Integration erneuerbarer Energien

Prof. Dr.-Ing. Kai Strunz (Teilbereich Verteilungseffizienz des IZE)

Infrastruktur-Integration erneuerbarer Energie, Optimierung heterogener Energiesysteme

Hochspannungstechnik

Prof. Dr.-Ing. Wilfried Kalkner (Teilbereich Verteilungseffizienz des IZE)

Zuverlässigkeitsanalysen, elektromagnetische Verträglichkeit, Materialeigenschaften

Leistungselektronik

N.N. (Teilbereich Verteilungseffizienz des IZE)

Lichttechnik

Prof. Dr.-Ing. Stephan Völker (ab April 2008 Teilbereich Nutzungseffizienz des IZE)

bislang: Lichtmesstechnik, Solarstrahlung, Vorschalttechnik

Institut für Strömungsmechanik und technische Akustik Experimentelle Strömungsmechanik

Prof. Dr.-Ing. Christian Oliver Paschereit (Teilbereich Wandlungseffizienz des IZE)

Gasturbinen

Prof. Dr.-Ing.Helmut Pucher (Teilbereich Wandlungseffizienz des IZE)

Verbrennungsmotoren

Prof. Dr.-Ing. Dieter Peitsch (Teilbereich Wandlungseffizienz des IZE)

Gasturbinen

Prof. Dr.-Ing. Frank U. Vogdt (Teilbereich Nutzungseffizienz des IZE)

Nachhaltiges Bauen

Institut für Land- und Seeverkehr Verbrennungskraftmaschinen Institut für Luft- und Raumfahrt Luftfahrtantriebe Institut für Bauingenieurwesen Bauphysik und Baukonstruktionen

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Von den An-Instituten der TU Berlin hat das Institut für Erhaltung und Modernisierung von Bauwerken e.V. (IEMB), dessen Leiter Prof. Bernd Hillemeier ist, besondere energierelevante Kompetenzen. Unter Leitung des Energiebeauftragten des Bundes werden am IEMB Aufgaben wahrgenommen, die bei umzugsbedingten Bundesbaumaßnahmen unter energetischen Gesichtspunkten in Bezug auf Planung, Baubegleitung, Auswertung anfallen. Das Institut hat zwei Projekte zur solargestützten Kälteerzeugung wissenschaftlich begleitet. Die Technische Universität Berlin unterhält Kooperationen mit allen großen deutschen Unternehmen und mit vielen Instituten der Fraunhofer Gesellschaft, der Helmholtz-Gemeinschaft und der Leibniz- Gemeinschaft. Es bestehen weit über 100 wissenschaftliche Kooperationsverträge mit ausländischen Hochschulen.10 In Bezug auf Kooperationen im Bereich Energie sind besonders das Hahn-Meitner-Institut, und das GFZ Potsdam zu nennen. Die Energieforschung stellt einen Schwerpunkt der Kooperation der TU Berlin mit der Siemens AG dar, zu deren Koordinierung das so genannte CKI Center of Knowledge eingerichtet wurde.

3.2.2 Fachhochschulen Die Fachhochschule für Technik und Wirtschaft (FHTW) Berlin ist die jüngste und mit etwa 9.800 Studierenden und 270 Professuren zugleich die größte Fachhochschule der Stadt. Im Mittelpunkt der Forschung stehen die Entwicklung, der Einsatz und die Verbreitung regenerativer Energien. Arbeitsgebiete sind Solartechnik, Windenergie, Wasserstoff, Brennstoffzellen, Lichttechnik, Energiespeicher, Energietransport und -verteilung, Leistungselektronik, Simulation von Energiesystemen, Gebäudeenergiesysteme, Absorptionskältemaschinen sowie Abwärmenutzung. Tabelle 6 gibt einen Überblick über energierelevante Arbeitsschwerpunkte einiger Professoren der FHTW Berlin.11 Die FHTW wird sich personell auf dem Gebiet der regenerativen Energien weiter verstärken. Drei Professuren mit den Schwerpunkten Photovoltaik, Fluidmechanik (Wind-, Wasserkraft und Solarthermie) und Biologisch-chemische Energiewandlung (inkl. Wasserstoff- und Speichertechnik) wurden Anfang 2008 ausgeschrieben. Die Bereitschaft zur Durchführung von Vorhaben im Bereich der angewandten Forschung wird von den Bewerbern erwartet. Das Kompetenzfeld ›Nachhaltige Energieversorgung für Gebäude‹ bündelt die wesentliche Forschungsexpertise der FHTW auf dem Gebiet. Arbeitsfelder des Kompetenzfeldes, dessen Sprecher Prof. Friedrich Sick ist, sind unter anderem Integrierte Energiekonzepte für Gebäude, Energieversorgungskonzepte auf kommunaler und regionaler Ebene sowie regenerative Energiesysteme. Kontakte und Kooperationen bestehen mit nahezu allen großen Unternehmen der Energiebranche ebenso wie mit kleineren lokalen Firmen und verschiedenen universitären und außeruniversitären Forschungseinrichtungen.

50

10 Eine ausführlichere Aufstellung der Kooperationen der TU Berlin findet sich auf ihrem Internetauftritt: http: / / www.tu-berlin.de / menue / forschung / kooperationen / . 11 Quelle sind ebenso wie bei der Darstellung der energierelevanten Arbeitsschwerpunkte der TFH Berlin die Internetauftritte der Hochschulen. Neben den genannten beschäftigen sich auch andere Professoren mit energierelevanten Themen im weiteren Sinn (Bauphysik, Städtebau, Verkehrstelematik, Regelungstechnik usw.). Hier wird das Abgrenzungsproblem besonders deutlich, d.h. es kann nicht eindeutig entschieden werden, welcher Arbeitsschwerpunkt als energierelevant klassifiziert werden kann. Andere Abgrenzungen sind möglich. Die Tabellen 7 bis 9 geben daher einen ersten Einblick in das energierelevante Profil der Hochschulen, sind aber nicht als Ausschließlichkeitskriterium zu verstehen. Bei mehr als fünf Professuren pro Gebiet wird auf die Nennung der Personen verzichtet, diese finden sich auf den Webseiten der Hochschulen.


Tabelle 7: Wichtige energierelevante Arbeitsschwerpunkte an der FHTW Berlin Fach

Energierelevante Professuren

Arbeitsschwerpunkt

Fachbereich Ingenieurwissenschaften 1 Elektrotechnik

Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes Prof. Dr. Renate Gehrke Prof. Dr. Hans-Werner Röllig

Leistungselektronik, elektrische Antriebstechnik, elektrische Netze, Hochspannungstechnik, elektromagnetische Verträglichkeit, elektrische Anlagen und Geräte

Regenerative Energiesysteme sowie Umwelttechnik / Regenerative Energien

Prof. Dr.-Ing. Volker Quaschning Prof. Dr.-Ing. Joachim Twele Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Brösicke Prof. Dr.-Ing. Friedrich Sick

Regenerative Energiesysteme (insbesondere Windkraft und Photovoltaik), Stromübertragungs- und Kabeltechnik, Hochstromtechnik, elektrische Energiewandler, solares Bauen und Anlagentechnik, Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik, Energiemanagement

Life Science Engineering

Prof. Dr.-Ing. Petra Bittrich

Energetische Analyse, Absorptionskreisprozesse, Energie aus Biomasse

Technisches Gebäudemanagement

Prof. Dr. Helmut Feustel

Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik, Energiemanagement

Fachbereich Ingenieurwissenschaften 2 Fahrzeugtechnik

Prof. Hanns-L. Rodewald Prof. Dr.-Ing. Hans-Herwig Atzorn Prof. Dr.-Ing. Werner Stednitz

Verbrennungsmotoren, Antriebstechnik, Fahrzeugtechnik

Technische Fachhochschule Berlin Die Technische Fachhochschule (TFH) Berlin ist mit rund 9.300 Studierenden und 284 Pofessuren nur wenig kleiner als die FHTW Berlin. Das Thema Energie nimmt in Forschung und Ausbildung ebenfalls eine prominente Stelle ein. Energierelevante Themen werden in der Gebäudetechnik, der Elektrotechnik und im Maschinenbau behandelt. Die Forschungsprojekte umfassen u.a. die Untersuchung der transienten elektromagnetischen Vorgänge am neuen 400-kV-Höchstspannungskabel in Berlin, Untersuchungen zum dynamischen Verhalten von piezoelektrischen Antrieben, die Entwicklung einer dimmbaren Energiesparlampe sowie Wellenkraftwerke. Kooperationen mit verschiedenen größeren und kleineren Unternehmen der Energiebranche bestehen hauptsächlich über Diplomarbeiten, aber auch im Rahmen einzelner Forschungsprojekte. Tabelle 8 gibt einen Überblick über energierelevante Arbeitsschwerpunkte einiger Professoren der TFH Berlin. Fachhochschule für Wirtschaft Berlin Am Steinbeis-Forschungszentrum (SFZ) für umweltbewusstes Bauen und Baustoffe an der Fachhochschule für Wirtschaft (FHW) Berlin werden unter der Leitung von Prof. Hans-Volker Huth Bauabläufe, -prozesse und -materialien auf ihre Umweltverträglichkeit überprüft. Es wurden unter anderem Systeme zur Dämmung von Altbauten auf Grundlage von nachwachsenden Rohstoffen 51


Tabelle 8: Wichtige energierelevante Arbeitsschwerpunkte an der TFH Berlin Fachbereich

Energierelevante Professuren

Arbeitsschwerpunkt

IV Architektur und Gebäudetechnik

elf Professoren

Gebäudetechnik, Heizungs-, Klima-, Kältetechnik, Technisches Gebäudemanagement, Gebäudeautomation

VII Elektrotechnik und Feinwirktechnik

sechs Professoren

Hochspannungstechnik, elektrische Antriebe, elektrische Maschinen und Anlagen, Leistungselektronik, Elektromagnetische Verträglichkeit, elektrische Netze

VIII Maschinenbau, Verfahrens- und Umwelttechnik

Prof. Susanne Auffermann-Lemmer Prof. Dr.-Ing. Theo Bracke Prof. Dr.-Ing. Dieter Korschelt

Beleuchtungstechnik und Lichtgestaltung, Strömungsmaschinen, Wärmetechnik, Wellenkraftwerke

entwickelt und ein anwendungsnahes Netzwerk zum energieeffizienten Bauen in Kreuzberg aufgebaut. Dieses versteht sich als Knotenpunkt zwischen Auftraggebern und Auftragnehmern im Bereich des klimagerechten und energiesparenden Bauens sowie der energetischen Gebäudesanierung.12 Der Leiter der Fachrichtung Maschinenbau der FHW, der Strömungsmechaniker Prof. Seied Nasseri ist Vorsitzender des Landesverbands Berlin-Brandenburg des Bundesverbands WindEnergie (BWE). Zusammen mit der TFH Berlin bietet die FHW Berlin den Bachelor-Studiengang Wirtschaftsingenieur / in Umwelt und Nachhaltigkeit an, in dessen Rahmen unter anderem Lehrinhalte aus dem Bereich Energietechnik / regenerative Energien vermittelt werden. Im Fachbereich Berufsakademie der FHW Berlin werden im dualen Bachelor-Studiengang Konstruktion und Fertigung Lehrinhalte zu Wärme-, Kraft- und Arbeitsmaschinen vermittelt.

3.2.3

Forschungsinstitute

Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) betreibt Materialforschung und -prüfung mit dem Ziel, Sicherheit und Zuverlässigkeit in Chemie- und Materialtechnik zu erforschen und weiterzuentwickeln. Die BAM organisiert sich in 9 Fachabteilungen und 33 Fachgruppen mit ca. 1.600 Mitarbeitern. Sie verfügt über eine Grundfinanzierung von 97,4 Mio. Euro und Drittmitteleinnahmen von 10,0 Mio. Euro im Jahr 2006. Im selben Jahr erschienen 480 Publikationen; es wurden ca. 6.000 Prüfungen, Zulassungen und Gutachten erstellt. Energierelevante Kompetenzen finden sich bei der Entwicklung und Prüfung von Hochtemperaturwerkstoffen für Kraftwerksturbinen und bei der Entsorgung radioaktiver Abfälle von Kernkraftwerken. In der Energieforschung wird unter anderem in der Abteilung ›Werkstofftechnik‹ im Rahmen des BMWi-Projekts COORETEC über CO2-arme Kraftwerkstechnologien oder die Umweltsicherheit 52

12 Homepage: www.netzwerkbauen.de


von Dünnschicht-Photovoltaikmodulen geforscht. In der Abteilung ›Gefahrgutumschließung‹ werden z. B. neue Träger nuklearer Entsorgung untersucht. Deutsches Institut für Urbanistik Das Deutsche Institut für Urbanistik (Difu) ist eine unabhängige wissenschaftliche Gemeinschaftseinrichtung der deutschen Städte. Es untersucht kommunalpolitische Fragestellungen und erstellt Empfehlungen. Im Arbeitsbereich Stadtentwicklung und Recht werden Aspekte einer umweltverträglichen Verkehrsplanung untersucht. Im Arbeitsbereich Umwelt und Verkehr wurden unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit und des Klimaschutzes ebenfalls einige energierelevante Projekte bearbeitet. Leiter des Instituts ist Prof. Klaus Beckmann. Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin) ist das größte unabhängige Wirtschaftsforschungsinstitut in Deutschland. Es ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft und betreibt Grundlagenforschung und wirtschaftspolitische Beratung. Präsident des DIW Berlin ist Prof. Klaus Zimmermann. Das DIW Berlin hat über 200 Mitarbeiter. In der Abteilung Energie, Verkehr, Umwelt untersuchen 30 Mitarbeiter unter Leitung von Frau Prof. Claudia Kemfert energie-, verkehrs- und umweltpolitische Strategien einer nachhaltigen Entwicklung. Im Fokus steht die Sicherung einer klimafreundlichen, wettbewerbsfähigen und sicheren Energieversorgung unter Berücksichtigung der Strukturen, die sich aus der Liberalisierung und Regulierung des Energiemarktes ergeben. Die Forschungsaktivitäten der Abteilung sind in internationale Kooperationen eingebunden. Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unterhält am Standort Berlin-Charlottenburg eine Zweigstelle des Instituts für Antriebsforschung des DLR, die Abteilung für Triebwerksakustik, die von Dr. Lars Enghardt geleitet wird. 23 Mitarbeiter befassen sich mit stationären Prozessen in technischen Strömungen. Die Abteilung ist am Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik (ISTA) der TU Berlin angesiedelt, mit dem sie eine enge Kooperation unterhält. Der Standort Berlin-Adlershof des DLR wurde 1992 gegründet. An ihm konzentrieren sich die Forschungstätigkeiten des DLR in den Feldern Weltraum und Verkehr. Gearbeitet wird an verkehrsträgerübergreifenden Konzepten, am Einsatz moderner Technologien und an optischen Sensorsystemen für Anwendungen im Verkehr. Zielsetzung ist die Entwicklung eines umwelt- und sozialverträglichen Verkehrssystems und Verkehrsmanagements.

53


Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik Das Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) erforscht Schlüsseltechnologien für innovative Anwendungen in der Mikrowellentechnik und Optoelektronik. Besondere Kompetenzen liegen im Bereich von Verbindungshalbleitern, wie sie für hocheffiziente Solarzellen benötigt werden. Leiter des Instituts ist Prof. Günther Tränkle. Das FBH wurde 1992 gegründet und hat mittlerweile 210 Mitarbeiter. Es ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft und des Forschungsverbundes Berlin e.V.13 und unterhält zahlreiche Kooperationen mit nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM Am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM bilden die Systemintegration und das Packaging elektronischer Produkte den Schwerpunkt der industrienahen Forschung und Entwicklung. Leiter des Instituts ist Prof. Herbert Reichl. Mit 302 Mitarbeitern wurden im Jahr 2007 an allen Standorten insgesamt 31 Mio. Euro umgesetzt. Energierelevant sind insbesondere die Forschung an LED-Modulen in der Abteilung Modulintegration und Boardverbindungstechniken sowie die Entwicklung von tragbaren Stromversorgungsgeräten wie z. B. Mikrobrennstoffzellen in der Abteilung High Density Interconnect & Wafer Level Packaging. Das IZM arbeitet eng mit dem Forschungsschwerpunkt Mikroperipherik der TU Berlin zusammen und ist in zahlreichen nationalen und internationalen Kooperationen engagiert. Fritz-Haber-Institut Am Fritz-Haber-Institut (FHI) der Max-Planck-Gesellschaft konzentriert sich die grundlagenorientierte Forschung auf das Verständnis des Zusammenhangs von Struktur, Reaktivität und Dynamik an Grenzflächen. Aber auch Aspekte aus den Materialwissenschaften wie Oberflächenbeschichtungen und Katalyseprozesse werden erforscht. Die Energieforschung stellt keinen Schwerpunkt innerhalb des Forschungsprogramms des FHI dar, den Arbeiten kommt jedoch grundsätzliche Relevanz zu. Mit verschiedenen Partnern aus Industrie und Wissenschaft wurden daher auch energierelevante Projekte durchgeführt, insbesondere in der von Prof. Robert Schlögl geleiteten Abteilung für Anorganische Chemie. Das Themenspektrum reicht dabei von der Rußpartikelverminderung in Fahrzeugdieselmotoren über die katalytische CO2-Wandlung bis zu Fragen der Nutzung von aus Biomasse hergestellten Reaktanten. In der Abteilung ›Theorie‹ unter Leitung von Prof. Matthias Scheffler gibt es eine Arbeitsgruppe ›Elektrochemie und Brennstoffzellen‹. Hahn-Meitner-Institut Das Hahn-Meitner-Institut (HMI) Berlin GmbH mit Standorten in BerlinWannsee und Berlin-Adlershof ist ein naturwissenschaftliches Forschungszentrum mit rund 800 Mitarbeitern und Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft sowie des Forschungsverbundes Sonnenenergie. Der Jahresetat 2007 belief 54

13 Im Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB) sind acht Berliner Forschungsinstitute aus den Natur- und Lebenswissenschaften organisiert. Der FVB stellt für diese acht Mitglieder der Leibniz-Gemeinschaft eine gemeinsame administrative Infrastruktur zur Verfügung. Das Ferdinand-BraunInstitut für Höchstfrequenztechnik, das Institut für Kristallzüchtung und das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik gehören zum FVB. 14 Vgl. Hahn-Meitner-Institut Berlin GmbH (2007b), S. 92.


Tabelle 9: Solarenergieforschung am Hahn-Meitner-Institut in Berlin Abteilung

Leiter

Arbeitsschwerpunkt

Siliziumphotovoltaik

Prof. Dr. Bernd Rech

Dünnschichtsolarzellen aus kristallinem Silizium, siliziumbasierte Heteroemitter

Heterogene Materialsysteme

Prof. Dr. Martha Lux-Steiner

Solarzellen auf der Basis von Verbindungshalbleiter, insbesondere Cu(In,Ga)(S,Se)2-Chalkopyrite

Technologie

Prof. Dr. Hans-Werner Schock

Herstellung und Optimierung von Dünnschichtsolarzellen

Dynamik von Grenzflächen

Dr. Thomas Hannappel (kommissarisch)

Hoch absorbierende Solarzellen auf Basis von epitaktischen Schichtsystemen aus III-V Halbleitern

Solare Energetik

Prof. Dr. Helmut Tributsch

Materialien für die solare Energieerzeugung und für die (Photo)elektro-Katalyse

Elektronische Struktur von Halb- Dr. Christian Pettenkofer leitergrenzflächen (Arbeitsgruppe)

Analyse des Grenzflächenverhaltens von Halbleitern

sich auf 68,7 Mio. Euro. Im Mittelpunkt der Aktivitäten stehen Solarenergieforschung und Strukturforschung, d.h. die Erforschung der inneren Struktur fester Körper und deren innerer Bewegungsprozesse. Zur Ausstattung gehören ein Forschungsreaktor, eine Ionenbeschleunigeranlage und diverse Experimentieranlagen. Zur Strukturanalyse nutzt das Institut auch die Synchrotronstrahlung des Elektronenspeicherrings BESSY in Berlin-Adlershof. Die Fusion der beiden Einrichtungen ist für 2009 geplant. Bereits ab Juni 2008 wird das HMI den künftigen gemeinsamen Namen ›Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialen und Energie GmbH‹ übernehmen. Im Bereich Solarenergieforschung, der von Prof. Hans-Werner Schock geleitet wird, sind etwa 100 Forscher oder 44 Prozent des wissenschaftlichen Personals beschäftigt.14 Forschungsschwerpunkt ist die Dünnschicht-Photovoltaik. Außerdem werden in der Solarenergieforschung photoelektrochemische und (photo-)katalytische Prozesse untersucht, beispielsweise die Entwicklung edelmetallfreier Katalysatoren für Brennstoffzellen. Tabelle 9 gibt einen Überblick über die Arbeitsschwerpunkte der Abteilungen des Solarenergieforschungsbereichs. Einige abteilungsübergreifende Projekte zu organischen Halbleitern und Bauelementen wurden zusätzlich in so genannten virtuellen Projekten bearbeitet. Außerdem baut das Institut derzeit im Rahmen eines Förderprogramms der Helmholtz-Gemeinschaft eine Nachwuchsgruppe in der Solarenenergieforschung auf, die von Dr.-Ing. Marcus Bär geleitet wird, der gleichzeitig an der BTU Cottbus lehren wird. Forschungsschwerpunkt werden Vorgänge an Grenzflächen zwischen Dünnschichtsolarzellen sein. Intensiver Austausch innerhalb der Forschungsgebiete findet nicht nur mit den Partnerinstituten innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft und des Forschungsverbundes Sonnenenergie (FVS) statt, sondern ebenfalls mit anderen Hochschulen und außeruniversitären Einrichtungen sowie mit Industrieunternehmen. Das Engagement umfasst Forschungskooperationen mit nationalen 55


und internationalen Partnern und gemeinsam durchgeführte Berufungen mit regionalen Universitäten. Das HMI ist Mitglied der European Renewable Energy Centres Agency (EUREC), einem Zusammenschluss von 48 europäischen Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Nutzung regenerativer Energiequellen. Reger Wissenschaftleraustausch über den Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) ergänzt die internationale Vernetzung. Institut für Kristallzüchtung Berlin Auf Empfehlung des Wissenschaftsrats wurde 1992 das Institut für Kristallzüchtung (IKZ) gegründet. Es gehört zum Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Berlin-Adlershof und ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Kernaufgabe ist die Bearbeitung von Problemen der Züchtung kristalliner Werkstoffe von der Grundlagenforschung bis zur technologischen Reife. Die Forschungsaktivitäten zu polykristallinen Siliziumschichten und zur Züchtung von Silizium-Einkristallen haben eine hohe Relevanz für die Photovoltaik. Das IKZ gehört zum Forschungsverbund Berlin e.V. und ist Mitglied der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz. Direktor des Instituts ist Prof. Roberto Fornani. Am Institut arbeiten 92 Mitarbeiter, davon 42 Wissenschaftler. Der Gesamtetat betrug 9,1 Mio. Euro im Jahr 2006; davon waren 2,3 Mio Euro Drittmittel. Institut für Energie- und Regulierungsrecht Berlin e.V. Das Institut wurde 1988 gegründet und ist eine gemeinnützige Forschungseinrichtung in privater Trägerschaft. Seit Beginn gibt es einen Kooperationsvertrag mit dem Institut für Wirtschafts-, Wettbewerbs- und Energierecht der FU Berlin. Es befasst sich mit Rechtsfragen, die sich als Folge der Öffnung der Energiemärkte in der EU ergeben. Arbeitsschwerpunkte sind das Regulierungsrecht der Netzwirtschaft, das Energiekartellrecht und das Energievertrags- und Energieumweltrecht. Kooperationsverträge zum Thema Energierecht bestehen auch mit Russland und verschiedenen EU-Staaten. Geschäftsführender Direktor ist Prof. Franz-Jürgen Säcker. Institut für ökologische Wirtschaftsforschung Das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) ist auf dem Gebiet der anwendungsorientierten Umwelt- und Nachhaltigkeitsforschung tätig. Die energierelevanten Forschungsfelder umfassen Themen aus der nachhaltigen Energiepolitik, der Klimapolitik und dem Klimawandel, der Transformation des Energiesektors, aus nachhaltigen Energieinnovationen und den erneuerbaren Energien. Das IÖW beschäftigt 27 wissenschaftliche Mitarbeiter aus den Wirtschaftsund Sozial-, Ingenieur- und Naturwissenschaften. Wissenschaftlicher Geschäftsführer ist Thomas Korbun. Ein Beirat aus mehr als 20 renommierten Wirtschafts- und Umweltwissenschaftlern begleitet die Arbeit des IÖW.

56


© FHTW Berlin

Studierende der FHTW Berlin bei Experimenten mit Solarmodulen

IZT – Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung Als unabhängiges Forschungsinstitut erarbeitet das IZT-Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung zukunftsorientierte Studien mit langfristiger gesellschaftlicher Bedeutung, erstellt Gutachten und führt wissenschaftliche und öffentliche Veranstaltungen durch. Es berät Entscheidungsträger in Wirtschaft und Gesellschaft und analysiert und bewertet neue Technologien sowie deren Umfeld. Außerdem erforscht und entwickelt es ökologisch, sozial und generativ verträgliche Lösungsstrategien in Wirtschaft und Gesellschaft. Leitlinien der Aktivitäten des IZT sind die Nachhaltige Entwicklung und die Verbesserung der Lebensqualität. Energierelevante Forschungsaktivitäten betreffen Themen wie Solartechnik, Biomasse, energieoptimiertes Bauen, Analyse von Energiesystemen, nachhaltige Energiesysteme, Energieverbrauch und Emissionen, kommunales Energiemanagement, Akzeptanz von erneuerbaren Energien und Energieeffizienz sowie Energie- und Ressourcenökonomie. Die Bearbeitung der Forschungsprojekte erfolgt in interdisziplinären Teams. Kooperationen bestehen mit nationalen und internationalen Partnern, vorwiegend aus außeruniversitären Forschungseinrichtungen. Wissenschaftlicher Leiter und Geschäftsführer des Instituts ist Prof. Rolf Kreibich. Momentan werden 31 wissenschaftliche Mitarbeiter beschäftigt.

57


Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock, Außenstelle Berlin Das Leibniz-Institut für Katalyse ist aus der Fusion des Instituts für Angewandte Chemie Berlin-Adlershof mit dem Leibniz-Institut für Organische Katalyse an der Universität Rostock hervorgegangen. In der Berliner Außenstelle werden Katalysatoren und katalytische Verfahren für die Synthese von Raffinerie-, Zwischen- und Feinchemikalien erforscht. 75 Mitarbeiter, darunter 45 Wissenschaftler und 20 Ingenieure, sind in Berlin tätig. Physikalisch-Technische Bundesanstalt Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ist das nationale Metrologie-Institut in Deutschland. Sie erbringt an ihren zwei Standorten in Berlin und Braunschweig wissenschaftlich-technische Dienstleistungen und führt Grundlagenforschung und Entwicklung im Bereich der Metrologie durch. Der Standort Berlin war beispielsweise an der Entwicklung eines Verfahrens zur magnetooptischen Charakterisierung von Solarzellen beteiligt. Stiftung Wissenschaft und Politik – Deutsches Institut für Internationale Politik und Sicherheit Am Deutschen Institut für Internationale Politik und Sicherheit der Stiftung Wissenschaft und Politik werden in der Forschungsgruppe ›Globale Fragen‹ Prozesse der Globalisierung und Transnationalisierung erforscht. Dabei werden Fragen der Internationalen Energiepolitik, der ökonomischen und geopolitischen Implikationen der Ressourcenverteilung, der Versorgungssicherheit und der erneuerbare Energien betrachtet. Direktor des Instituts ist Prof. Volker Perthes. Unabhängiges Institut für Umweltfragen (UfU) Das Unabhängige Institut für Umweltfragen (UfU) hat seine Wurzeln in der Bürgerrechtsbewegung der DDR. Schwerpunkt ist die praktische Projektarbeit, beispielsweise die Umsetzung des Energie-Effizienzprogramms ›Fifty / Fifty– Energiesparen an Schulen‹. Daneben findet auch angewandte Forschung statt. Insgesamt haben die Mitarbeiter über 60 Bücher und Broschüren veröffentlicht. In der Abteilung für Klimaschutz & Bildung wird derzeit ein Forschungsvorhaben im Bereich der Bildung für Erneuerbare Energien bearbeitet. Vorsitzender des Instituts ist Michael Zschiesche. Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik sowie Zuse Institut Berlin Das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS) betreibt mathematische Forschung vor allem in Angewandter Analysis und Angewandter Stochastik. Das Spektrum erstreckt sich von der Formulierung mathematischer Modelle bis zu deren numerischer Simulation. Es ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft und des Forschungsverbundes Berlin e.V.

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Das Zuse Institut Berlin (ZIB) ist eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung des Landes Berlin, die eng mit den Berliner Hochschulen und Forschungseinrichtungen zusammenarbeitet. Es betreibt Forschung im Bereich angewandte Mathematik und Informatik. Beide Institute sind Mitglieder des Matheon (vgl. Kapitel 3.4) und beteiligen sich an verschiedenen energierelevanten Forschungsprojekten, beispielsweise zur Optimierung der Züchtung von Siliziumkarbid–Einkristallen, zum Wachstum dünner Schichten auf Substraten für die Photovoltaik oder zur Lastverteilung in Gasnetzen.

3.3

Wissenschaftliche Einrichtungen in Brandenburg

3.3.1 Universitäten

15 Vgl. CEBra (o. J.).

Brandenburgische Technische Universität Cottbus und CEBra Die 1991 gegründete Brandenburgische Technische Universität Cottbus (BTU) ist die einzige Technische Universität in Brandenburg. Die BTU legt Wert auf eine ausgeprägte Interdisziplinarität in Forschung und Lehre in den ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen. Insgesamt 122 Professoren betreuen rund 4.700 Studierende. Die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses im Energiebereich erfolgt vor allem in den Studiengängen Elektrotechnik, Electrical Power Engineering, Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Wirtschaftsingenieurwesen (mit den Schwerpunkten Energieversorgung bzw. Kraftwerkstechnik und Kraftwerksmanagement), Technologien Biogener Rohstoffe und Process Engineering and Plant Design. Das Forschungsprofil der BTU nennt die vier Kernthemen Material, Umwelt, Information und Kommunikation sowie Energie. Zur Bündelung der energietechnischen Forschungs- und Lehrtätigkeiten von 13 Lehrstühlen und zweier Honorarprofessuren hat die BTU im Jahr 2002 das CEBra-Centrum für Energietechnologie Brandenburg gegründet. In der Forschungseinrichtung werden energietechnische Fragestellungen interdisziplinär und fakultätsübergreifend untersucht. Leitbild ist die Entwicklung integrierter Konzepte für die Stromund Wärmeversorgung in Ostdeutschland. Das CEBra gliedert sich in die Bereiche Energieressourcen, Energiewandlung und Energieversorgung. Forschungsschwerpunkte sind die Ressourcenbereitstellung aus Biomasse und Reststoffen, Wandlungsverfahren für Großkraftwerke, Blockheizkraftwerke und Einzelverbraucheranwendungen sowie Stromversorgungsnetze mit dezentraler Einspeisung.15 In der Kraftwerkstechnik finden sich besondere Kompetenzen im Bereich der Braunkohle und beim Oxyfuel-Prozess, dem vom Energiekonzern Vattenfall favorisierten technischen Verfahren für CO2-arme Kraftwerke. Einige weitere Lehrstühle an der BTU, die nicht im CEBra vertreten sind, lassen sich dem Energiebereich zuordnen, wenn man wie in der vorliegenden 59


Studie die Abgrenzung weiter fasst. Insbesondere handelt es sich dabei um die Lehrstühle Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe sowie Fahrzeugtechnik und -antriebe. In allen genannten Bereichen bestehen Forschungskooperationen mit der Energiewirtschaft (ENVIA, E.DIS, Stadtwerke usw.) sowie mit Kommunen und Industriepartnern. Besonders eng ist die Zusammenarbeit in der Kraftwerkstechnik mit Vattenfall. In der Solarenergieforschung kooperiert die BTU unter anderem mit dem HMI und dem IHP in Frankfurt (Oder). Zur TU Berlin bestehen Kontakte, beispielsweise im Bereich der Gasturbinenforschung.

3.3.2

Fachhochschulen

© BTU Cottbus

Fachhochschule Brandenburg Die Fachhochschule Brandenburg (FHB) wurde 1992 gegründet. Im Lehrbereich besteht die Vertiefungsrichtung Energie- und Umwelttechnologien innerhalb des Studiengangs Maschinenbau. Lehrinhalte für moderne Energiewandlungs- und Umwelttechnologien werden auf den Gebieten Konstruktion, Entwicklung, Elektrotechnik und Verfahrenstechnik vermittelt. Am Zentrum für Energie- und Umwelttechnologie unter Leitung von Prof. Reiner Malessa wird an der Weiterentwicklung und Optimierung von Technologien der Energiewandlung gearbeitet. Projekte aus den Bereichen Brennstoffzellen, Wasserstofftechnik und Analyse von Energiesystemen wurden bearbeitet.

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Versuchskraftwerk am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik der BTU Cottbus


An der FHB bestehen außerdem Kompetenzen zu den Themen Klimatechnik, Wärmepumpe, Windkraft, Solarenergie, Biogas, Biokraftstoffe. Die FHB unterhält Kooperationen mit den anderen Fachhochschulen in Brandenburg und mit der BTU Cottbus. Fachhochschule Eberswalde Die Fachhochschule Eberswalde bietet die Bachelor-Studiengänge Forstwirtschaft, International Forest Ecosystem Management, Landschaftsnutzung und Naturschutz sowie Holztechnik an. Weiterführende Master- oder DiplomStudiengänge bestehen ebenfalls. Das Thema ›Nachwachsende Rohstoffe als Energieträger‹ ist in sämtlichen Bereichen in Lehre und Forschung integriert. Die FH Eberswalde ist an verschiedenen Forschungsprojekten auf nationaler und europäischer Ebene beteiligt, beispielsweise zur nachhaltige Bereitstellung von erneuerbaren Energien aus forst- und landwirtschaftlicher Biomasse. Außerdem ist die FH Mitglied in verschiedenen regionalen Netzwerken wie im Netzwerk Barum111 der Landkreise Uckermark und Barnim und Gründungsmitglied der Forschungsplattform Ländliche Räume Berlin-Brandenburg. Fachhochschule Lausitz Die FH Lausitz hat ihren Sitz in Senftenberg und Cottbus. Die Forschungsschwerpunkte der FH Lausitz liegen in den Bereichen Verbrennung, Solartechnik, Wasserkraft, Energiespeicher, Energietransport und -verteilung, energieoptimierendes Bauen, Analyse von Energiesystemen und Verbrennungsmotoren. Sie bietet im Bachelor- bzw. Master-Studiengang Elektrotechnik den Schwerpunkt Energie- und Umwelttechnik und im Bachelor-Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen die Vertiefungsrichtung Energiewirtschaft an. Weitere relevante Studiengänge sind Bauingenieurwesen, Versorgungstechnik und der in Vorbereitung befindliche Master-Studiengang Technisches Management für Gebäude und Infrastruktur. Zahlreiche Kooperationen mit Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen der Region bestehen. Fachhochschule Potsdam An der 1991 gegründeten Fachhochschule Potsdam werden Forschungsprojekte zum energieoptimierten Bauen bearbeitet. Im Rahmen der bauingenieurwissenschaftlichen Studiengänge wird energieoptimiertes Bauen auch gelehrt; eine entsprechende Schwerpunktbildung besteht allerdings nicht. Technische Fachhochschule Wildau Die Technische Fachhochschule (TFH) Wildau knüpft mit ihrer Gründung im Jahr 1991 an die Tradition der ehemaligen Ingenieurschule Wildau an. Als energierelevante Studiengänge sind Verfahrenstechnik, Maschinenbau und Telematik hervorzuheben. In den Hochschulentwicklungsplan für die Periode 2008 – 2015 hat außerdem ein neuer Masterstudiengang Regenerative Energietechnik Eingang gefunden, der maßgeblich von Prof. Udo Hellwig, dem Leiter 61


des Fachgebiets Verfahrenstechnik, konzipiert wurde, und im Wintersemester 2008 / 09 anlaufen soll. An der TFH Wildau werden Themen aus den Bereichen Energieverfahrenstechnik, Solartechnik, Windenergie, Biomasse, Analyse von Energiesystemen, Verkehrslogistik sowie Simulation von Verbrennungsvorgängen und Speicherung in mesoporösen Medien bearbeitet.

3.3.3

Forschungsinstitute

FIB e.V. – Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften Aufgabe des FIB e.V. – Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften ist die Erarbeitung von wissenschaftlichen Grundlagen und Konzepten zur Lösung der Umweltprobleme, die sich aus dem Braunkohletagebau in der Lausitz ergeben. Leiter des Instituts ist Dr. Michael Haubold-Rosar. Unter anderem werden Konzepte zur alternativen Landnutzung mit nachwachsenden Rohstoffen untersucht. Forschungsinstitut Bioaktive Polymersysteme e.V. Das 1996 in Teltow-Seehof gegründete Forschungsinstitut Bioaktive Polymersysteme e.V. (Biopos) beschäftigt sich hauptsächlich mit der Erforschung von komplexen Naturstoffen wie Cellulose, Zucker und Proteine und deren Umwandlung zu neuen Wirk- und Werkstoffen, wobei auch deren Eigenschaft als Energieträger untersucht wird. Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam, das derzeit kommissarisch von Dr. habil. Hans-Peter Fink geleitet wird, wird in verschiedenen Forschungsgruppen unter anderem an Polymermaterialien für den Einsatz in organischen Leuchtdioden und an thermochromen Kunststoffen geforscht. GeoForschungsZentrum Potsdam Das Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ) wurde im Jahre 1992 gegründet und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft. Es umfasst alle Disziplinen der Wissenschaften der festen Erde, von der Geodäsie über die Geophysik und Geodynamik bis zur Geochemie und zum Geoengineering in einem multidisziplinären Forschungsverbund. Zur Bearbeitung der verschiedenen Forschungsfelder wird ein breites Spektrum an Methoden und Techniken eingesetzt, wie Satellitengeodäsie und Fernerkundung, geophysikalische Tiefensondierungen, wissenschaftliche Forschungsbohrungen, Laborexperimente unter simulierten in-situ-Bedingungen und die Modellierung von Geoprozessen. Die Forschung am GFZ ist in die Programmstruktur der Helmholtz-Gemeinschaft eingebettet und konzentriert sich auf die Themengebiete ›Energie‹ sowie ›Erde und Umwelt‹. Das GFZ ist Mitglied des ForschungsVerbundes Sonnenenergie. 62


Im Forschungsschwerpunkt Geothermie werden Grundlagen zur geothermischen Technologieentwicklung erforscht, um die Nutzung von Erdwärme für Strom und Wärme zu ermöglichen. Außerdem wird das europäische Forschungsprojekt CO2SINK zur unterirdischen Speicherung des Treibhausgases Kohlendioxid am GFZ koordiniert. Wissenschaftlicher Vorstand des Instituts ist Prof. Reinhard Hüttl. Insgesamt sind 630 Mitarbeiter, darunter 315 Wissenschaftler, beschäftigt. Der Etat des Instituts betrug 2003 rund 45 Mio. Euro. IGV Institut für Getreideverarbeitung GmbH Tätigkeitsschwerpunkte des IGV Institut für Getreideverarbeitung GmbH sind industrienahe technologische und technische Forschung, Anlagen- und Produktentwicklung sowie Dienstleistungen für die Lebensmittelindustrie. Das IGV kooperiert mit dem amerikanischen Unternehmen Greenfuels mit dem Ziel, Kohlendioxid aus Kraftwerken und Industriebetrieben mit Hilfe von Mikroalgen zu fixieren. Diese sollen dann ihrerseits zu Biotreibstoffen verarbeitet werden. Leiter des Bereichs Biotechnologie des Instituts ist Prof. Otto Pulz. IHP – Institut für innovative Mikroelektronik Das IHP – Institut für innovative Mikroelektronik in Frankfurt (Oder) hat seinen Schwerpunkt auf der Erforschung und Entwicklung drahtloser Kommunikationstechnologien. In der von Dr. Hans-Joachim Müssig geleiteten Abteilung für Materialforschung werden in Zusammenarbeit mit der BTU Cottbus die elektrischen Eigenschaften von Kristalldefekten in Solar-Silizium erforscht. IST – Institut für Solartechnologien gGmbH Das IST – Institut für Solartechnologien gGmbH wurde 1994 gegründet. Zusammen mit der ODERSUN AG, der Gesellschaft zur Förderung der Solarenergienutzung e.V. und dem I.S.E. – Ingenieurbüro für regenerative Systeme und rationelle Energieanwendungen GmbH hat es sich zum Solarzentrum Frankfurt / Oder zusammengeschlossen. Arbeitsschwerpunkt ist die DünnschichtPhotovoltaikforschung. Das IST versteht sich auch als Dienstleister für die Region im Bereich Nutzung von regenerativen Energien und Energieeffizienz. Geschäftsführer ist Dr. Thomas Koschak. Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. Der Schwerpunkt des Leibniz-Instituts für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB) liegt in der Bereitstellung verfahrenstechnischer Grundlagen für eine nachhaltige Landbewirtschaftung. Das ATB entwickelt Verfahren und technische Lösungen, die sich drei Forschungsfeldern zuordnen lassen, darunter dem Feld ›Nachwachsende Rohstoffe und Energie im ländlichen Raum‹. Schwerpunkte liegen auf Verfahren zur Produktion und Aufbereitung von Energiepflanzen, auf der Biogaserzeugung und dessen Nutzung in Brennstoffzellen sowie dem Einsatz von Naturfasern beispielsweise in Verbundwerkstoffen zum Dämmen 63


und Bauen. Kooperationen bestehen mit der BTU Cottbus, der HU Berlin und mit diversen nationalen und internationalen Firmen und Institutionen. Das ATB beschäftigt ca. 160 Mitarbeiter und verfügte im Jahr 2006 über einen Etat von 8,2 Mio. Euro. Wissenschaftlicher Direktor ist Prof. Rainer Brunsch. Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. Das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. erforscht Ökosysteme in Agrarlandschaften und entwickelt Landnutzungssysteme unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Aspekte. Wissenschaftlicher Direktor des Instituts mit rund 420 Mitarbeitern und einem Jahresetat von 17,8 Mio. Euro inklusive Drittmittel in 2007 ist Prof. Hubert Wiggering. Energierelevante Forschung findet am ZALF nur in geringem Umfang statt. Am Institut für Landnutzungssysteme und Landschaftsökologie werden derzeit in einem Kooperationsprojekt, an dem auch das ATB beteiligt ist, die ökologischen Folgen des Energiepflanzenanbaus auf landwirtschaftlichen Flächen untersucht. Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung Die Energieforschung bildet keinen expliziten Schwerpunkt am MaxPlanck-Institut (MPI) für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam. In der von Prof. Markus Antonietti geleiteten Abteilung ›Kolloidchemie‹ gibt es jedoch eine Forschergruppe, die sich mit der Entwicklung nanostrukturierter Funktionsmaterialien für die Energiewandlung, Katalyse und Trennprozesse befasst. Untersucht werden beispielsweise neue Materialien für die Energiespeicherung, zur chemischen Aktivierung von Kohlendioxid oder Hochtemperaturmembrane und Katalysatoren für Brennstoffzellen. Kooperationsprojekte bestehen mit dem FHI. Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung Im 1992 gegründeten Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung (PIK) erforschen Natur- und Sozialwissenschaftler interdisziplinär den globalen Klimawandel und seine ökologischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen. Die Ergebnisse sollen eine belastbare Entscheidungsgrundlage für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft zur Bekämpfung der globalen Erwärmung und ihrer Folgen liefern. Das PIK steht in engem Kontakt zu internationalen Organisationen wie dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Das PIK ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, beschäftigt etwa 150 Mitarbeiter und hat einen Etat von 9,6 Mio. Euro inklusive Drittmittel. Direktor ist Prof. HansJoachim Schellnhuber. Technologische Forschung wird am PKI nicht betrieben.

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3.4 Übergreifende Wissenschaftsverbünde in der Region Berlin-Brandenburg Wie gezeigt besteht im Rahmen einzelner Forschungsprojekte sowie im Zusammenhang mit verschiedenen Diplom- und Studienarbeiten eine Reihe von Kooperationen zwischen den wissenschaftlichen Einrichtungen in der Region. Zwischen einigen Universitäten und Forschungsinstituten bestehen außerdem personelle Verflechtungen. Zusätzlich gibt es übergreifende Schwerpunkte und Verbünde zwischen den wissenschaftlichen Einrichtungen, innerhalb derer energierelevante Themen bearbeitet werden.

16 Homepage: www.matheon.de 17 Homepage: www.physik.fu-berlin. de / sfb498 / index.htm. 18 Homepage: www.unicat.tu-berlin.de. 19 Homepage: www.enerchem.de. 20 Homepage: www.sfb557.tu-berlin.de.

■ Das DFG-Forschungszentrum Matheon Mathematik für Schlüsseltechnologien ist eine von TU Berlin, HU Berlin, FU Berlin, WIAS und ZIB gemeinsam betriebene Forschungseinrichtung, in der auch energierelevante Fragestellungen zu Verkehrsnetzen, Brennstoffzellen und Wachstum von Halbleiterkristallen im Rahmen der mathematischen Modellierung und der numerischen Simulation behandelt werden.16 ■ Im Sonderforschungsbereich 498 ›Protein-Kofaktor-Wechselwirkungen in biologischen Prozessen‹ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), an dem die drei großen Berliner Universitäten beteiligt sind, wird in Teilprojekten die direkte photokatalytische Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenlicht erforscht.17 ■ Im Exzellenzcluster ›Unifying Concepts in Catalysis‹ forschen die drei Berliner Universitäten zusammen mit der Universität Potsdam, dem Fritz-HaberInstitut und dem Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam interdisziplinär an katalytischen Materialien für die effiziente Nutzung von Energieressourcen.18 ■ An der Forschungsinitiative ›Nanochemische Konzepte einer nachhaltigen Energieversorgung‹ (EnerChem) der Max-Planck-Gesellschaft sind das FHI und das MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung beteiligt. Ziel des Verbunds, in dem sich fünf Max-Planck Institute aus der Chemie zusammengeschlossen haben, ist die Erforschung wissenschaftlicher Grundlagen für neue mobile Energiespeicher und effektivere Methoden der Energieerzeugung.19 ■ Die FU Berlin, die HU Berlin und der Solarenergieforschungsbereich des HMI sind am Sonderforschungsbereich 450 ›Analyse und Steuerung ultraschneller photoinduzierter Reaktionen‹ der DFG beteiligt. ■ Das Institut für Antriebstechnik des DLR, das ZIB, die TU Berlin und die FU Berlin kooperieren im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 557 ›Beeinflussung komplexer turbulenter Scherströmungen.‹20 Das Themenspektrum umfasst die Beeinflussung sowie Optimalsteuerung von abgelösten Strömungen, die Verminderung von Strömungslärm, die Anwendung regelungstechnischer Methoden auf strömungsmechanische Probleme und die Entwicklung mikromechanischer Sensoren (MEMS). Das Institut für An65


triebstechnik des DLR und die TU Berlin sind außerdem an der DFG-Forschergruppe 486 ›Verbrennungslärm‹ beteiligt.21 ■ Am IASP wird das vom BMBF geförderte Netzwerk ›Biogas Crops Network‹ koordiniert, an dem neben der HU Berlin auch das ATB und die BTU Cottbus beteiligt sind. Im Netzwerk sollen durch die Systemanalyse der mikrobiologischen Stoffumwandlung wissenschaftliche Grundlagen für die Biogasgewinnung aus pflanzlicher Biomasse in Monofermentation gewonnen werden.22 ■ Die Helmholtz-Gemeinschaft unterhält einen Forschungsbereich Energie mit den Programmen erneuerbare Energien, rationelle Energieumwandlung, Kernfusion und nukleare Sicherheitsforschung. Ziel ist die Entwicklung nachhaltiger Energieversorgungskonzepte. Insbesondere sollen Versorgungsengpässe vermieden und eine umweltschonende Entsorgung von Rückständen und Emissionen erreicht werden. Dazu sollen neue Energiequellen erschlossen und konventionelle Energieträger effizienter genutzt werden können. Am Forschungsbereich sind das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Forschungszentrum Karlsruhe (FZK), das Forschungszentrum Jülich (FZJ), das Hahn-Meitner-Institut (HMI) sowie das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching beteiligt. ■ Das IZM ist Mitglied im Fraunhofer-Verbund Energie, in dem insgesamt zehn Fraunhofer-Institute ihre Kompetenzen in der Energietechnologie und der Energiewirtschaft bündeln. Weitere zwölf deutsche Institute sind assoziierte Mitglieder. Das IZM ist in den Untergruppen Mikroenergietechnik und Direkt-Methanol-Brennstoffzelle des Verbundes engagiert.

3.5

Schlussfolgerungen

Berlin und Brandenburg verfügen über zahlreiche wissenschaftliche Einrichtungen, die das Fach Energie in nahezu seiner gesamten Breite vertreten. Das Tätigkeitsspektrum erstreckt sich von sozial-, politik- und rechtswissenschaftlicher Forschung bis zu grundlagen- und anwendungsorientierter technologischer Forschung. Dennoch kann die Region nicht zu den führenden Zentren der Energieforschung in Deutschland gezählt werden, und zwar aus mehreren Gründen: Zum einen bedingt die breite Palette der bearbeiteten Themen eine Aufsplitterung der Kräfte; manche Themen werden nur mit geringer Intensität bearbeitet. Daher ist es wenig überraschend, dass eine gemeinsame strategische Ausrichtung und Abstimmung der Forschungsaktivitäten unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der regionalen Wirtschaft bisher nur in Teilbereichen und ansatzweise erkennbar ist. Zum anderen sind sowohl die personellen als auch die finanziellen Ressourcen, die in der Region in den Bereich der Energieforschung investiert werden, nicht herausragend. Nach Ansicht der befragten Experten wurde die Energieforschung an der TU Berlin, der wichtigsten technikorientierten Forschungseinrichtung der Hauptstadt, in der Vergangenheit 66


sogar eher geschwächt. Dies gilt insbesondere für die Elektrotechnik und die erneuerbaren Energien. Zwar haben die beiden technischen Fachhochschulen sich zuletzt stärker auf diesen Gebieten engagiert, ihre Forschungskapazitäten sind jedoch vergleichsweise bescheiden. Mehrere Positivbeispiele aus anderen Regionen Deutschlands lassen sich anführen:

21 Homepage: www.combustion-noise.de. 22 Homepage: www.biogas-network.de. 23 Vgl. DIE WELT (2008); RWTH Aachen (2007). 24 EWE AG (2008). 25 Homepage: www.efzn.de.

■ Die Universität Karlsruhe (TH) und das Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) intensivieren ihre Zusammenarbeit unter dem Dach des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Das FZK ist das größte deutsche Energieforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft. Die Universität Karlsruhe verfügt ebenfalls über herausragende Kompetenzen im Energiebereich. Für das KITZukunftskonzept wurde die Universität Karlsruhe im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder zur Förderung von Wissenschaft und Forschung an deutschen Hochschulen ausgezeichnet. Im KIT wird Energie das größte Forschungsfeld sein – mit rund 1.100 Mitarbeitern in sieben Schwerpunktbereichen. ■ Ebenfalls für ihr Zukunftskonzept in der Exzellenzinitiative ausgezeichnet wurde die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH). Der RWTH wurde außerdem ein energierelevantes Exzellenzcluster ›Maßgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse‹ bewilligt. Am Forschungszentrum Jülich gibt es ein Institut für Energieforschung (IEF). Beide Forschungseinrichtungen haben sich zur Jülich-Aachen Research Alliance (JARA) zusammengeschlossen, in deren Rahmen ein gemeinsames Forschungsfeld Energie mit rund 1.400 Beschäftigten eingerichtet wird. Zusätzlich zu den bereits vorhandenen werden erhebliche weitere Mittel in das Feld fließen. Beispielsweise unterstützt die E.ON AG die RWTH Aachen über zehn Jahre mit einem Betrag von mindestens 40 Mio. Euro bei der Einrichtung eines ›E.ON Energy Research Centers‹, dessen Kern zwei Lehrstühle der RWTH und drei E.ON-Stiftungsprofessuren bilden. Nordrhein-Westfalen beabsichtigt außerdem aus Landesmitteln in den kommenden Jahren 100 Mio. Euro in die Energieforschung zu investieren.23 ■ Auch in kleinerem Maßstab werden Kräfte gebündelt und Forschungskapazitäten erweitert. Zum Beispiel baut das Energieversorgungsunternehmen EWE AG an der Universität Oldenburg ein Forschungszentrum für Energietechnologie, in dem sich 50 wissenschaftliche Mitarbeiter schwerpunktmäßig mit erneuerbaren Energien, Energieeffizienz und Energiespeicherung befassen werden.24 Das Energie-Forschungszentrum Niedersachsen beruht auf einer Kooperation der Technischen Universität Clausthal mit den Universitäten Braunschweig, Göttingen, Hannover und Oldenburg.25 Die Universitäten Stuttgart, München, Dresden und Darmstadt sind weitere Wettbewerber mit herausragenden Kompetenzen im Bereich Energie.

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Abgesehen von den oben genannten bilateralen Abkommen zwischen E.ON und der RWTH Aachen sowie zwischen EWE und der Universität Oldenburg wurden in den vergangenen Jahren verschiedene regionale und überregionale Verbünde, Initiativen und Plattformen gegründet, mit denen die Vernetzung zwischen Wirtschaft und Wissenschaft im Energiebereich weiter vorangetrieben wurde als in der Region Berlin. Trotz der starken Konkurrenz in Deutschland und weltweit betrachten die meisten der befragten ansässigen und auswärtigen Experten die Einrichtung eines energiebezogenen Forschungsschwerpunkts in der Region Berlin-Brandenburg als sinnvoll und machbar. Dass der Bereich dazu auch ausreichend finanziell gestärkt werden muss, wurde betont. Auf der Habenseite steht die wissenschaftliche Ausbildung, die für zahlreichen und gut qualifizierten Nachwuchs sorgt und die Attraktivität der Hauptstadt als Standort für Unternehmen der Branche erhöht. Außerdem hat an der TU Berlin offensichtlich ein Umdenken stattgefunden, wie die Gründung des IZE und einige Neuberufungen belegen. In Zukunft ist daher eher wieder mit einem Ausbau der energierelevanten Forschung an der TU Berlin zu rechnen. An der TU Cottbus wurde mit der Einrichtung des CEBra bereits vor einigen Jahren der Prozess zur übergreifenden Behandlung energietechnischer Fragestellungen mit einer institutionellen Basis unterlegt. Besondere Chancen für die Positionierung der Region sehen die Experten in Bereichen, die neu, innovativ und an anderen Forschungseinrichtungen noch nicht ausreichend besetzt sind. Beim Blick auf das Detail zeigt sich außerdem, dass bei einigen Themen bereits hohe wissenschaftliche Kompetenz und eine hohe Konkurrenzfähigkeit vorhanden sind. In Berlin ist dies beispielsweise die Dünnschicht-Photovoltaik, in Brandenburg sind es moderne Kraftwerkstechnologien. Um weitere potenzialreiche Felder zu sondieren ist es erforderlich, neben der Wissenschaft auch die Wirtschaft der Region in die Betrachtung einzubeziehen.

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1 Quellen für die Angaben zu Bruttoinlandsprodukt, Bruttowertschöpfung und Arbeitsproduktivität sind hier und nachfolgend: Amt für Statistik BerlinBrandenburg (2008c,d); Statistisches Bundesamt (2008). Eigene Berechnungen für das Wachstum des BIP seit 1991 auf Basis der Daten dieser Quellen. 2 Vgl. Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen des Landes Berlin (2008a,b). 3 Vgl. Amt für Statistik Berlin-Brandenburg (2007b).

4

Strukturmerkmale der energiebezogenen Wirtschaft in der Region Berlin-Brandenburg

4.1

Gesamtwirtschaftliche Rahmendaten

Die Region Berlin-Brandenburg ist mit einer Fläche von ca. 30.000 km2 etwa so groß wie Belgien. Sie hat eine Bevölkerung von beinahe sechs Mio. Menschen, von denen etwa 3,4 Mio. in Berlin leben. Dem engeren Verflechtungsraum (der europäischen Metropolregion Berlin-Brandenburg) steht ein weitgehend ländlich geprägtes Umland gegenüber. Die Wiedervereinigung, der Zusammenbruch der ostdeutschen Industrie und der Wegfall der Berlinförderung stellten Wirtschaft und Politik in der Hauptstadt vor außergewöhnliche strukturelle Anpassungsprobleme. Vor dem Hintergrund dieser Schwierigkeiten lag das preisbereinigte Bruttoinlandsprodukt (BIP) im Jahr 2007 in Berlin lediglich um 2,4 Prozent, in Deutschland dagegen um 27,1 Prozent über dem Wert vom 1991.1 Die Arbeitsproduktivität – gemessen als Bruttowertschöpfung je Erwerbstätigen – erreichte 2007 mit nominal 46.600 Euro nur 85 Prozent des Bundesdurchschnitts. Die Zahl der Erwerbstätigen in Berlin bewegt sich mit 1.607 Mio. um vier Prozent unter dem Niveau von 1991, wobei allerdings erhebliche Verschiebungen zwischen den einzelnen Wirtschaftsbereichen stattgefunden haben. In Teilen positiver stellt sich der Trend in Brandenburg dar, wo das reale Bruttoinlandsprodukt zwischen 1991 und 2000 um fast 70 Prozent wuchs. In den letzten Jahren fiel das Wachstum zwar weiterhin höher aus als in Berlin, jedoch geringer als zuvor. Allerdings lag die Arbeitsproduktivität in Brandenburg aufgrund des niedrigeren Ausgangsniveaus mit 45.540 Euro oder 83 Prozent des Bundesdurchschnitts 2007 unter derjenigen in Berlin. Die Zahl der Erwerbstätigen sank seit 1991 um 160.000 auf 1.034 Millionen im Jahr 2007. Bei der Arbeitslosenquote nehmen Berlin (15,5 Prozent) und Brandenburg (14,9 Prozent) die dritt- und viertletzte Stelle unter den Bundesländern ein. Von der positiven Entwicklung am Arbeitsmarkt im Jahr 2007 haben Berlin und Brandenburg verglichen mit den anderen Bundesländern am wenigsten profitiert.2 Besonders deutlich zeigt sich der Strukturwandel, den die Region seit der Wiedervereinigung bewältigen musste, an der Entwicklung der Industrie. Zwischen 1991 und 2007 nahm die Zahl der Erwerbstätigen im Berliner Verarbeitenden Gewerbe um 185.000 auf rund 130.000 ab. Das entspricht 38 Erwerbstätigen pro 1.000 Einwohner und ist weniger als die Hälfte des bundesdeutschen Durchschnitts. Gegen Ende des Jahres 2007 kehrte sich dieser Trend zum ersten Mal um, die Zahl der Industriearbeitsplätze nahm geringfügig zu.3 In Brandenburg stellt sich die Lage ähnlich dar. Dort verringerte sich die Zahl der 69


Erwerbstätigen von 242.000 im Jahr 1991 auf 128.000 im Jahr 2007. Allerdings wurde der Tiefststand mit 119.000 Erwerbstätigen schon im Jahr 2005 erreicht. Der gravierende Schrumpfungsprozess der Berliner Industrie hatte über längere Zeit dazu geführt, dass die wirtschaftliche Zukunft der Hauptstadt vor allem im tertiären Sektor gesehen wurde. Tatsächlich beschäftigt nach Angaben des DIW Berlin allein die Kreativwirtschaft inzwischen mehr Personen als das Verarbeitende Gewerbe.4 Dennoch hat sich bei den politischen Entscheidungsträgern mittlerweile die Erkenntnis durchgesetzt, dass Dienstleistungssektor und Industrie sich gegenseitig ergänzen und aufeinander angewiesen sind, und dass ›das Zusammenspiel von Industrie und Dienstleistungen am Standort Berlin ein beachtliches wirtschaftliches Potenzial in sich birgt.‹5 Wie eine Studie der Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (FHTW)6 belegt waren 2004 rund 28 Prozent der Industriearbeitsplätze durch Neugründung von Betrieben zwischen 1991 bis 2001 entstanden, im Ostteil der Stadt waren es sogar zwei Drittel aller industriellen Arbeitsplätze. Ein großer Teil der jungen Unternehmen ist innovativ und exportorientiert. Als Folge der strukturellen Anpassung wächst die Bruttowertschöpfung im Verarbeitenden Gewerbe Berlins seit 2002 wieder, während sie in den Dienstleistungsbereichen stagniert.7 Insgesamt ergibt sich kein einheitliches Bild von der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit der Region. Dies belegen auch die zahlreichen Städterankings, die für Berlin vorliegen. Mal landet Berlin im Vergleich der deutschen Großstädte auf dem letzten Platz,8 mal auf dem ersten.9 Das Ergebnis der Studien hängt im Einzelfall von den herangezogenen Indikatoren und ihrer Gewichtung ab. In der Tendenz bestätigen die gesichteten aktuellen Studien aber das oben angedeutete Bild. Der Wirtschaftsraum Berlin schneidet schlecht ab, wenn Indikatoren herangezogen werden, die vorrangig die vergangene Entwicklung oder die aktuelle Situation beschreiben, also etwa Arbeitslosigkeit, Bruttosozialprodukt, Verschuldung. Anders sieht das Bild aus, wenn es um die Bewertung der Entwicklungschancen geht. Besonders deutlich zeigt dies der Innovationsindex der europäischen Regionen,10 der für die Jahre 2004 und 2006 vom Statistischen Landesamt Baden-Württemberg erstellt wurde und in den als wesentliche Faktoren Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen (FuE), Anteil der Beschäftigten in industriellen Hochtechnologiebranchen sowie Patentanmeldungen eingehen. Berlin nimmt im Index hinter Baden-Württemberg den zweiten Platz ein. Betrachtet man allein die FuE-Ausgaben bezogen auf das Bruttoinlandsprodukt, dann belegt Berlin mit 3,8 Prozent ebenfalls den zweiten Platz in Deutschland hinter Baden-Württemberg,11 ist allerdings im Vergleich zum Jahr 2003 zurückgefallen, als die FuE-Ausgaben noch 4,0 Prozent des Bruttoinlandprodukts betrugen.12 Mit 31 echten Betriebsgründungen auf 10.000 erwerbsaktive Personen nimmt Berlin hinter München wiederum die zweite Stelle im Vergleich der sechs größten deutschen Städte ein, absolut gesehen mit 5.862 Gründungen sogar die erste Stelle.13 Insgesamt zeigen die Studien, dass Berlin ein hohes Innovationspotenzial hat und attraktiv für innovative Unternehmen ist. 70

4 DIW Berlin (2007). 5 Pfeiffer / Ring (2002). Vgl. auch die Rede des Regierenden Bürgermeisters Klaus Wowereit zum Thema ›Berlin als Standort moderner Industrie‹ anlässlich des Industrieforums am 1. November 2007 [Senatskanzlei Berlin (2007)]. 6 Fischer / Pohl / Semlinger (2004). 7 Wirtschaftsabschnitte G-P in der Klassifikation der Wirtschaftsbereiche, vgl. Kapitel 4.2.2. 8 Z.B. im Städteranking der Initiative Neue Soziale Marktwirtschaft (INSM) von 2007. im Internet abrufbar unter www.insm-wiwo-staedteranking.de. 9 Z.B. in der Studie des Berlin-Instituts für Bevölkerung und Entwicklung (2007). 10 Statistisches Landesamt BadenWürttemberg (2007a). 11 tiw (2008). 12 Statistisches Landesamt BadenWürttemberg (2007b). 13 BBB Bürgschaftsbank / FHTW Berlin (2007). Als echte Betriebgründung zählt jede neugegründete Hauptniederlassung, die im Handels-, Vereins- oder Genossenschaftsregister einzutragen ist, Handwerkseigenschaft besitzt oder mindestens einen Arbeitnehmer beschäftigt.


4.2

Die Energiewirtschaft in der Region Berlin-Brandenburg

4.2.1 Datenbasis und Aussagekraft der statistischen Indikatoren Für diese Studie sind über den engeren Kreis der Energietechnik und Energieversorgung hinaus alle wirtschaftlichen Aktivitäten von Interesse, die im Zusammenhang mit der Herstellung von Gütern für Erzeugung, Transport, Verteilung, Speicherung und Nutzung von Energie betrieben werden. Auch energiebezogene Dienstleistungen sind – obwohl nicht eigentlicher Untersuchungsgegenstand dieser Studie – mit eingeschlossen. Der Begriff der Energiewirtschaft wird hier in diesem weiter gefassten Sinne verstanden. Wesentliches Ziel der folgenden Analyse ist es, den Stellenwert der energiebezogenen Wirtschaft in Berlin-Brandenburg zu skizzieren, und zwar einmal im Verhältnis zu ihrer Bedeutung innerhalb der gesamten Volkswirtschaft und zum anderen im Vergleich zu den aktuellen Berliner Kompetenzfeldern. Eine detaillierte Bewertung der regionalwirtschaftlichen Bedeutung des Technologiefelds anhand makroökonomischer Indikatoren ist mit einem vertretbaren Aufwand allerdings nur ansatzweise durchführbar. Bereits zur Zahl der Beschäftigten lassen sich keine exakten Aussagen machen, da den verfügbaren Statistiken eine Branchengliederung zu Grunde liegt, die für eine Betrachtung des Energiesektors, wie er im Rahmen dieser Studie erfolgt, nur bedingt geeignet ist. Drei Datenquellen kommen in Frage: ■ Die Erwerbstätigenrechnung des Bundes und der Länder. Sie gibt am umfassendsten Aufschluss über Arbeitnehmer, Selbstständige und mithelfende Familienangehörige, erlaubt aber auf Basis der Klassifikation der Wirtschaftszweige (WZ 2003) lediglich eine Differenzierung bis zur Ebene einzelner Wirtschaftsabschnitte (also für das Verarbeitendes Gewerbe insgesamt sowie für die Energie- und Wasserversorgung). Daher lassen sich aus der Erwerbstätigenrechnung keine Aussagen über die energierelevanten Branchen ableiten. ■ Die Beschäftigtenstatistik der Bundesagentur für Arbeit. Sie erfasst alle sozialversicherungspflichtig Beschäftigten. Erhältlich war für die vorliegende Studie eine Aufschlüsselung bis zu zwei Ziffern (Wirtschaftsabteilungen) und zum Teil bis zu drei Ziffern (Wirtschaftsgruppen) auf Basis der WZ 2003. Die räumliche Differenzierung erfolgt nach Raumtypen, die eine Berlinspezifische Zuordnung erlaubt. ■ Die Statistischen Berichte des Amts für Statistik Berlin-Brandenburg. Sie schlüsseln für das Verarbeitende Gewerbe die Beschäftigtendaten bis auf die Ebene von vier Ziffern (Wirtschaftsklassen) der WZ 2003 auf. Für andere relevante Wirtschaftsabschnitte (Energie- und Wasserversorgung, Dienstleistungen) liefern die Statistischen Berichte Angaben auf der Ebene von zwei oder drei Ziffern. 71


© Das Grüne Emissionshaus

Da das Verarbeitende Gewerbe von entscheidendem Interesse für diese Studie ist, bilden die nach fachlichen Betriebsteilen gegliederten Angaben der Statistischen Berichte für Berlin und Brandenburg für das Bezugsjahr 2006 die Hauptquelle für die folgenden Ausführungen. Angaben anderer Quellen fließen an geeigneter Stelle mit ein.14 Zur Aussagekraft der Statistik des Verarbeitenden Gewerbes sind folgende Anmerkungen angebracht: Seit 2003 gibt es neben den bisherigen Hauptgruppen (Vorleistungsgüter, Investitionsgüter, Gebrauchsgüter und Verbrauchsgüter) eine neue Hauptgruppe ›Energie‹. Dort werden die mit der Energieproduktion befassten Zweige der Unterabschnitte CA (Kohlenbergbau, Torfgewinnung, Gewinnung von Erdöl und Erdgas, Bergbau auf Uran- und Thoriumerze) und DF (Kokerei, Mineralölverarbeitung, Herstellung und Verarbeitung von Spaltund Brutstoffen) der WZ 2003 sowie der Abschnitt E (Energie- und Wasserversorgung) erfasst. Daneben gibt es insbesondere in den Bereichen DK (Maschinenbau), DL (Herstellung von Büromaschinen, Datenverarbeitungsgeräten und -einrichtungen, Elektrotechnik, Feinmechanik und Optik) sowie im Dienstleistungssektor Zweige, die ebenfalls dem Energiesektor zugerechnet werden können. Daher genügt es für die weiteren Betrachtungen nicht, sich auf die Hauptgruppe ›Energie‹ zu beschränken. Außerdem müssen folgende Einschränkungen beachtet werden: Einige für die Region wichtige Produkte sind in Klassen enthalten, für die eine tiefer

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Windpark Dubener Platte


14 Für 2007 lagen bis Redaktionsschluss dieser Studie keine Jahresberichte des Statistischen Landesamts Berlin-Brandenburg zu Beschäftigten im Verarbeitenden Gewerbe vor. Da 2007 die Erfassungsgrenze für die monatliche Erhebung im Produzierenden Gewerbe von 20 auf 50 Beschäftigte angehoben wurde, ist die Aussagekraft der verfügbaren Statistischen Monatsberichte aus dem Jahr 2007 insbesondere für Verlaufsbetrachtungen eingeschränkt. Daher wird das Bezugsjahr 2006 gewählt, für das Jahresdaten für die Betriebe mit 20 und mehr Beschäftigten vorliegen. Die bibliographischen Angaben zu den hier benutzten Statistiken des Amts für Statistik Berlin-Brandenburg und des Statistischen Bundesamtes finden sich im Literaturverzeichnis. Für die sozialversicherungspflichtig Beschäftigten stand eine Sonderauswertung zur Verfügung. Für die Metall- und Elektroindustrie wurde der TSB außerdem eine Sonderauswertung des Amts für Statistik BerlinBrandenburg durch die Vereinigung der Unternehmensverbände in Berlin und Brandenburg e.V. überlassen, die jedoch keine weitergehende Aufschlüsselung der Branche als die Statistischen Berichte zum Verarbeitenden Gewerbe erlaubt. 15 Homepage: www.umfis.de.

gehende Aufschlüsselung nicht vorliegt. Beispielsweise umfasst die Unterklasse DL 32.10.0 (Herstellung von elektronischen Bauelementen) neben Solarzellen ebenso Kathoden, integrierte Schaltungen, Kondensatoren, Widerstände. Und bei vielen Produkten – insbesondere bei Vorleistungsgütern – ist ohne Kenntnis des Verwendungszwecks nicht ersichtlich, ob ein energierelevanter Bezug vorliegt. Ein Beispiel ist Flachglas, das sowohl in Fenstern, Spiegeln usw. als auch als Substrat und Abdeckung in Solarzellen und -modulen Einsatz findet. Diese Gruppen werden im Folgenden nicht berücksichtigt, sofern nicht aus anderen Quellen unternehmens- oder produktspezifische Angaben vorliegen. Weiterhin sind aus Gründen der statistischen Geheimhaltung etliche Daten der amtlichen Statistik nicht zugänglich. Außerdem sind Kleinbetriebe mit weniger als 20 Mitarbeitern von der Erhebung für das Produzierende Gewerbe befreit. Die zahlreichen innovativen Kleinunternehmen in der Hauptstadt werden mithin von der Statistik nicht erfasst. Vor diesem Hintergrund ist es zu verstehen, dass die Statistik des Verarbeitenden Gewerbes mit rund 96.000 Beschäftigen im Durchschnitt des Jahres 2006 rund ein Drittel weniger Personen ausweist als die Erwerbstätigenrechnung. Gleichwohl ist die Statistik des Verarbeitenden Gewerbes für Vergleichszwecke gut geeignet. Für die Abschätzung von absoluten Beschäftigtenzahlen in energierelevanten Wirtschaftsbereichen kommt dagegen eher die Statistik der sozialversicherungspflichtig Beschäftigten in Betracht – zumindest dann, wenn die weniger detaillierte Aufschlüsselung sinnvolle Aussagen erlaubt. Um die genannten Einschränkungen zu umgehen, wird nachfolgend auch auf Firmenangaben zurückgegriffen. Schließlich waren in einzelnen Fällen eigene Schätzungen erforderlich. Der Technologiestiftung Berlin sind etwa 350 Firmen in Berlin bekannt, die in energierelevanten Bereichen tätig sind (ohne reine Handwerksbetriebe). Diese wurden in Datenbeständen der TSB, in der Umweltfirmen-Datenbank15 der Industrie- und Handelskammern (IHK), im Internet und im Handelsregister recherchiert. Zusätzlich wurden Ausstellerverzeichnisse von Messen, Teilnehmerlisten von Veranstaltungen und die Tagespresse gesichtet sowie auf Angaben der Interviewten zurückgegriffen. Ergebnisse einer Sonderauswertung der IHK Berlin und Mitgliedslisten von Verbänden, soweit sie zugänglich waren, wurden wegen des enormen Aufwands nicht vollständig ausgewertet. Von den 350 bekannten Unternehmen sind rund 80 im Gebäudebereich tätig (schwerpunktmäßig Dienstleister wie Energieberater, Contractoren usw.), gefolgt von der elektrischen Energietechnik mit rund 50 Unternehmen (schwerpunktmäßig produzierende Betriebe aus den Zweigen Netztechnik, Schalttechnik, Lichttechnik) und rund 50 Unternehmen, die – wenn auch nicht immer schwerpunktmäßig – in der Solarbranche tätig sind. Dieser Bereich wurde allerdings auch am intensivsten gesichtet. Selbstverständlich kann von der Anzahl der Unternehmen allein nicht unmittelbar auf die Bedeutung der einzelnen Zweige geschlossen werden. Hierzu sind unter Umständen Beschäftigtenzahlen besser geeignet, die im Folgenden ebenfalls als Indikator dienen.

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4.2.2

Verarbeitendes Gewerbe

Energierelevante Bereiche Anhand der WZ 2003 lassen sich Bereiche innerhalb des Verarbeitenden Gewerbes identifizieren, die relativ eindeutig dem Energiebereich zugeordnet werden können. Ein Beispiel aus dem Maschinenbau ist die Wirtschaftsklasse DK 29.11 (H. v. Verbrennungsmotoren und Turbinen). In anderen Fällen ist die Zuordenbarkeit weniger eindeutig. Dies betrifft insbesondere Produkte, bei denen Fragen der Energieeffizienz eine wichtige Rolle spielen, die sich aber nicht direkt zur Energietechnik rechnen lassen. Ein Beispiel dafür ist die Wirtschaftsklasse DK 29.71 (H. v. elektrischen Haushaltsgeräten). Tabelle 10 listet diejenigen Wirtschaftsklassen auf, die geeignet sein dürften,das Spektrum von der Energieerzeugung bis zur effizienten Energienutzung hinreichend abzudecken. Diese Wirtschaftsklassen werden als energierelevanter Kernbereich des Verarbeitenden Gewerbes bezeichnet und stellen eine Vergleichsbasis für die weiteren Ausführungen dar. Abweichungen, die sich ergeben, wenn man den energierelevanten Kernbereich enger oder weiter fasst, werden weiter unten ebenfalls diskutiert. Eine Reihe weiterer Wirtschaftgruppen, die ebenfalls Produkte herstellen, die sich direkt oder indirekt dem Energiebereich zuordnen lassen, enthält Tabelle 11. Da diese Wirtschaftsgruppen neben energierelevanten Produkten einen Großteil nicht-energierelevanter Güter enthalten, bleiben sie bei der Definition des Kernbereichs unberücksichtigt.

16 In der Wirtschaftklasse DK 29.11 wurden das Servicegeschäft, in dem bei Siemens PG rund 700 Beschäftigte und bei Alstom Power Service alle Beschäftigten tätig sind, nicht mitgerechnet, sondern dem Dienstleistungsbereich zugeschlagen. Die durchschnittliche Größe des einen Betriebes in Berlin, der im Bereich DF 23.30 (Herstellung und Verarbeitung von Spalt- und Brutstoffen) tätig ist, wurde auf Basis der bundesweiten Beschäftigtenzahl in dieser Wirtschaftsklasse errechnet, nicht auf Basis der gesamten Wirtschaftsabteilung DF 23. Quelle für die Beschäftigtenzahl in der Wirtschaftsklasse DK 29.71 ist die IHK Berlin (2007b). Die Zahl für den Unterabschnitt DF 23 in Brandenburg beruht auf Angaben der PCK Raffinerie GmbH in Schwedt. Die ZukunftsAgentur Brandenburg nennt abweichend 1.650 Beschäftigte in der Mineralöl verarbeitenden Industrie [vgl. ZukunftsAgentur Brandenburg GmbH, (2008) S. 60]. Da nicht offen liegt, welcher Anteil davon bei Kleinbetrieben beschäftigt ist, wird hier von einer eher konservativen Schätzung ausgegangen.

Tabelle 10: Energierelevanter Kernbereich des Verarbeitenden Gewerbes nach der WZ 2003 Wirtschaftszweig

Beschreibung

DF 23

Kokerei, Mineralölverarbeitung, Herstellung und Verarbeitung von Spalt- und Brutstoffen

DI 26.23

Herstellung von keramischen Isolatoren und Isolierteilen

DK 28.22

Herstellung von Heizkörpern und –kesseln für Zentralheizungen

DK 28.30

Herstellung von Dampfkesseln (ohne Zentralheizungskessel)

DK 29.11

Herstellung von Verbrennungsmotoren und Turbinen (ohne Motoren für Luft- und Straßenfahrzeuge)

DK 29.12

Herstellung von Pumpen und Kompressoren

DK 29.13

Herstellung von Armaturen

DK 29.14

Herstellung von Lagern, Getrieben, Zahnrädern und Antriebselementen

DK 29.21

Herstellung von Öfen und Brennern

DK 29.23

Herstellung von kälte- und lufttechnischen Erzeugnissen, nicht für den Haushalt

DK 29.71

Herstellung von elektrischen Haushaltsgeräten

DK 29.72

Herstellung von nicht elektrischen Heiz- Koch-, Heißwasser- und Heißluftgeräten

DL 31

Herstellung von Geräten der Elektrizitätserzeugung- und -verteilung a. Ä.

74


Tabelle 11: Weitere energierelevante Zweige des Verarbeitenden Gewerbes nach der WZ 2003 Wirtschaftszweig

Beschreibung

DL 32.10

Herstellung von elektronischen Bauelementen (inklusive Einzelsolarzellen, Leistungskondensatoren u.a.)

DM 34.10

Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenmotoren

DM 34.30

Herstellung von Teilen und Zubehör für Kraftwagen und Kraftwagenmotoren

DM 35.20

Bahnindustrie

DM 35.30

Luft- und Raumfahrzeugbau

Beschäftigte im energierelevanten Kernbereich Für einige Wirtschaftklassen des energierelevanten Kernbereichs sind aus Gründen der statistischen Geheimhaltung keine regionalspezifischen Daten erhältlich. Da in diesen Wirtschaftsklassen nur wenige Betriebe enthalten sind oder ein bestimmter Betrieb dominiert, war es möglich, aufgrund von Firmenangaben eigene Schätzungen vorzunehmen. Die entsprechenden Zahlen basieren größtenteils auf Angaben aus dem Jahr 2007 und sind in Tabelle 12 markiert.16 Für einige Klassen konnte keine hinreichende Datenbasis ermittelt werden; in diesen Fällen wurde eine durchschnittliche Betriebsgröße angeAbbildung 7: Anteil des energierelevanten Kernbereichs sowie der Wirtschaftsklasse DL 31 (H.v. von Geräten der elektrischen Elektrizitätserzeugung und -verteilung) an den Beschäftigten im Verarbeitenden Gewerbe 2006 in %

Kernbereich

18

DK 31 (Geräte zur Erzeugung, Verteilung von Elektrizität)

16 14 12 10 8 6 4 2 0 Deutschland

Berlin

75

Brandenburg

BerlinBrandenburg


nommen. Da der Anteil der Beschäftigten in diesen Wirtschaftsklassen am Kernbereich bundesweit nur zwölf Prozent beträgt und extrapoliert in Berlin zwei Prozent bzw. in Brandenburg elf Prozent, ist der mögliche Fehler nicht gravierend. Insgesamt ergeben statistische Daten und eigene Schätzungen folgendes Bild des energietechnischen Kernbereichs (Tabelle 12): In Deutschland insgesamt waren im Jahr 2006 rund 791.000 Personen tätig. Davon entfielen rund 16.800 oder 2,1 Prozent auf Berlin und 8.000 oder ein Prozent auf Brandenburg. Die Region Berlin-Brandenburg ist damit bezogen auf die Bevölkerungszahl unterdurchschnittlich besetzt. Dieses Bild relativiert sich allerdings erheblich, wenn man die Bedeutung der Branche innerhalb der Region betrachtet. In Berlin sind etwa 18 Prozent der rund 96.000 Beschäftigten des Verarbeitenden Gewerbes17 im energierelevanten Kernbereich tätig, in Brandenburg immerhin zehn Prozent der 80.900 Beschäftigten. Wie Abbildung 7 zeigt, liegt Berlin damit über dem bundesweiten Durchschnitt, Brandenburg darunter und die Region insgesamt im Mittel. Wie sich Tabelle 12 und Abbildung 7 außerdem entnehmen lässt, sind 11.900 Beschäftigte und damit der überwiegende Teil aller im energietechnischen Kernbereich Tätigen in Berlin mit der Herstellung von Produkten der elektrischen Energietechnik, genauer von Geräten der Elektrizitätserzeugung Abbildung 8: Verteilung der Beschäftigten nach Produktgruppen innerhalb der Wirtschaftsabteilung DL 31 (H. v. Geräten der Elektrizitätserzeugung und -verteilung) in Berlin 2006 Elektrokabel, Akkumulatoren, Batterien, elektr. Ausrüstung für Motoren 651 MA

Elektromotoren, Generatoren, Transformatoren 1439 MA

Sonstige 2794 MA

elektrische Lampen und Leuchten 2058 MA Elektriziätsverteilungsund -schalteinrichtungen 4910 MA

76

17 Da keine anderen Zahlen des Statistischen Landesamts vorliegen, wurden für Berlin als Basis für die Beschäftigtenzahlen das Verarbeitende Gewerbe inklusive des Unterabschnitts C (Bergbau und Gewinnung von Steinen und Erden) herangezogen. In diesem Unterabschnitt gibt es in Berlin nur zwei fachliche Betriebsteile im Vergleich zu 983 fachlichen Betriebsteilen im Verarbeitenden Gewerbe. Die Erwerbstätigenrechnung des Bundes und der Länder nennt für das Jahr 2006 für Berlin 100 Erwerbstätige in dem Bereich und die Statistik der sozialversicherungspflichtig Beschäftigten 232 Personen. Der Fehler ist also gering.


Tabelle 12: Beschäftigte und fachliche Betriebsteile im energierelevanten Kernbereich in Deutschland, Berlin und Brandenburg Deutschland WZ

Betriebsteile

Beschäftigte

Berlin Betriebsteile

Beschäftigte

Brandenburg Anzahl in Prozent von Deutschland

Betriebsteile

Beschäftigte

Anzahl in Prozent von Deutschland

104

19 293

1

163

0,8

2

1 400

7,3

26.23

16

2 645

0

0

0,0

0

0

0,0

28.22

59

9 902

1

168

1,7

1

168

1,7

28.30

291

20 526

8

240

1,2

12

884

4,3

23

29.11

90

24 353

5

1 900

7,8

3

197

0,8

29.12

544

67 413

8

757

1,1

8

121

0,2

29.13

439

52 193

0

0

0,0

8

641

1,2

29.14

439

79 830

3

118

0,1

5

455

0,6

29.21

172

10 913

3

161

1,5

2

127

1,2

29.23

614

52 386

14

543

1,0

9

200

0,4

29.71

163

46 252

2

850

1,8

2

569

1,2

29.72

66

5 964

1

90

1,5

0

0

0,0

31

3 266

399 365

73

11 852

3,0

52

3 249

0,8

Gesamt

6 263

791 035

119

16 842

2,1

104

8 011

1,0

Fettdruck: Zahl beruht auf Firmenangaben, Unterstreichung: angenommen wird eine durchschnittliche Betriebsgröße.

und -verteilung beschäftigt. Eine weiter differenzierende Analyse ergibt (Abbildung 8), dass 42 Prozent von ihnen zum Bereich Elektrizitätverteilungs und -schalteinrichtungen gehören. Deutlich geringere Anteile haben die Herstellung elektrischer Lampen und Leuchten (17 Prozent) und von Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren (12 Prozent). Für die Herstellung von isolierten Elektrokabeln, -leitungen und -drähten, von Akkumulatoren und Batterien sowie von elektrischen Ausrüstungen für Motoren und Fahrzeuge, die 5,5 Prozent an dem Bereich ausmachen, liegen nur kummulierte Beschäftigtenzahlen vor. Daher ist eine tiefer gehende Auswertung nicht möglich. Dasselbe gilt für die Herstellung von sonstigen elektrischen Ausrüstungen mit einem Anteil von 24 Prozent. Weiterhin ist in Berlin die Herstellung von Verbrennungsmotoren und Turbinen aus dem Maschinenbau, wo zwei Prozent der im Berliner Verarbeitenden Gewerbe Beschäftigten (7,8 Prozent der deutschlandweit in der Sparte Beschäftigten) tätig sind, von Bedeutung. In Brandenburg ist die Wirtschaftsabteilung DL 31 mit ca. 3.200 Beschäftigten oder einem Anteil von 10,3 Prozent der Beschäftigten des Verarbeitenden Gewerbes im Vergleich zum bundesweiten Mittel unterdurchschnittlich vertreten. Innerhalb des energierelevanten Kernbereichs stellt sie aber dennoch den größten Bereich – gefolgt von der Mineralölverarbeitung, in der Brandenburg 77


mit über sieben Prozent einen verhältnismäßig großen Anteil der bundesweit Beschäftigten stellt. Von Bedeutung ist weiterhin die Herstellung von Dampfkesseln. Dort sind zwar nur gut ein Prozent der industriell Beschäftigten tätig, dies entspricht aber einem Anteil von 4,2 Prozent an der Sparte bundesweit. In allen anderen Wirtschaftsklassen erreichen Berlin und Brandenburg nur Anteile von jeweils weniger als zwei Prozent an den bundesweit Beschäftigten sowie an den Beschäftigten im Verarbeitenden Gewerbe der beiden Bundesländer. Ausgewählte Unternehmen Eine tiefer gehende Differenzierung der energierelevanten Bereiche des Verarbeitenden Gewerbes ist an dieser Stelle nicht möglich. Detailliertere Ausführungen, die auf eigenen Recherchen und Angaben der interviewten Experten beruhen, finden sich bei der Analyse der einzelnen Technologie- und Anwendungsfelder (Kapitel 5). Einige grundsätzliche Anmerkungen sind dennoch angebracht. Für die Dominanz der elektrischen Energietechnik in Berlin sind wenige Unternehmen wie die Siemens AG mit den Unternehmensgruppen18 ›Power Transmission and Distribution‹ (Hauptprodukt elektrische Schaltanlagen), ›Automation and Drives‹ (Hauptprodukt elektrische Großantriebe) und ›Lighting‹ (Osram AG, Hauptprodukt elektrische Lampen) sowie die Converteam GmbH (Hauptprodukt Stromrichter) verantwortlich, die zusammen mehr als die Hälfte der Beschäftigten des Bereichs stellen. Dazu kommt eine Reihe kleiner und mittlerer Unternehmen. Insgesamt fällt der Tätigkeitsschwerpunkt von 58 Berliner Unternehmen in die Wirtschaftsklasse DL 31. Kleinunternehmen mit weniger als 20 Mitarbeitern sind dabei nicht berücksichtigt. Die Siemens-Sparte ›Power Generation‹ (Hauptprodukt Gasturbinen) ist der größte Betriebe in der Wirtschaftsklasse DK 29.11 (H.v. Verbrennungsmotoren und Turbinen). Siemens ist mit rund 14.000 Beschäftigten in allen Sparten auch insgesamt einer der größten Arbeitgeber in Berlin, über die Hälfte dieser Personen lässt sich dem energierelevanten Kernbereich zuordnen.19 Dem Autor ist ein Unternehmen bekannt, das mehr als 100 Mitarbeiter in Berlin beschäftigt und dessen Hauptgeschäftsfelder die Verarbeitung von Radioisotopen sowie Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von isotopentechnischen Komponenten für medizintechnische Zwecke sind. Obwohl die Herstellung von radioaktiven Elementen zur medizinischen Verwendung in die Wirtschaftsklasse DF 23.30 (Herstellung und Verarbeitung von Spalt- und Brutstoffen) fällt, besteht in diesem Fall kein Energiebezug. Unternehmensspezifische Daten zur elektrischen Energietechnik in Brandenburg liegen nicht vor. Die Tatsache, dass die durchschnittliche Beschäftigtenzahl nach fachlichen Betriebsteilen in der Wirtschaftsabteilung DL 31 bei 62 in Brandenburg gegenüber 162 in Berlin liegt (73 in Brandenburg und 260 in Berlin, falls man die nach Betrieben aufgegliederte Statistik des Verarbeitenden Gewerbes zu Grunde legt), weist darauf hin, dass die Unternehmen dieses Wirtschaftszweigs in Brandenburg kleinteiliger strukturiert sind als in Berlin. Die 78


meisten Beschäftigten innerhalb des Verarbeitenden Gewerbes in Brandenburg stellt nach Kenntnis des Autors die PCK Raffinerie GmbH in Schwedt mit rund 1.400 Personen. Jährlich werden dort rund 12 Mio. Tonnen Rohöl zu Mineralöl und zu petrochemischen Produkten verarbeitet, was einem Marktanteil an der Erdölverarbeitung von zehn Prozent gleichkommt. Die Raffinerie wird von den Mineralölkonzernen BP und Shell zusammen mit der Total GmbH betrieben, die ihren Deutschlandsitz in Berlin hat. Außerhalb des Kernbereichs ist die Region vor allem in der Bahnindustrie stark – mit einem Anteil von 20 Prozent der in Deutschland in der Branche Beschäftigten – vertreten. Für den Kraftfahrzeugmotorenbau und den Flugtriebwerksbau liegen keine Zahlen des Statistischen Landesamts vor. Da jedoch allein im Mercedes-Benz Motorenwerk Berlin rund 3.100 Mitarbeiter20 beschäftigt sind und bei Rolls-Royce in Dahlewitz etwa 1.500, ist die wirtschaftliche Bedeutung dieser Technologien für die Region offensichtlich.21

18 Im Zuge der Neuaufstellung der Siemens AG Ende 2007 wurden die Sparten ›Power Generation‹ und ›Power Transmission and Distribution‹ dem Sektor ›Energie‹ zugeordnet und die Sparten ›Automation and Drives‹ und ›Lighting‹ dem Sektor ›Industrie‹. 19 Eigene Angabe der Siemens AG auf ihrem Internetauftritt: http: / / w1.siemens. com / de / ueber_uns / megacities / berlin. htm. 20 Stand Januar 2008, nach Angaben aus dem Internetauftritt des Unternehmens: http: / / www.daimler.com / dccom / berlin. 21 Vgl. VDI Bezirksverein Berlin-Brandenburg (2006), S. 23. 22 Vgl. EuPD Research Bonn (2007). Seit dem Jahr 2006 ist die Beschäftigtenzahl in der Photovoltaik-Branche in Berlin stark angestiegen, vgl. Kapitel 5.1 dieser Studie.

Zahl der Beschäftigten Die Daten aus der Statistik des Verarbeitenden Gewerbes geben aufgrund der Abschneidegrenze bei 20 Beschäftigten keinen genauen Aufschluss über die Größe der Branche, belegen aber bereits, dass der energierelevanten Industrie große Bedeutung in der Region zukommt. Eine direkte Vergleichbarkeit zwischen der Statistik des Verarbeitenden Gewerbes und der Statistik der sozialversicherungspflichtig Beschäftigen, die auch Kleinbetriebe umfasst, ist nicht gegeben. Für eine Schätzung der Gesamtbeschäftigtenzahl in energierelevanten Bereichen ist die Datenbasis aber ausreichend. In den Bereichen Kohle- und Mineralölverarbeitung, Herstellung von Dampfkesseln, Herstellung von Maschinen zur mechanischen Energiezeugung und -nutzung sowie Herstellung von Geräten zur Elektrizitätserzeugung und -verteilung waren danach im Jahr 2006 insgesamt 19.600 Personen sozialversicherungspflichtig beschäftigt. Rechnet man die aus der Statistik des Verarbeitenden Gewerbes bekannten rund 1.600 Beschäftigten der Wirtschaftsklassen DK 29.21, DK 29.23 sowie DK 29.71-72 dazu und veranschlagt für die nicht erfassten Kleinbetriebe in diesen vier Wirtschaftsklassen und die nicht berücksichtigten Selbstständigen und mithelfenden Familienangehörigen vorsichtig 500 Personen, so erhält man für das Jahr 2006 etwa 22.000 Beschäftigte im energierelevanten Kernbereich. Das entspricht 17 Prozent aller Erwerbstätigen im Verarbeitenden Gewerbe Berlins. Den oberen Wert des Schätzintervalls anzugeben gestaltet sich problematischer, da dazu eine genauere Kenntnis der Branchenstruktur erforderlich wäre und sich außerdem die Frage stellt, inwieweit z.B. Vorleistungsverflechtungen zu berücksichtigen sind. Rechnet man zum Kernbereich zumindest die rund 400 Beschäftigen22 der Photovoltaikbranche hinzu, deren Energierelevanz unstrittig sein dürfte, sowie die Beschäftigten des Mercedes-Benz Werks, erhält man bereits über 25.000 Beschäftigte. Für eine Abschätzung nach unten wird man diejenigen Teilbereiche des Verarbeitenden Gewerbes eliminieren, deren Energierelevanz strittig sein dürfte. 79


Dazu zählen die Wirtschaftsklassen ■ DK 29.23 (enthält neben eindeutig energierelevanten Produkten wie Wärmepumpen und Wärmetauschern beispielsweise auch Katalysatoren und Luftverflüssigungsanlagen), ■ DK 29.71 (bei den elektrischen Haushaltsgeräten ist die Energieeffizienz nur ein Aspekt unter mehreren), ■ DL 31.62 (hier verbergen sich einige Güter wie Feuermelder oder Minensuchgeräte, die man nicht der Energiebranche zuordnen wird). Die Wirtschaftklassen 29.11 bis 29.14 bilden die Wirtschaftsgruppe DK 29.1 (H. v. Maschinen für die Erzeugung und Nutzung von mechanischer Energie, ohne Motoren für Luft- und Straßenfahrzeuge), so dass die Energierelevanz verhältnismäßig eindeutig ist, ebenso wie bei den verbleibenden Wirtschaftsklassen. Zieht man neben den Beschäftigten in den genannten drei Wirtschaftsklassen auch die Beschäftigten derjenigen Wirtschaftsklassen in Tabelle 12 ab, die als Durchschnittswert errechnet wurden und daher vergleichsweise unzuverlässig sind, und addiert dafür wiederum die Beschäftigten der Photovoltaikbranche, so ergeben sich rund 13.000 Beschäftigte für die energierelevanten Bereiche des Verarbeitenden Gewerbes. Aufgrund der bereits genannten Einschränkungen (Abschneidegrenze bei 20 Beschäftigten, Selbstständige und mithelfende Familienangehörige nicht berücksichtigt) und aufgrund der Tatsache, dass sich in den für diese Abschätzung eliminierten Wirtschaftsklassen und in weiteren Wirtschaftszweigen zahlreiche energietechnische Güter verbergen, ist diese Zahl als absolute Untergrenze zu betrachten. Vergleichszahlen aus anderen Publikationen liegen kaum vor. Der regionale Bezirksverband des VDI geht von 15.000 Beschäftigten in der Energiebranche der Region Berlin-Brandenburg aus.23 Die ZukunftsAgentur Brandenburg (ZAB) nennt 15.000 Beschäftigte in der Energiebranche für Brandenburg alleingegenüber rund 18.000 Beschäftigten, die sich aus den Zahlen für das Verarbeitende Gewerbe und für die Energieversorgung ergeben.24 Die Zahlen beider Organisationen liegen damit unter den in der vorliegenden Studie genannten. Sowohl der VDI als auch die ZAB betonen jedoch ebenfalls die Bedeutung der Branche für die Region. Den folgenden Betrachtungen werden für den energierelevanten Kernbereich des Verarbeitenden Gewerbes 22.000 Beschäftigte in Berlin und 8.000 Beschäftigte in Brandenburg zu Grunde gelegt.

4.2.3

Energieversorgung

Vom Amt für Statistik Berlin-Brandenburg sind für Berlin keine Beschäftigtenzahlen für die Energieversorgung erhältlich, sondern lediglich für die Bereiche Energie- und Wasserversorgung zusammen. In beiden Bereichen waren im Jahr 2006 insgesamt 12 Unternehmen mit 20 oder mehr Beschäftigten regis80


23 Vgl. Brandt, Siegfried (2006), S. 35. 24 Vgl. ZukunftsAgentur Brandenburg GmbH (2008), S.55. 25 Vgl. Berliner Wasserbetriebe (2006), S.11. 26 Amt für Statistik Berlin Berlin-Brandenburg (2007a). 27 Referenzjahr 2004 für den Endenergieverbrauch. Quelle: Amt für Statistik Berlin-Brandenburg (2007d); ders. (2008b). Referenzjahr 2005 für die Stromeinspeisung. Quelle: Staiß (2007), S. II-31. 28 Für das Bezugsjahr 2006 liegen aus Gründen der statistischen Geheimhaltung nur kummulierte Daten für den Wirtschaftsabschnitt C vor. Im Jahr 2005, für das der Statistische Bericht zum Verarbeitenden Gewerbe detailliertere Zahlen nennt, belief sich die Zahl der Beschäftigten in den relevanten Wirtschaftsabteilungen CA 10 und CA 11 auf zusammen 4.064 nach Betrieben (4.072 nach fachlichen Betriebsteilen). Da die Zahl der Beschäftigten in der Wirtschaftsabteilung C zwischen 2005 und 2006 um vier Prozent abgenommen hat, kann für das Bezugsjahr 2006 die Zahl der Beschäftigten in den Wirtschaftsabteilungen CA 10 und CA 11 auf ca. 3.900 interpoliert werden. Vorausgesetzt ist dabei, dass es zwischen 2005 und 2006 zu keinen großen Verschiebungen innerhalb der Wirtschaftsabteilungen des Wirtschaftsbereiches C gekommen ist. 29 Vgl. Statistik der Kohlenwirtschaft e.V. (2007). 30 Vgl. Der Tagesspiegel (2007a). 31 IHK Berlin (2007b).

triert; diese beschäftigten rund 11.000 Mitarbeiter. Zieht man die etwa 5.00025 Mitarbeiter der Berliner Wasserbetriebe ab, verbleiben 6.000 Beschäftigte. In Brandenburg, für das detaillierte Zahlen vorliegen, gab es im selben Jahr 28 Betriebe mit zusammen rund 5.300 Beschäftigten in der Elektrizitätsversorgung, 18 Betriebe mit 500 Beschäftigten in der Gasversorgung und acht Betriebe mit knapp 700 Beschäftigten in der Fernwärmeversorgung.26 Insgesamt sind also in Brandenburg rund 6.500 Personen und in den beiden Bundesländern zusammen 12.500 Personen in der Energieversorgung tätig. Die Unternehmensstruktur in der Region ist geprägt durch den überregionalen Energieversorger Vattenfall sowie mehrere kleine und mittlere Versorger für Elektrizität, Gas und Fernwärme. An diesen sind meist wieder große Energieversorgungsunternehmen beteiligt. Der Energiemix wird von fossilen Energieträgern dominiert, Kernkraftwerke gibt es nicht. Trotz der Braunkohleverstromung in der Lausitz ist der Aufbau einer nachhaltigen Energieversorgung in Brandenburg bereits weiter fortgeschritten als in Berlin, was im Anteil der erneuerbaren Energie von 3,9 Prozent am Endenergieverbrauch und von 26,2 Prozent an der Stromeinspeisung (hauptsächlich durch Windenergie und Biomasse) zum Ausdruck kommt. Diesen Relationen stehen in Berlin ein Anteil der erneuerbaren Energien von lediglich 0,3 Prozent am Endenergieverbrauch und von 0,03 Prozent an der Stromeinspeisung gegenüber.27 Von großer Bedeutung für Brandenburg ist weiterhin die Gewinnung von fossilen Primärenergieträgern (CA 10 Kohlenbergbau, Torfgewinnung; CA 11 Gewinnung von Erdöl und Erdgas, Erbringung damit verbundener Dienstleistungen). In den amtlichen Statistiken werden diese Energieträger meist nicht der Energieversorgung zugerechnet. Da dies aber in erster Linie den von Vattenfall betriebenen Braunkohlebergbau betrifft, werden beide Bereiche hier gemeinsam behandelt. Rund 3.900 Personen waren 2006 in diesem Wirtschaftsbereich tätig.28 Nach dem Rheinland ist die Lausitz mit einer Fördermenge von 58 Mio. Tonnen im Jahr 2006 (32,9 Prozent der deutschen Fördermenge) das zweitgrößte Braunkohlefördergebiet in Deutschland.29 Nach Branchenangaben sind in der Lausitz gut 5.500 Personen im Braunkohlenbergbau beschäftigt, der größte Teil davon in Brandenburg. Dies entspricht 33 Prozent der bundesweit in diesem Sektor Beschäftigten. Insgesamt sind etwa 12.000 Arbeitsplätze in der Lausitz von der Braunkohle abhängig.30 Im Folgenden wird ein Überblick über einige größere Energieversorgungsunternehmen in der Region gegeben. Verschiedene weiterführende technologische Aspekte zum leitungsgebundenen Transport von Energie und Energieträgern werden in Kapitel 5.6.2 behandelt. Die Vattenfall Europe AG ist nach der RWE AG und der E.ON AG der drittgrößte Stromerzeuger in Deutschland und hat ihren Firmensitz in Berlin. Einer Statistik31 der IHK Berlin zufolge steht Vattenfall an 12. Stelle der größten Arbeitgeber in Berlin. Die Vattenfall Europe AG gehört zu der schwedischen Vattenfall Gruppe und ist ein Zusammenschluss der vier Unternehmen Bewag, HEW, LAUBAG und VEAG. Die deutschen und die polnischen Aktivitäten der Gruppe 81


wurden Ende des Jahres 2007 unter dem Dach einer Business Group Central Europe zusammengefasst. Der deutsche Teil der Holding gliedert sich in verschiedene Geschäftseinheiten. In Berlin betreibt Vattenfall acht Heizkraftwerke mit einer elektrischen Leistung von rund 2.5 GW und einer thermischen Leistung von 4.8 GW und beschäftigte im Jahr 2006 rund 5.700 Mitarbeiter.32 Sitz der Geschäftseinheit Vattenfall Mining & Generation AG ist Cottbus, in der Nähe des Braunkohlereviers Lausitz, wo mit Boxberg, Jänschwalde, Lippendorf und Schwarze Pumpe auch vier große Kraftwerke des Unternehmens stehen. Tabelle 13: Kennzahlen der Vattenfall Europe AG Geschäftsjahr 2006 laut Geschäftsbericht Beschäftigte

21.290

Umsatzerlöse

11.124 Mio. Euro

Betriebsergebnis

1.350 Mio. Euro

Stromerzeugung

83,4 TWh

Stromverkauf

153,1 TWh

Wärmeverkauf

15,5 TWh

Rohkohleförderung

58 Mio. t

Mit der Nuon Deutschland GmbH, einem Tochterunternehmen des marktführenden holländischen Energiekonzerns n.v. Nuon, hat ein weiteres Energieversorgungsunternehmen Berlin als Hauptsitz gewählt. Nach eigenen Angaben hat das Unternehmen in Berlin mittlerweile einen Marktanteil von zehn Prozent bei den Privatkunden,33 betreibt jedoch keine eigenen Kraftwerke in der Region. Von Berlin aus koordinieren rund 100 Mitarbeiter die NuonGeschäftsfelder Vertrieb von Strom und Gas für Privat- und Geschäftskunden sowie Beleuchtungsmanagement für Städte und Kommunen (Nuon Stadtlicht GmbH). Die EKT Energie und Kommunal-Technologie GmbH (EKT), ein Tochterunternehmen der Stadtwerke Hannover, ist im Contracting für Nah- und Fernwärmeversorgung tätig. Das Unternehmen betreibt in den neuen Bundesländern Anlagen mit einer Wärmeleistung von 270 MW. Seit 2004 versorgt EKT die 50.000 Einwohner der Gropiusstadt in Berlin mittels eines Holz-Heizkraftwerks, das über eine elektrische Leistung von 20 MW und eine thermische Leistung von 64 MW verfügt. Die BTB Blockheizkraftwerks- Träger- und Betreibergesellschaft mbH Berlin mit 125 Mitarbeitern und einem Umsatz von 55 Mio. Euro im Jahr 2006 hat ihren Schwerpunkt in der Errichtung und im Betrieb von Kraft-WärmeKopplungsanlagen (KWK). Nach eigenen Angaben versorgt sie in Berlin 30.000 Wohnungen, Gewerbe-Immobilien und öffentliche Einrichtungen mit einer Leistung von 380 MW Wärme, 4 MW Kälte aus Absorptions- und Kompressionsmaschinen und 30 MW Strom. BTB ist im Contracting-Geschäft tätig und 82

32 Quelle für Mitarbeiterzahl: IHK Berlin (2007b). 33 Vgl. Afheldt, Heik (2007). 34 Vgl. GASAG AG (o.J.).


betreibt Fernwärme- und Stromnetze. Die EKT verfügt über eine Mehrheitsbeteiligung an der BTB. Auch die Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR) sind direkt und indirekt in der Energieversorgung tätig. Der in der Müllverbrennungsanlage Ruhleben entstehende Hochdruck-Heißdampf wird zur Stromerzeugung an das benachbarte Kraftwerk Reuter, das zu Vattenfall gehört, abgegeben. Außerdem verwertet das Unternehmen das Deponiegas dreier stillgelegter Deponien in Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmegewinnung. Die Gasversorgung der Region wird von regionalen Gasversorgern sichergestellt. Die GASAG Berliner Gaswerke Aktiengesellschaft versorgt Berlin seit über 150 Jahren mit Gas, seit 1991 ausschließlich mit Erdgas. Sie ist der größte kommunale Gasversorger in Westeuropa und seit 1998 vollständig in Privatbesitz. Die GASAG hat nach eigenen Angaben 640.000 Kunden und hielt damit im Jahr 2006 einen Anteil von 47 Prozent am Berliner Wärmemarkt.34 Die GASAG, die insgesamt rund 1.400 Mitarbeiter beschäftigt, hat durch verschiedene Tochterund Beteiligungsgesellschaften ihr Tätigkeitsspektrum erweitert und ist unter anderem im Land Brandenburg aktiv. Tabelle 14: Kennzahlen der GASAG GASAG-Konzern

GASAG AG

Geschäftsjahr 2006 laut Geschäftsbericht Beschäftigte

1.387

568

Umsatzerlöse

1.181 Mio. Euro

965 Mio. Euro

Jahresüberschuss

81,7 Mio. Euro

49,2 Mio. Euro

Gasabsatz

24,8 TWh

17,5 TWh

Anteilseigner Gaz de France

31,575 %

Vattenfall Europe AG

31,575 %

E.ON AG (über Thüga AG)

36,85 %

Auch die EEG – Erdgas Erdöl GmbH hat ihren Sitz in Berlin. Die Gesellschaft fördert Erdgas und Erdöl in den ostdeutschen Bundesländern und ist eine hundertprozentige Tochter von Gaz de France. Der wichtigste regionale Energieversorger Brandenburgs ist die E.ON edis AG, eine Tochter der E.ON Energie AG (Anteil 75,8 Prozent; 1,3 Prozent davon über die schwedische Tochtergesellschaft E.ON Sverige AB). Die restlichen Anteile werden von kommunalen Gesellschaftern gehalten. Das Unternehmen beschäftigt etwa 2.200 Mitarbeiter und versorgt 1,3 Mio. Kunden in Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern mit Energie. Neben der Stromversorgung betreibt E.ON edis AG in einem Teil des Versorgungsgebietes auch ein Gas- und Fernwärmenetz. 83


Tabelle 15: Kennzahlen der E.ON edis AG Geschäftsjahr 2006 laut Geschäftsbericht Beschäftigte

2.264

Umsatzerlöse

1.987 Mio. Euro

Jahresüberschuss

85,8 Mio. Euro

Strom Absatz

1,83 TWh

Versorgungsgebiet

35.809 km²

Gas Absatz

3,87 TWh

Versorgungsgebiet

10.127 km²

Als überregionaler Gasversorger für Brandenburg ist die EMB Erdgas Mark Brandenburg GmbH mit Sitz in Brandenburg tätig. Mit 68 Beschäftigten versorgt sie nach eigenen Angaben 288 Städte und Gemeinden im Land mit insgesamt 8,2 TWh im Jahr 2006. Haupteigner sind die GASAG AG und die VNG – Erdgascommerz GmbH, ein Tochterunternehmen der VNG – Verbundnetzgas AG mit Sitz in Leipzig, deren Kerngeschäft der Import und die Lieferung von Erdgas an Großkunden ist. Den folgenden Betrachtungen werden für den Bereich der Energieversorgung die oben ermittelten Zahlen von rund 6.000 Beschäftigten in Berlin und von gut 10.000 Beschäftigten in Brandenburg (inklusive der Gewinnung von Primärenergieträgern) zu Grunde gelegt.

4.2.4

Energiedienstleistungen

Das Segment der Energiedienstleister in Berlin ist durch kleine und mittelständische Unternehmen und entsprechende Geschäftsbereiche einiger Großunternehmen geprägt. Als Energiedienstleister werden dabei alle Unternehmen bezeichnet, die spezifische Dienstleistungen (inklusive Handel) für energiebezogene Wirtschaftsbereiche erbringen oder sich mit Energieeffizienzfragen befassen. Nicht eingeschlossen sind branchenunspezifische Dienstleistungen, die für Betriebe aus energierelevanten Wirtschaftszweigen erbracht werden, insbesondere also ein Großteil der Infrastrukturdienstleistungen. Angaben zu Beschäftigten oder Umsatz lassen sich aus den amtlichen Statistiken nicht ermitteln. Einige generelle Aussagen lassen sich dennoch treffen. Die Zahl der Forschungs- und Entwicklungsdienstleister, die neue Produkte oder Verfahren im Energiebereich entwickeln, dürfte nach Einschätzung der befragten Experten in der Region gering sein. Jedoch finden sich zahlreiche Planungs- und Ingenieurbüros, die Projekte unterschiedlicher Größenordnung 84


35 IHK Berlin (2007a). 36 Vgl. den Internetauftritt des Verbandes: www.bauenergieberater-bb.de. 37 Vgl. Pöschk / Morawski (2007). 38 Bundesverband WindEnergie e.V. (2003).

aus allen energierelevanten Bereichen betreuen und Beratung sowie technische Planungs- und Projektierungsdienstleistungen anbieten. Außerdem gibt es eine Reihe von Unternehmen, die Service- und Wartungsarbeiten für energietechnische Anlagen übernehmen oder produktionsnahe Dienstleistungen erbringen. Ein Tätigkeitsschwerpunkt vieler dieser Dienstleister liegt nach eigener Einschätzung im Gebäudebereich, aber auch in der Energieeffizienz-Beratung für Industrie und Gewerbe. Nach Angaben der Industrie- und Handelskammer zu Berlin sind 54 ihrer Mitgliedsunternehmen in der Energieberatung überwiegend für Unternehmen tätig. Dabei handelt es sich größtenteils um Kleingewerbetreibende.35 Der Landesfachverband der Bau- und Energieberater Berlin-Brandenburg e.V. verzeichnet 29 Mitglieder in Berlin.36 Energieberatungsleistungen werden außerdem durch Energieversorger und freie Träger wie die Verbraucherzentrale oder den Berliner Mieterverein erbracht. Besondere Bedeutung hat in der Hauptstadt das Energiecontracting, das mittlerweile auch die meisten Energieversorger als attraktiven Geschäftsbereich entdeckt haben. Das Land Berlin hat mit dem Modell ›Energiesparpartnerschaft Berlin‹, einem Contractingprogramm für öffentliche Gebäude, frühzeitig Akzente gesetzt, auch vor dem Hintergrund, dass das CO2-Minderungspotenzial durch Contractingmaßnahmen in Berlin anerkanntermaßen hoch ist (ca. 36–38 Prozent).37 Zwei Beispiele für Energiedienstleister, die im Bereich Contracting und Beratung tätig sind, sind die Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) und die Berliner Energieagentur GmbH (BEA). Die dena befindet sich im Mehrheitsbesitz des Bundes und der Länder und wird überwiegend aus Mitteln der vier großen deutschen Energieversorgungsunternehmen finanziert. Sie informiert Marktteilnehmer und politische Entscheidungsträger durch Projekte, Kampagnen, Studien und Netzwerkarbeit zur Energieeffizienz und zu erneuerbaren Energien. Die BEA ist ein privatwirtschaftliches Energiedienstleistungsunternehmen, an dem das Land Berlin, die Vattenfall Europe AG, die GASAG AG und die KfW Bankengruppe beteiligt sind. Sie berät in Fragen des effizienten Energieeinsatzes, unterstützt den internationalen Know-how Transfer und tritt als Contractor auf. Ein weiterer wichtiger Arbeitsbereich sind die erneuerbaren Energien. Nach Angaben des Bundesverbandes WindEnergie (BWE) waren im Jahr 2003 in Berlin und Brandenburg 47 Ingenieurbüros in der Windkraft tätig.38 Dazu kommen einige weitere Dienstleister wie Rechtsanwälte und Versicherer. Für die Photovoltaikbranche kann aufgrund firmenspezifischer Angaben von mindestens 200 Beschäftigten im Jahr 2008 ausgegangen werden Für die anderen Bereiche der erneuerbaren Energien liegen keine Beschäftigtenzahlen vor. Im Service für Kraftwerke und Turbinen sind in Berlin nur wenige Unternehmen tätig. Dennoch ist der Bereich von herausragender Bedeutung. Allein Siemens PG und Alstom Power Service haben im Servicegeschäft zusammen über 1.000 Beschäftige, die beim Verarbeitenden Gewerbes nicht gezählt wur85


© Vattenfall Europe AG

den. Für Dienstleistungen im Bereich der elektrischen Energietechnik liegen keine belastbaren Erkenntnisse vor. Auch für das Handwerk können keine Aussagen zur Zahl der Arbeitsplätze in energierelevanten Bereichen getroffen werden; nach Auskunft der Kammern liegen entsprechend differenzierte Daten nicht vor. Von einigen Interviewpartnern wurde ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sich durch die Dezentralisierung der Energieversorgung und Energieeffizienzmaßnahmen beispielsweise im Bau neue Chancen für das Handwerk eröffnen und positive Arbeitsplatzeffekte erzielt werden können. Dazu ist es von großer Bedeutung, dass die Belange des Handwerks frühzeitig von der Industrie berücksichtigt werden und eine entsprechende Qualifizierung erfolgt. Für eine weiter reichende Analyse des energierelevanten Dienstleistungssektors wären umfangreiche Untersuchungen erforderlich. Von besonderem Interesse im Rahmen der vorliegenden Studie sind jedoch diejenigen Dienstleistungsunternehmen, die selbst Innovation betreiben. Soweit dazu Erkenntnisse vorliegen, werden sie in die Darstellung der Technologie- und Anwendungsfelder eingebracht. Insgesamt kann jedoch davon ausgegangen werden, dass in Berlin deutlich mehr als 1.000 Personen im Bereich energierelevanter Dienstleistungen beschäftigt sind.

86

Heizkraftwerk Moabit in Berlin


4.2.5

39 Wissenschaftsstatistik GmbH im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft (2007). 40 Aschhoff et al. (2007). 41 BMWi (2007a). Welche Wirtschaftszweige vom BMWi bzw. vom Stifterverband dem Bereich Energie zugerechnet werden, liegt nicht offen. 42 Roland Berger Strategy Consultants (2007). 43 Vgl. Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft (2007). 44 Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (2007b). 45 Irreversible Kosten, die bereits in der Vergangenheit entstanden sind, oder deren Anfallen unwiderruflich ist, d.h. durch gegenwärtige betriebswirtschaftliche Entscheidungen nicht mehr beeinflusst werden können.

Innovationsverhalten

Forschungsausgaben der Unternehmen Zum Innovationsverhalten liegen nur wenige für die Energiebranche oder die Region spezifische Informationen vor. Der Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft führt in mehrjährigen Abständen Erhebungen über Forschung und Entwicklung in Unternehmen durch und veröffentlicht die Ergebnisse in FuE-Datenreports.39 In unregelmäßigen Abständen erscheinen außerdem FuEInfos mit Sonderauswertungen zu einzelnen Themenbereichen. Eine weitere Datenquelle ist das Mannheimer Innovationspanel, durchgeführt vom Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW) im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Das ZEW publiziert die Ergebnisse in einem Indikatorenbericht40 und in branchenspezifischen Branchenreports. Die amtliche Statistik liefert keine Informationen zu Innovationen. Die einzige Behörde, die Auswertungen zu Forschung und Entwicklung anbietet, ist das Statistische Landesamt Baden-Württemberg: Im Innovationsindex der europäischen Regionen belegt Berlin danach den zweiten Platz hinter Baden-Würtemberg. Die Zusammenführung der einzelnen Daten zu einem einheitlichen Bild ist allerdings nur ansatzweise möglich. Deutschlandweit waren die privatwirtschaftlichen Ausgaben für die Energieforschung nach Angaben, die auf den Stifterverband zurückgehen, stark rückläufig – preisbereinigt von 503 Mio. Euro im Jahr 1991 auf 74 Mio. Euro im Jahr 2006.41 Diese Zahlen weisen auf einen erheblichen Rückgang der Innovationstätigkeit hin. Die Unternehmensberatung Roland Berger hat im Auftrag des BMU eine Studie42 zur Umwelttechnologie-Branche in Deutschland erstellt, die auch die beiden Bereiche ›Umweltfreundliche Energieerzeugung und -speicherung‹ und ›Energieeffizienz‹ berücksichtigt. Danach lagen die Forschungsausgaben in diesen beiden Sektoren 2007 im Mittel der betrachteten Leitmärkte. Allerdings lag das jährliche Wachstum der Forschungsausgaben mit sechs Prozent bei den Großunternehmen und bis zu 100 Prozent bei den befragten Kleinunternehmen deutlich über dem Wachstum der FuE-Ausgaben der Gesamtwirtschaft (fünf Prozent für das Jahr 2007).43 Eine Umkehrung des Trends abnehmender Forschungsausgaben ist also zu erwarten. Besonders kleine und mittlere Unternehmen der Energiebranche investieren überproportional stark in Forschung und Entwicklung. Auch der Report des ZEW für Energie- und Wasserversorgung sowie Bergbau44 weist eine geringe Innovationstätigkeit aus. Lediglich 0,6 Prozent des Umsatzes der Unternehmen wurden 2005 für Innovationen ausgegeben. Neun Prozent des Umsatzes der Branche wurden mit Produktinnovationen erzielt; die Kostenreduktion durch Prozessinnovationen betrug 3,7 Prozent. Auffallend ist der geringe Anteil von 32 Prozent der Unternehmen, die überhaupt Innovation betreiben. Lange Produktlebenszyklen und hohe sunk costs45 sind nach ZEW-Analysen die Gründe. Das ZEW prognostiziert für die Jahre ab 2006 eine Zunahme der Ausgaben für Prozessinnovationen, im Gegensatz zu gleich 87


bleibenden Ausgaben für Produktinnovationen. Die für die vorliegende Studie durchgeführten Interviews mit Unternehmen aus der Gas- und Elektrizitätsversorgung bestätigen diese Ergebnisse nicht. Die Bedeutung von Prozessverbesserungen zur Kostensenkung wurde zwar klar bejaht, die Entwicklung neuer Produkte (beispielsweise neue Tarifmodelle, neue Energiedienstleistungen) aber als mindestens ebenso wichtig herausgestellt. Die befragten Unternehmen prognostizieren für sich aufgrund des stärker werdenden Wettbewerbs eine zunehmende Erweiterung ihrer Geschäftstätigkeit hin zum Energiedienstleister, der nicht mehr nur im Kerngeschäft der Energieversorgung tätig ist, sondern auch in Fragen der Energieeffizienz berät oder Contracting betreibt. Aufgrund der geringen Zahl der befragten Unternehmen steht dieses Bild nicht im Widerspruch zu den Ergebnissen des ZEW. Es legt allerdings nahe, dass die Unternehmen in Berlin zum innovativen Teil der Branche gehören. Für den Fahrzeugbau, die Elektroindustrie und den Maschinenbau lassen sich nur allgemeine Aussagen zur Innovationsintensität machen, da die Reports46 des ZEW lediglich auf Branchenebene vorliegen. Die genannten drei Branchen weisen den höchsten Umsatzanteil mit neuen Produkten auf (zwischen 32 Prozent im Maschinenbau und 56 Prozent im Fahrzeugbau) und werden bei der Innovationstätigkeit mit Umsatzanteilen zwischen 5,2 Prozent und 8,3 Prozent nur von der Instrumententechnik übertroffen. Die meisten der Unternehmen (zwischen 61 Prozent im Fahrzeugbau und 77 Prozent in der Elektroindustrie) betrieben im Befragungsjahr 2005 Innovation, wobei Produktund Prozessinnovationen in etwa den gleichen Stellenwert einnehmen. Eine Analyse der Innovationstrends in den energierelevanten Teilbereichen dieser Branchen findet sich in Kapitel 5 dieser Arbeit. Patentanmeldungen Weiteren Aufschluss über das Innovationsverhalten der in Berlin ansässigen Unternehmen können die Patentanmeldungen geben. Die Einordnung von Patenten erfolgt nahezu weltweit auf Basis der Internationalen Patentklassifikation (IPC). Tabelle 16 zeigt diejenigen Klassen, die vorwiegend energierelevante Patente enthalten. Dabei wurde die Patentklasse H01, die neben Solarzellen auch eine Vielzahl anderer grundlegender elektrischer Bauteile enthält, hier nicht berücksichtigt. Die Patentklasse G21 (Kernphysik; Kerntechnik) wurde ebenfalls untersucht. Patente mit unmittelbarer energietechnischer Relevanz wurden jedoch in dieser Klasse im betrachteten Zeitraum von 2000 bis 2007 an Berliner Erfinder nicht erteilt. Dies bestätigt erneut, dass Kerntechnik in Berlin keine Rolle spielt. Im Folgenden bleibt sie unberücksichtigt. Regionalisierte Daten liefert der in regelmäßigen Abständen vom Deutschen Patent- und Markenamt herausgegebene Patentatlas.47 Dieser orientiert sich an so genannten technischen Bereichen, in denen mehrere Patentklassen zusammengefasst sind. Der technische Bereich 22 (Kraft und Arbeitsmaschinen) umfasst die Patentklassen F01-F04 sowie die Patentklasse F15. Der Anteil der Patentanmeldungen von Erfindern aus Berlin ist mit 1,4 Prozent in den Jah88

46 Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (2007a,c,d). 47 Greif / Schmiedl / Niedermeyer (2006). 48 Datum der Recherche war der 15.11.2007.


Tabelle 16: Energierelevante Patentklassen Patentklasse

Beschreibung

C10

Mineralöl-, Gas- oder Koksindustrie; Kohlenmonoxid enthaltende technische Gase; Brennstoffe; Schmiermittel; Torf

F01

Kraft- und Arbeitsmaschinen oder Kraftmaschinen allgemein; Kraftanlagen allgemein; Dampfkraftmaschinen

F02

Brennkraftmaschinen; mit Heißgas oder Abgasen betriebene Kraftmaschinenanlagen

F03

Kraft- und Arbeitsmaschinen oder Kraftmaschinen für Flüssigkeiten; Wind-, Feder-, oder Gewichts-Kraftmaschinen; Erzeugen von mechanischer Energie oder von Vortriebskraft, soweit nicht anderweitig vorgesehen

F04

Verdrängerkraft- und Verdrängerarbeitsmaschinen für Flüssigkeiten; Arbeitsmaschinen für Flüssigkeiten oder Gase, Dämpfe

F15

Druckmittelbetriebene Stellorgane; Hydraulik oder Pneumatik allgemein

F17

Speichern oder Verteilen von Gasen oder Flüssigkeiten

F21

Beleuchtung

F22

Dampferzeugung

F23

Feuerungen; Verbrennungsverfahren

F24

Heizung; Herde; Lüftung

F25

Kälteerzeugung oder Kühlung; kombinierte Heizungs- und Kältesysteme; Wärmepumpensysteme; Herstellen oder Lagern von Eis; Verflüssigen oder Verfestigen von Gasen

F26

Trocknen

F27

Industrieöfen; Schachtöfen; Brennöfen; Retorten

F28

Wärmetausch allgemein

H02

Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung von elektrischer Energie

ren 2000-2005 in diesem technischen Bereich weit unterdurchschnittlich. Die Patentklassen F21-F28 bilden den technischen Bereich 24 (Beleuchtung, Heizung), mit einem ebenfalls geringen Anteil von 2,1 Prozent von Anmeldungen durch Erfinder aus Berlin. Um für die verbleibenden Patentklassen zumindest Aussagen bezüglich der Innovationsfreudigkeit der Branche innerhalb Berlins treffen zu können, wurde in der Datenbank des Deutschen Patent- und Markenamtes eine Recherche48 durchgeführt. Kriterium für die regionale Zuordnung war der Sitzort des Erfinders, analog zum Vorgehen der Autoren des Patentatlas. Bei mehreren Erfindern mit unterschiedlichen Wohnorten erfolgte die Zuordnung anteilig. Im Folgenden werden nur gerundete Zahlen genannt. Ein unvermeidbarer Fehler ergibt sich daraus, dass der Sitzort des Erfinders nicht immer mit dem Ort, an dem die Erfindung gemacht wurde, übereinstimmt. Insgesamt wurden nach den Ergebnissen der Recherche in den Jahren 2000 bis 2005 in den energierelevanten Klassen 589 Patente von Berliner Erfindern angemeldet. Die Zahl der Patente schwankte in diesen Jahren zwischen 78 und 110, ohne eindeutige

89


Abbildung 9: Patente in den energierelevanten Patentklassen, die in den Jahren 2000 bis 2005 von Berliner Erfindern angemeldet wurden Sonstige 85 Patente 14,6 %

F01–F04, F 15 190 Patente 32,3 %

H02 215 Patente 36,5 %

F21 32 Patente 5,4 %

F24 66 Patente 11,1 %

Tendenz. Eine inhaltliche Auswertung der Patente wurde mit Ausnahme der Patentklasse G21 nicht durchgeführt. Wie Abbildung 9 zeigt, nimmt die elektrische Energietechnik (IPC H02) mit rund 37 Prozent der im betrachteten Zeitraum angemeldeten Patente den Spitzenplatz ein. Etwas mehr als die Hälfte dieser Patente wurde von der Siemens AG angemeldet. Der Rest verteilt sich auf große, mittlere und kleine Unternehmen sowie Privatpersonen. Keine dieser weiteren Gruppen hat innerhalb der Patentklasse H02 einen Anteil größer 5 Prozent. In Relation zur Beschäftigtenzahl in der elektrischen Energietechnik scheint die Innovationsintensität unterdurchschnittlich. Zu beachten ist allerdings, dass IPC und Klassifikation der Wirtschaftszweige nicht kongruent sind.49 Die größte Abweichung entsteht dadurch, dass bei der Definition des energierelevanten Kernbereichs des Verarbeitenden Gewerbes der Kraftwagenmotorenbau aus dem Wirtschaftsbereich DM (Fahrzeugbau) aufgrund der unzureichenden statistischen Datenbasis nicht berücksichtigt wurde, in den Patentklassen F01-F04 jedoch schon. Außerdem zählt die Herstellung von Leuchten, die in der IPC in die Patentklasse F21 fällt, in der Klassifikation der Wirtschaftszweige zum Bereich DL 31. Selbst wenn man diese beiden Faktoren berücksichtigt, bleibt immer noch eine erhebliche Diskrepanz zwischen Beschäftigtenzahl und Patentanmeldungen. Daher ist davon auszugehen, dass die Erfindungstätigkeit im Bereich der elektrischen Ener90

49 Vgl. Greif / Potkowik (1990).


gietechnik in Berlin unterdurchschnittlich ist. Die Patentklassen F01-F04 und F15 (technischer Bereich 22 Kraft und Arbeitsmaschinen) umfassen für Berlin wichtige Produkte wie Gasturbinen, Verdichter und Kolbenmotoren. 32 Prozent der Berliner Patente wurden in diesem Bereich angemeldet, was dessen überdurchschnittliche Bedeutung für die Innovationsaktivität in Berlin zeigt. Abgesehen von der Klasse F24 (Heizung, Herde, Lüftung) mit einem Anteil von elf Prozent an allen Patenten und der Klasse F21 (Beleuchtung) mit 5,5 Prozent haben alle anderen Patentklassen einen Anteil von weniger als vier Prozent und sind daher kaum relevant. Die direkte Vergleichbarkeit mit den Zahlen des Patentatlas ist nicht gegeben, da dieser auch Patentanmeldungen beim Europäischen Patentamt enthält.

4.3

Schlussfolgerungen

Eine zusammenfassende Betrachtung macht deutlich, dass die energiebezogene Wirtschaft für die Region Berlin-Brandenburg von erheblicher Bedeutung ist. Nach den durchgeführten Berechnungen und Schätzungen beschäftigten die Unternehmen der entsprechenden Branchen im Jahr 2006 mindestens 47.000 Personen – das entsprach in beiden Ländern jeweils rund einem Fünftel aller Beschäftigten des Produzierenden Gewerbes (ohne Baugewerbe), in dem der ganz überwiegende Teil der energierelevant Beschäftigten tätig ist. Rund 60 Prozent der im Energiebereich der Region tätigen Personen entfielen 2006 auf Berlin; dort dominiert das Verarbeitende Gewerbe (22.000 Personen). In Brandenburg liegt der Schwerpunkt mit über 10.000 Beschäftigten bei der Energieversorgung (inklusive Braunkohlegewinnung). Die Relevanz der energiebezogenen Wirtschaft zeigt sich auch bei einem überschlägigen Vergleich mit den Kompetenzfeldern der kohärenten Innovationsstrategie des Landes Berlin. Bei diesen liegt die Zahl der Beschäftigten – ohne Betreiber wie Verkehrsbetriebe gerechnet - in Berlin-Brandenburg zwischen 3.500 (Biotechnologie) und 50.000 Personen (Verkehr und Mobilität). Im Technologiefeld Energie sind allein im Verarbeitenden Gewerbe rund 30.000 Personen tätig. Gemessen an der Zahl der Beschäftigten gehört der Energiebereich mithin in jedem Fall zu den größeren Kompetenzfeldern. Untersuchungen zur Entwicklung von Mitarbeiterzahlen und Umsatz wurden für diese Studie nicht durchgeführt. In den Teilbereichen, für die Erkenntnisse vorliegen (Turbomaschinen, Photovoltaik) war das Wachstum in den letzten Jahren jedoch positiv. Wie erläutert ist zu erwarten, dass der Markt für innovative Technologien zur effizienten Erzeugung, Verteilung, Speicherung und Nutzung von Energie weiterhin wachsen wird. Dadurch ergeben sich neue Chancen für die innovativen Unternehmen in der Region. Innovationsdruck und Innovationstätigkeit im Energiesektor werden tendenziell ebenfalls zunehmen. Die Daten zu den Patentanmeldungen lassen keinen endgültigen Rückschluss auf die Innovationsfreudigkeit der Energie91


branche in der Hauptstadt zu. Dazu wären weitere Untersuchungen erforderlich, die jedoch immer am Problem der schwierigen räumlichen Zuordnung kranken würden. Die bisherigen Ergebnisse deuten allerdings darauf hin, dass das Innovationsverhalten in Berlin unterdurchschnittlich ist. Andererseits ist zu bedenken, dass Berlin bei den eingeworbenen Forschungsmitteln des Bundes für Energieforschung immerhin im Durchschnitt liegt, dass die Innovationskraft der Hauptstadt allgemein als sehr gut eingeschätzt wird und zahlreiche hoch qualifizierte Ingenieure mit energietechnischen Ausbildungsschwerpunkten die Hochschulen verlassen. Ein Grund dafür, dass relativ wenige energierelevante Erfindungen aus Berlin patentiert werden, dürfte sein, dass keiner der großen Konzerne aus dem Bereich der Energietechnik seine Forschungszentrale in der Region unterhält. Selbst wenn man davon ausgeht, dass in den Berliner Niederlassungen dieser Unternehmen Prozessinnovationen erfolgen, die nicht immer patentrechtlich geschützt werden, legt die geringe Zahl der Patentanmeldungen den Schluss nahe, dass Defizite bei der Umsetzung des vorhandenen Know-how in neue innovative Produkte und damit in Wertschöpfung und Arbeitsplätze bestehen.

92


5

Potenziale in einzelnen Technologie- und Anwendungsfeldern

5.1

Erneuerbare Energien

5.1.1 Photovoltaik

1 The European Photovoltaic Technology Platform (2007). 2 Verwiesen sei insbesondere auf: FIZ Karlsruhe GmbH (2005).

Innovationstrends Die Photovoltaikbranche ist ein höchst dynamischer Sektor, in dem verschiedenste technologische Ansätze und Verfahren verfolgt und bis zur Marktreife entwickelt werden. Die wesentlichen treibenden Faktoren für Innovation im Photovoltaiksektor lassen sich unter dem Schlagwort grid parity subsumieren. Es bezeichnet die Wettbewerbsfähigkeit von Solarstrom bezogen auf den Endkundenpreis für Strom aus dem Netz der Energieversorgungsunternehmen. Der gegenwärtige Aufschwung in der Photovoltaikbranche ist zu einem großen Teil den hohen Einspeisevergütungen geschuldet. Sollte es gelingen, Solarstrom zum gleichen Preis oder günstiger als konventionell erzeugten Strom zu produzieren, so würde dies einen weiteren, selbst tragenden Nachfrageboom auslösen. Das wesentliche Ziel aller Förderprogramme und Markeinführungsinstrumente der Länder ist das Erreichen dieser Wettbewerbsfähigkeit. In technologischer Hinsicht steht daher die Verringerung der Kosten für industriell hergestellte, schlüsselfertige Solarsysteme unter Berücksichtigung der Betriebskosten im Mittelpunkt. Der Optimierung einzelner Faktoren (z. B. der Steigerung des Wirkungsgrads der Solarzellen) kommt dabei weiterhin große Bedeutung zu, wichtiger noch ist aber das Zusammenspiel aller Einflussgrößen, die sich in den Kosten pro Kilowatt tatsächlich produzierter Leistung niederschlagen. Einen Überblick über die sich aus dieser Voraussetzung ergebenden technologischen Trends liefern die Forschungsagenda der Europäischen Technologie-Plattform1 und andere frei verfügbare Publikationen z. B. des FIZ Karlsruhe.2 Im Folgenden werden einige für die Region Berlin besonders bedeutsame Punkte diskutiert und für Details und allgemeinere Aspekte auf diese Schriften verwiesen. Zur Zeit dominieren am Markt Solarzellen, die auf der Basis von poly- oder multikristallinen Siliziumwafern gefertigt sind. Bei Wafern handelt es sich um dünne Scheiben, die mittels aufwendiger Verfahren aus Rohsilizium gewonnen werden. Erst durch weitere Verfahrensschritte wie Dotieren und Anbringen von Kontakten erhält man eine Solarzelle, die Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln kann. Schaltet man mehrere dieser Solarzellen zusammen und verkapselt sie, so erhält man ein einsatzbereites Solarmodul. Mono- oder polykristalline Solarzellen weisen gegenüber Dünnschichtsolarzellen in der Regel einen höheren Wirkungsgrad auf. Außerdem sind die grundlegenden Eigen93


schaften, Handling und Langzeitverhalten von Siliziumzellen aufgrund der langen Erfahrung mit diesem Material in der Halbleiter- und der PhotovoltaikBranche intensiv erforscht. Auf absehbare Zeit werden waferbasierte Solarzellen daher ihre führende Stellung behalten. Ein wichtiger Trend geht jedoch in Richtung neuer innovativer Dünnschichttechnologien, deren Marktanteil von 10 Prozent auf 20 Prozent im Jahr 2010, und langfristig bis auf über 30 Prozent steigen könnte.3 Bei dieser Technologie entfällt die kostenintensive Waferproduktion. Stattdessen werden dünne Schichten aus Silizium oder anderen Halbleitermaterialien direkt auf ein Substrat aufgebracht. Wesentliche Vorteile von Dünnschichtmodulen sind die Materialersparnis und die geringere Anzahl an Verfahrensschritten. Längerfristig wird es bei einigen Dünnschichttechnologien erforderlich sein, Ersatz für knappe Materialien wie Indium zu finden. Kurzfristig liegen wesentliche Potenziale zur Kosteneinsparung neben der Wirkungsgradsteigerung der Zellen bei der Standardisierung der Module und Komponenten, der Automatisierung und Optimierung der Produktionsprozesse, der Qualitätsüberwachung entlang des ganzen Lebenszyklus und der Entwicklung effektiverer Anlagen von der Beschichtung bis zum Packaging für die Massenproduktion. Ähnliches gilt für die Siliziumwafer-basierten Solarzellen. Bei diesen ist ein weiterer entscheidender Faktor die Reduktion der Waferkosten, beispielsweise indem dünnere Wafer oder weniger reines (metallurgisches) Silizium eingesetzt werden. Verstärkte Bedeutung wird laut Forschungsagenda im Hinblick auf Haltbarkeit, Stabilität und Modularität den Systemkomponenten (Stromrichter, Speicher usw.) sowie der Netzeinspeisung zukommen, im Hinblick auf Umweltschutz und Knappheit der Ressourcen dem Recycling von Solarmodulen. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass Technologiesprünge in der organischen Photovoltaik sowie bei Nanomaterialen und -technologien zu einer erheblichen Verbesserung bei Effizienz und Kosten führen. Das triff auch auf konzentrierende Photovoltaiksysteme zu, bei denen das Sonnenlicht mit Hilfe von preisgünstigen optischen Vorrichtungen auf kleine, hocheffiziente Solarzellen fokussiert wird. Schließlich bleibt festzuhalten, dass nach Ansicht der Experten auch in Zukunft verschiedene Technologien nebeneinander am Markt bestehen werden. Dennoch werden sich einige Ansätze als erfolgreicher als andere erweisen. Eine Konsolidierung des Marktes ist zu erwarten. Wissenschaft In Berlin sind mehrere Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen in der Solarenergieforschung tätig. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Dünnschicht-Photovoltaik, jedoch bestehen auch Kompetenzen im Bereich der Siliziumwafer-basierten und in der organischen Photovoltaik. Eine Spitzenstellung in Deutschland nimmt das Hahn-Meitner-Institut (HMI) bei der grundlagenorientierten Erforschung von Dünnschicht-Materialien für effiziente und kostengünstige Solarzellen und Module ein. Im Fokus der 94

3 The European Photovoltaic Technology Platform (2007), S. 25.


Arbeit stehen polykristalline Silizium-Dünnschicht-Solarzellen und SiliziumHeteroemitter-Solarzellen sowie hochabsorbierende Verbindungshalbleiter, insbesondere Chalkopyrite. Weitere Forschungsschwerpunkte bilden technologische Grundfragen der Solarzellenherstellung und -optimierung, hocheffiziente III / V Verbindungshalbleiter, organische Solarzellen und die elektronischen und atomaren Eigenschaften von Photovoltaik-Halbleiterschichten (vgl. Kapitel 3.2). Das HMI unterhält Kooperationen mit verschiedenen Industriepartnern und wissenschaftlichen Einrichtungen auf regionaler und überregionaler Ebene. Zur Analyse von Photovoltaikmaterialien bietet außerdem das Berliner Elektronenspeichersynchrotron (BESSY) verschiedene Möglichkeiten. Das Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) verfügt über Kompetenzen bei Epitaxieverfahren für hocheffiziente III / V Halbleiter, die für neue leistungsfähige Konzentratorzellen benötigt werden. An der Teltower Außenstelle des Fraunhofer IZM, die seit Anfang des Jahres 2008 als Fraunhofer-Einrichtung für Polymermaterialien und Composite PYCO eigenständig ist, bestehen einige Erfahrungen bei der Entwicklung und Charakterisierung von elektrisch aktiven Polymermaterialien für die organische Photovoltaik. Die BAM war an einem EU-Projekt zum Recycling von Solarmodulen beteiligt und verfügt über Kompetenzen bei photovoltaischen Werkstoffen. Am Institut für Kristallzüchtung (IKZ) in Berlin-Adlershof werden derzeit im Kompetenzfeld ›Kristalline Schichten und Nanostrukturen‹ polykristalline Siliziumschichten und der Einsatz von Glas als Substratmaterial für kostengünstigere Solarzellen erforscht. Das IKZ kooperiert dabei in verschiedenen Projekten mit Unternehmen aus der Solarindustrie und anderen wissenschaftlichen Einrichtungen, z. B. dem HMI und dem WIAS, das sich unter anderem mit der Modellierung von dünnen Schichten auf Substraten befasst. Das IKZ hat außerdem Kompetenzen bei der Züchtung von Silizium-Volumenkristallen für die Photovoltaik (z. B. quadratisches einkristallines Silizium, Züchtung verbesserter Silizium-Einkristalle mit Hilfe nichtstationärer Magnetfelder). An den Berliner Universitäten bildet die Photovoltaikforschung derzeit keinen Forschungs- und Ausbildungsschwerpunkt. An der TU Berlin wird jedoch im Rahmen des IZE eine strategische Partnerschaft mit dem HMI und die Entwicklung eines Forschungsclusters ›Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik‹ angestrebt. Die personelle Anbindung und die Einbindung in die Lehre ist dabei durch die gleichzeitige Berufung des Leiters der Abteilung ›Silizium-Photovoltaik‹ am HMI, Prof. Bernd Rech, für das Fachgebiet Photovoltaik an der Fakultät IV (Elektrotechnik und Informatik) der TU Berlin und durch eine Honorarprofessur für den Leiter der Abteilung ›Technologie‹ der Solarenergieforschung am HMI, Prof. Hans-Werner Schock, gegeben (vgl. Kapitel 3.2.1). Schwerpunkte der Zusammenarbeit werden in der Weiterentwicklung von Dünnschichttechnologien, in Modultechnologie, Diagnostik und Prozesskontrolle liegen. Dazu soll der Kontakt zu den weiteren relevanten Fachbereichen an der TU Berlin, insbesondere zum Fachgebiet Halbleiterbauelemente, das von Prof. Christian Boith geleitet wird und Kompetenzen bei der Charakteri95


sierung von Halbleiterbauelementen hat, intensiviert werden. Außerdem wird am Fachgebiet Montagetechnik und Fabrikbetrieb, dessen Leiter Prof. Günther Seliger ist, an Verfahren zum Recycling von Solarmodulen gearbeitet. An der FU Berlin wird die Photovoltaik in der Lehre durch eine Sonderprofessur der Leiterin der Abteilung heterogene Materialsysteme am HMI, Prof. Martha Lux-Steiner, vertreten. Gemeinsam mit dem HMI ist die FU Berlin außerdem in einem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt zur organischen Photovoltaik engagiert. Die Arbeitsgruppe von Prof. Robert Bittl am Institut für Experimentalphysik der FU Berlin ist an einem Verbundprojekt zur Charakterisierung von Solarzellen mit Hilfe von Elektron-Paramagnetischer ResonanzTechniken beteiligt. Diplom- und Doktorarbeiten, die am HMI ausgeführt werden, stärken auf personeller Ebene die Verzahnung zwischen den Berliner Universitäten, dem HMI und den Fachhochschulen. Im Rahmen der Studiengänge ›Umwelttechnik / Regenerative Energien‹ und ›Maschinenbau–Erneuerbare Energien‹ werden photovoltaische Systeme in der Ingenieursausbildung an der FHTW Berlin behandelt. In der anwendungsnahen Forschung an der FHTW werden in der Gruppe von Prof. Volker Quaschning z. B. Ertragsprognosen für Photovoltaikanlagen mit Hilfe von Simulationstools erstellt. An der TFH Berlin ist die Photovoltaik im Rahmen der Ingenieurstudiengänge ›Maschinenbau–Erneuerbare Energien‹ und ›Elektrotechnik‹ als ein Baustein in der Ausbildung verankert. Brandenburg verfügt in der Wissenschaft über keine vergleichbaren Kapazitäten. Das IST – Institut für Solartechnologien gGmbH ist am Solarzentrum Frankfurt (Oder) angesiedelt und hat seinen Schwerpunkt bei der Entwicklung von flexiblen Dünnschicht-Bandsolarmodulen, auf die Kupfer-IndiumDisulfid galvanisch aufgebracht wird. Dabei arbeitet das IST mit der Odersun AG zusammen. Die BTU Cottbus kooperiert unter dem Dach eines gemeinsamen Joint Lab4 mit dem Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) in Frankfurt (Oder). Dort wird gemeinsam mit Industrieunternehmen beispielsweise an der Verringerung der störenden Rekombinationswirkung von Kristalldefekten in verschiedenen Solar-Siliziummaterialien geforscht. Die TFH Wildau (Bereich Physikalische Technik: Arbeitsgruppe Prof. Sigurd Schrader, Arbeitsgruppe Prof. Siegfried Rolle) entwickelt Solarzellen auf Basis organischer, anorganischer sowie organisch / anorganischer Hybridmaterialien. Dabei sind neuartige n- und p-Halbleiter sowie Elektrodenmaterialien von Interesse. An der TFH Wildau und am IHP, mit dem die TFH Wildau ein gemeinsames Forschungs- und Ausbildungszentrum unterhält, steht ein breites Spektrum an Charakterisierungsverfahren elektrischer, optischer, mechanischer, thermischer und morphologischer Eigenschaften zur Verfügung. Dazu gehört ein neuartiges Verfahren zur magneto-optischen Charakterisierung von Solarzellen, welches im Zusammenwirken mit der PTB Berlin entwickelt wurde und bei der Qualitätssicherung im Herstellungsprozess von Silizium-Solarzellen zum Einsatz gelangt. 96


4 Homepage: www.jointlab.de. 5 EuPD Research Bonn (2007). Ein Berlinspezifischer Auszug aus der EuPDStudie wurde freundlicherweise von der Pressestelle des Bundesverbandes Solarwirtschaft zur Verfügung gestellt. Basis für die in der Studie genannten Beschäftigtenzahlen sind Angaben von 146 produzierenden Unternehmen, 62 Großhändlern, 54 Planungs- und Projektierungsunternehmen, 408 Handwerksbetrieben und 70 Forschungsstellen in Deutschland. 6 Staiß (2007), S. II 101. 7 Vgl. Hops (2007).

Wirtschaft Die Photovoltaikindustrie in Berlin zeichnet sich durch ein breites Spektrum an eingesetzten Technologien aus und deckt mit Ausnahme der Rohsiliziumund Siliziumwaferproduktion die gesamte Wertschöpfungskette ab. Während des letzten Jahrzehnts war die Branche von einem rasanten Wachstum geprägt – in Deutschland und weltweit. Eine für den Bundesverband Solarwirtschaft e.V. erstellte Studie5 nennt für das Jahr 2006 rund 2.300 Beschäftigte für Berlin und Brandenburg, wovon etwa 1.000 in Berlin tätig waren (203 im Handwerk, 394 in der Produktion, 283 in der Forschung, 30 im Großhandel, 92 in sonstigen Bereichen). Wie sich aus der positiven Entwicklung der Beschäftigung in wichtigen Unternehmen in Berlin ergibt, sind diese Zahlen aufgrund der hohen Dynamik in der Branche zumindest im Verarbeitenden Gewerbe überholt. In Brandenburg ist in den letzten Jahren ein erheblicher Ausbau der Produktionskapazitäten erfolgt, der ebenfalls einen deutlichen Anstieg der Beschäftigtenzahl zur Folge hatte. Anwenderseitig spielt Solarstrom in Berlin keine Rolle, der Anteil am bundesweit erzeugten Solarstrom bewegte sich 2005 im Promillebereich.6 Das Kerngeschäft der 1997 in Berlin gegründeten Solon AG bildet die Produktion von Solarmodulen und Photovoltaikkomplettsystemen auf der Basis von poly- und monokristallinem Silizium. Mit dem Börsengang 1998 war Solon das erste börsennotierte Solarunternehmen in Deutschland. Die Solon Gruppe ist mit Tochtergesellschaften in Österreich, Italien, den USA und der Schweiz vertreten. Mit der Tochterfirma HTC GmbH in Österreich stellt sie industriell gefertigte Solarkraftwerke her, mit der Schweizer Tochterfirma asp ag ist sie einer der weltweit führenden Hersteller von Wechselrichtern im Photovoltaikbereich. Die Solon Laboratories AG erforscht am Standort Adlershof unter anderem Speichertechnologien für die Solarenergie. Der Umsatz der Solon-Gruppe betrug im Geschäftsjahr 2006 rund 346 Mio. Euro. Die Mitarbeiterzahl beläuft sich konzernweit auf etwa 700 (Stand Dezember 2007). Nach Firmenangaben ist eine Ausweitung der Produktionskapazitäten von ca. 200 MW im Jahr 2007 auf 500 MW im Jahr 2008 geplant. Mit dem Umzug des Hauptsitzes von Kreuzberg nach Berlin-Adlershof wird sich die Produktionskapazität in Berlin auf 50 MW erhöhen (SOLON PV GmbH); im Jahr 2008 soll die Zahl der Mitarbeiter in Berlin von 250 auf 400 steigen.7 Weitere Standorte für die Produktion von Solarmodulen befinden sich in Greifswald (SOLON Nord GmbH), Arizona (Solon America Corp.) und Padua (Solon SpA). Das Unternehmen Sulfurcell Solartechnik GmbH wurde im Jahr 2001 aus dem Hahn-Meitner-Institut ausgegründet mit dem Ziel, eine neue Dünnschichttechnologie zur industriellen Anwendung zu bringen. Aus dem Halbleitermaterial Kupfer-Indium-Disulfid (CIS) sollen kostengünstige Solarmodule produziert werden. Dieses Material ist besonders umweltschonend im Vergleich zu anderen Verbindungshalbleitern, die potenziell toxische Elemente enthalten. Der Aufbau einer Pilotproduktion, mit der im Jahr 2003 begonnen wurde, wird durch Landes- und EFRE-Mittel gefördert. 2007 wurden Solarmodule mit 97


einer Gesamtleistung von 0,6 MW hergestellt. Derzeit sind ca. 120 Mitarbeiter beschäftigt mit steigender Tendenz. An der Ausweitung der Produktionskapazitäten in Berlin-Adlershof wird gearbeitet. Ca. 18 Prozent der Gesellschafteranteile werden von den Gründern und vom HMI gehalten, der Rest von privaten und institutionellen Anlegern. Neben diesen beiden im Kernbereich der Solarzellen- und Modulproduktion tätigen Unternehmen konnten sich einige Zulieferer und produktionsnahe Dienstleister und Ausrüster in Berlin etablieren. Einer dieser Betriebe ist die Jonas & Redmann Photovoltaics Production Solutions GmbH, deren Kerngeschäft die Automatisierung der Solarzellenherstellung mittels Handling-Systemen bildet. Anfang 2008 beschäftigte das Unternehmen nach eigenen Angaben 330 Mitarbeiter bei einem Jahresumsatz von 50 Mio. Euro. Das Ingenieurbüro IB Vogt Process Engineering + Project Management GmbH plant und projektiert Fabrikanlagen für die Solarindustrie. Die Zahl der Mitarbeiter wuchs von vier im Jahr 2002 auf 150 in 2008. Der Jahresumsatz betrug 2006 7,9 Mio. Euro.8 Die Steremat Elektrowärme GmbH mit etwa 85 Mitarbeitern stellt Kristallzüchtanlagen für Silizium-Einkristalle und optische Materialien her und liefert Prüfeinrichtungen und Zubehör. Zur Produktpalette gehören außerdem Sondermaschinen für die Vakuumtechnik und zur Bandbeschichtung. Weiterhin finden sich in Berlin auf Nischenanwendungen spezialisierte Produktionsbetriebe, Messgerätehersteller, eine Reihe von Planungs- und Ingenieurbüros sowie etliche Handwerksbetriebe, die im Solargeschäft tätig sind. Einen Überblick über ausgewählte Unternehmen der Solarbranche inklusive Solarthermie in Berlin liefert Tabelle 17. Alle dort aufgeführten Unternehmen forschen und entwickeln selbst. Die explizit als entwickelnde Unternehmen gekennzeichneten Unternehmen betreiben zusätzlich oder ausschließlich Auftragsforschung. Sofern sie produzieren, bezieht sich dies auch auf vor- und nachgelagerte Wertschöpfungsstufen. Die sonstigen Unternehmen haben ihre Zentrale oder ihren Vertrieb in der Hauptstadt, sind produktionsnahe Dienstleister oder im Projektgeschäft für die Solarbranche tätig. Reine Handwerksbetriebe und Unternehmen, die anwendungsnahe Beratungs- und Projektierungsleistungen erbringen, sind in der Tabelle nicht aufgeführt. Die hohe Dynamik im Photovoltaiksektor in Berlin zeigt eine Reihe kürzlich erfolgter Neuansiedlungen. Die Global Solar Energy Deutschland GmbH errichtet am Standort Berlin-Adlershof eine Produktionsstätte für die Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen auf der Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) mit einer geplanten Kapazität von 40 MW im Jahr 2008. Hauptabnehmer wird die Solon AG sein, die eine strategische Beteiligung an dem Unternehmen besitzt.9 Die 2007 gegründete Inventux Technologies GmbH schafft derzeit in Berlin-Marzahn die Voraussetzungen zur Produktion von Dünnschichtmodulen, die auf einer mikromorphen Tandem-Technologie auf der Basis von Silizium beruht. Bei einer geplanten Jahresproduktion von 33 MW sollen 120 Arbeitsplätze entstehen.10 Im Jahr 2006 wurde das Unternehmen BerlinSolar GmbH gegründet, das am Aufbau einer Produktion von Ingots und Wafern auf 98

8

Vollmers (2007). 9 Vgl. Solon AG (2007). 10 Vgl. Inventux Technologies AG (2007). 11 Vgl. Berlin Partner GmbH (2007). 12 Vgl. Investor Center Ostbrandenburg (o. J.).


metallurgische Si-Ingots

Si-Wafer

Sulfurcell

Solon

Pvflex Solar

monokristalline Si-Zellen

polykristalline Si-Zellen

● ●

amorphe Si-Zellen

mikromorphe Si-Zellen

CSI-Dünnschicht-Zellen

CIGS-Dünnschicht-Zellen

CIGSSe-Dünnschicht-Zellen ●

CdTe-Dünnschicht-Zellen Modulfertigung

Odersun

Nanosolar

Johanna Solar

Inventux

Global Solar Energy

First Solar

EPV Solar

Conergy

Berlin Solar

PV-Produktion in Berlin und Brandenburg

Aleo Solar

Abbildung 10: Photovoltaik-Produktion in Berlin und Brandenburg

■ fertig gestellte Solarfabrik

■ Solarfabrik geplant / im Bau

der Basis von kostengünstigem metallurgischem Silizium arbeitet. Despatch Industries, ein amerikanischer Hersteller von Öfen und Fertigungstechnik für die Solarindustrie, errichtet derzeit ein Regionalbüro in Berlin. 60 Mitarbeiter werden Kunden aus Europa und dem Nahen Osten betreuen.11 Das im Jahr 2006 gegründete Photovoltaik-Institut Berlin AG (PIB) hat sich auf die Prüfung, Beratung und Entwicklung im Bereich der Modultechnologie spezialisiert. Die ALD Vacuum Technologies GmbH montiert und fertigt in ihrem Werk in BerlinSpandau Anlagen für die Herstellung von polykristallinem Silizium. Bis Ende 2008 werden nach Firmenangaben ca. 100 neue Arbeitsplätze entstehen. Deutlich größer als in Berlin sind die Produktionskapazitäten für Solarzellen und Solarmodule in Brandenburg. Allein in Frankfurt (Oder) haben sich mit der Conergy AG, der First Solar GmbH und der OderSun AG drei Solarfirmen angesiedelt, die zusammen über eine Kapazität von über 200 MW und etwa 1.600 Mitarbeiter verfügen werden.12 Weitere fünf Unternehmen sind in Brandenburg in der Solarmodulproduktion tätig. Derzeit kann nicht beurteilt werden, ob alle geplanten Vorhaben erfolgreich und termingemäß umgesetzt werden. Sollte dies der Fall sein, werden die Produktionskapazitäten in BerlinBrandenburg bereits 2008 den Größenbereich von 1 GW pro Jahr erreichen. Außerdem haben sich verschiedene Zulieferer im Land angesiedelt – beispielsweise die 5N PV Gesellschaft für photovoltaische Produkte mbH, die kurzfristig die Produktion der Rohstoffe Tellurid und Cadmium-Sulfid aufnehmen wird, oder Hersteller von Solarglas wie die Glasmanufaktur Brandenburg GmbH und die SolarGlas AG. 99


ALD Vacuum Technologies GmbH

X

X

Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH

X

X

Auteam Industrie-Elektronik GmbH

X

X

BAE Batterien GmbH

X

X

BerlinSolar GmbH

X

X

Despatch Industries GmbH

X

Dr. Valentin EnergieSoftware GmbH

X

ERSOTEC Solartechnik GmbH

X X

X

X X

Evergreen Solar GmbH

X

Feintool Automation Berlin GmbH

X

X

FUSS-EMV Ing. Max Fuss GmbH & Co. KG

X

X

GEOSOL Gesellschaft für Solarenergie GmbH

X

Global Solar Energy Deutschland GmbH

X

Heliotop GmbH

X

IB Vogt GmbH

X

Inventux Technologies AG

X

X

Jonas & Redmann Photovoltaics Production Solutions GmbH

X

X

X

Parabel AG

X

Phönix Sonnenwärme AG Photovoltaik-Institut Berlin AG

X

PlasmaChem GmbH

X

RTG Mikroanalyse GmbH

X

Schoenau AG

X

SENTECH Instruments GmbH

X

SK SonnenKlima GmbH

X X X

X X

X

Smart Cooling Berlin

X

SOLARC Innovative Solarprodukte GmbH

X

X

X X

X

X

X

X X X X X X

X

skytron energy, Martin Sauter GbR

100

X

X

LTB Lasertechnik in Berlin GmbH

X

X

X

KBB Kollektorbau GmbH

Sonstiges

X

Entwicklung

X

abastrial GmbH

Produktion

30°-SOLAR GmbH

Solarthermie

Firma

Photovoltaik

Tabelle 17: In Berlin tätige Unternehmen der Solarbranche

X X X X


X

Solarvalue AG

X

SolarWaterWorld AG

X

X

Solon AG für Solartechnik

X

X

Steremat Elektrowärme GmbH

X

X

Sulfurcell Solartechnik GmbH

X

X

Sunload GmbH

X

X

Three-Five Epitaxial Services AG

X

X

Sonstiges

Solarthermie

X

Entwicklung

Photovoltaik

Solarpraxis AG

Produktion

Firma

X X

Abbildung 10 gibt einen Überblick über die Photovoltaik-Fabriken in der Region Berlin-Brandenburg. Aufgeführt sind auch Betriebe, die sich in der Planungsoder Errichtungsphase befinden. Einen Überblick über die fertig gestellten und geplanten bzw. im Bau befindlichen Solarfabriken in der Region BerlinBrandenburg und in Mitteldeutschland (Sachsen, Sachsen-Anhalt, Thüringen), soweit sie dem Autor bekannt sind, liefern Tabellen 18 und 19. Die Daten zu Mitarbeiterzahlen und Produktionskapazitäten beruhen auf Firmenangaben und auf verschiedenen Fundstellen in der Fach- und Tagespresse. Netzwerke und Verbände Derzeit existiert kein formelles branchenspezifisches Photovoltaik-Netzwerk, das die wesentlichen Akteure aus Berlin und Brandenburg einbinden würde. Die TSB Technologiestiftung Berlin unterhält jedoch seit etwa zehn Jahren ein informelles Solarnetzwerk, in dem etliche Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft eingebunden sind und unterstützt werden. Anfang des Jahres 2007 wurde außerdem das vom Standort Adlershof der TSB gemanagte NemoNetzwerk ›Energiesysteme PV-H2-FC‹ gegründet, in dem der Solarbereich einen Schwerpunkt darstellt. Derzeit wird das Netzwerk, in dem ausschließlich Partner aus Berlin vertreten waren, nicht mehr gefördert, auf informeller Ebene bestehen die Kontakte aber fort. In Brandenburg gibt es innerhalb des GA-Kooperationsnetzwerks Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET) eine Arbeitsgruppe Solarenergie. 2008 wurde außerdem ein vom Land Brandenburg gefördertes Impuls-Netzwerk Photovoltaik in Frankfurt (Oder) gegründet, an dem Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus der Region beteiligt sind. Auf vorwiegend bilateraler Ebene oder in einzelnen Projekten besteht außerdem eine Reihe von regionalen und überregionalen Kooperationen zwischen den Solarfirmen, die häufig durch Beteiligungen oder Lieferverträge 101


Tabelle 18: Kennziffern der Photovoltaikbetriebe in Berlin, Brandenburg, Sachsen, Sachsen Anhalt, Thüringen Betreiber

Ort

Jährliche Produktionskapazität in Berlin-Brandenburg

Angewandte Technologie

Zahl der Mitarbeiter in BerlinBrandenburg (2007)

Kontakt / weitere Informationen

Aleo Solar AG

Prenzlau

90 MW (170 MW in 2008 geplant)

Solarmodulproduktion auf Basis poly- oder monokristalliner Silizium-Technologie, Einstieg in Kupfer-IndiumGallium- Sulfid-SelenDünnschichtverfahren; seit Juli 2007 80 % des Vertriebs für Johanna Solar

320 (470 in 2008)

www.aleo-solar.de

asola Advanced Isseroda and Auto motive Solar Systems GmbH

30 MW (bis Ende 2008)

Solarmodulproduktion auf Basis von mono- und polykristallinem Siliziumzellen, auch für Applikationen für Automobile

k.A.

www.ass-gmbh.net

Calyxo GmbH

Bitterfeld

8 MW (25 MW in 2008 geplant)

Produktion von CadmiumTellurid-Dünnschichtsolarmodulen

k.A.

www.calyxosolar.com

Conergy AG

Frankfurt (Oder)

50 MW (250 MW in 2009)

Voll integrierte Produktionskette von monokristallinen Silizium-Wafern über Solarzellen bis hin zu Solarmodulen

350 (500 in 2009)

www.conergy.de

Conergy AG

Rangsdorf

200 MW

Gestell- und Rahmenproduktion für Solarmodule

120

www.conergy.de

CSG Solar AG

Thalheim

ca. 20 MW in 2008 Solarzellen auf Basis von kristallinem DünnschichtSilizium auf Glas

134 (März 2007)

www.csgsolar.com

Deutsche Cell AG

Freiberg

160 MW in 2007

Produktion von mono- und multikristallinen Solarzellen

118

www.deutschecell.de

Deutsche Solar AG

Freiberg

220 MW in 2006

Produktion von mono- und multikristallinen Siliziumwafern; im Geschäftsbereich SolarMaterial Recycling von Solarmodulen

600

www.deutschesolar.de

Ersol Solar Energy AG

Erfurt / Arnstadt

120 MW Wafer und 180 MW Zellen Anfang 2008 20 MW Dünnschicht für 2008 geplant

Mono- und polykristalline Si-Solarzellen, Einstieg in die Dünnschichttechnologie, Produktion von Ingots und Wafern, verschiedene Tochterunternehmen

800

www. ersol.de

EverQ GmbH

Thalheim

100 MW (180 MW in 2009)

String-Ribbon-Technologie zur Fertigung von Siliziumwafern

800

www.everq-gmbh.de

102


Betreiber

Ort

Jährliche Produktionskapazität in Berlin-Brandenburg

Angewandte Technologie

Zahl der Mitarbeiter in BerlinBrandenburg (2007)

Kontakt / weitere Informationen

First Solar GmbH

Frankfurt (Oder)

160 MW

Cadmium-Tellurid- Dünnschichttechnologie

400

www.first-solar.de

GSS GebäudeSolarsysteme GmbH

Löbichau

16 MW

Solarmodule auf Basis von poly- oder monokristallinen Solarzellen

103 www.zre-ot.de (Stand 2004)

Heckert-B.X.T. Solar GmbH

Chemnitz

25 MW (derzeit Ausbau auf 50 MW)

Produktion poly- und monokristalliner SiliziumPhotovoltaikmodule

80

www.heckert-solar.de

Odersun AG

Frankfurt (Oder)

5 MW

Flexible PV-Zellen in Dünnfilmtechnologie aus Kupfer-Indium-DiSulfid auf Kupferband.

80

www.odersun.de

PVflex Solar GmbH

Fürstenwalde

k.A.

Fertigung flexibler Laminate auf Basis von polykristallinen Si-Zellen, in 2008 Einstieg in Dünnschichtzellentechnologie geplant

25

www.pvflex.de

PV Crystalox Solar AG

Erfurt

500 MW (incl. zweitem Standort in Großbritannien)

Weltweit größter Hersteller von kristallinen Siliziumingots und Siliziumwafern

180

www.pvcrystalox.com

Q-Cells AG

Thalheim

550 MW (390 MW in 2007 produziert)

1.600 Weltweit größter Solarmodulhersteller, basierend auf mono- und polykristllinen Siliziumwafern, Einstieg in verschiedene Dünnschichttechnologie durch Tochterfirmen und Beteiligungen (u.a. Calyxo, CSG Solar, EverQ, Sontor, Solibro)

www.q-cells.com

SCHOTT Solar GmbH

Jena

33 MW

Module auf Basis amorpher Si-Dünnschichttechnologie

180

www.schottsolar.de

SolarWatt AG

Dresden

100 MW

Solarmodule auf Basis von mono- und multikristallinen Silizium-Solarzellen

460

www.solarwatt.de

Solar Factory GmbH

Freiberg

120 MW in 2007

Solarmodule auf Basis von mono- und multikristallinen Solarzellen

90

www.solarfactory.de

103


Betreiber

Ort

Jährliche Produktionskapazität in Berlin-Brandenburg

Angewandte Technologie

Zahl der Mitarbeiter in BerlinBrandenburg (2007)

Kontakt / weitere Informationen

Solon AG

Berlin

50 MW (400 MW konzernweit in 2008)

Solarmodule auf Basis von poly- und monokristallinen Silizium, Einstieg in Dünnschichttechnologie

250 (400 in 2008)

www.solonag.com

Sulfurcell Solartechnik GmbH

Berlin

1 MW

Kupfer-Indium-SchwefelDünnschichtsolarzellen

60

www.sulfurcell.de

Sunways Production GmbH

Arnstadt

30 MW

Mono- und multikristalline Solarzellen

60

www.sunways.de

Sontor GmbH

Thalheim

8 MW, 24 MW in 2008 geplant

Mikromorphe Silizium-Dünnschichtsolarzellen, Tochterunternehmen der Q-Cells AG

Trend Capital GmbH & Co. ALGATEC Solarwerke Brandenburg KG

Eberswalde

ca. 2 MW, (ca. 10 MW in 2008)

Mono- und polykristalline Hochleistungs-Solarmodule

abgesichert sind. Eine Ausnahme bildet die Zusammenarbeit im Rahmen der ›PV CYCLE European Association for voluntary take back and recovering of photovoltaic modules A.I.S.B.L‹ zur Schaffung einer Infrastruktur und der technischen Voraussetzungen für das Recycling von Solarmodulen, in der 17 Unternehmen, davon fünf aus der Region, engagiert sind. Auf nationaler und europäischer Ebene vertreten der Bundesverband Solarwirtschaft (BSW-Solar) e.V. und die European Photovoltaic Industry Association (EPIA) die Interessen der Branche. Die Kooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaft erfolgt in der Regel ebenfalls auf bilateraler Basis. Nach derzeitigem Kenntnisstand unterhalten alle in der Region vertretenen Photovoltaik-Unternehmen Kontakte zu regionalen wissenschaftlichen Einrichtungen. Die im Photovoltaikbereich aktiven Hochschulen in Berlin sind mit den außeruniversitären Forschungseinrichtungen personell und über die Durchführung von Diplom- und Doktorarbeiten verknüpft. Die außeruniversitären Forschungsinstitute sind sowohl regional als auch überregional organisiert. Das Institut für Kristallzüchtung und das Ferdinand-Braun-Institut sind Mitglieder des Forschungsverbundes Berlin e.V. und der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz. Das HMI ist Mitglied der Arbeitsgemeinschaft Solare Materialien e.V., Teil der HelmholtzGemeinschaft und Mitglied des Forschungsverbundes Sonnenenergie (FVS), der als Zusammenschluss außeruniversitärer Forschungsinstitute 80 Prozent der Forschungskapazität auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien in Deutschland 104

www.sontor.com

20 (Anfang 2007)

www.algatec.com


bündelt. Als Teil dieses Verbundes stimmt das HMI seine Strategie im Bereich der Solarenergieforschung auf Bundesebene ab.

13 Vgl. Rentzing (2006).

Profil und Empfehlungen Der Photovoltaiksektor bildet eine erkennbare Stärke der Region BerlinBrandenburg, und zwar sowohl in der Wirtschaft als auch in der Wissenschaft. Die Photovoltaikindustrie, die vor einem Jahrzehnt in der Region kaum existent war, hat sich zum wachstumsstärksten Zweig der Energiebranche entwickelt. Derzeit übertrifft nur die Region Mitteldeutschland (Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen) die Hauptstadtregion bei der Produktion von Solarzellen und -modulen. Der Schwerpunkt liegt in Berlin wie in Brandenburg auf der Dünnschichttechnologie. Der Großteil der gängigen Dünnschicht-Materialsysteme ist in der industriellen Anwendung oder wird erforscht. Die Wertschöpfungsketten werden durch die Betriebe in der Region fast vollständig abgedeckt. Die in der Dünnschichttechnologie tätigen Unternehmen verfügen über ein hohes Maß an vertikaler Integration (wie Sulfurcell, First Solar) oder vertikaler Bindung (wie Global Solar Energy). Bei der Siliziumwafer-basierten Solarindustrie trifft dies nur auf die Conergy AG in Frankfurt (Oder) zu. Rohsilizium wird derzeit in der Region Berlin-Brandenburg nicht produziert. Die erfolgreiche Umsetzung der Pläne der BerlinSolar GmbH würde diese Lücke teilweise schließen. Es ist jedoch auf absehbare Zeit nicht zu erwarten, dass metallurgisches Silizium, wie BerlinSolar es produzieren will, das heute vorherrschende hochreine Silizium verdrängen wird.13 Die endogenen Gründe für die positive Entwicklung liegen vor allem in der Universitäts- und Forschungslandschaft, den im Verhältnis zu anderen Metropolregionen niedrigen Gewerbemieten und Grundstückskosten sowie der guten Verkehrsinfrastruktur. Außerdem hat die Hauptstadt eine hohe Attraktivität für die von der Photovoltaikbranche benötigten hoch qualifizierten jungen Fachkräfte. Ein wesentlicher Wettbewerbsnachteil Berlins besteht in den geringeren Investitionsanreizen innerhalb der europäischen StrukturfondsProgramme im Vergleich zu den ostdeutschen Bundesländern. Nach Meinung vieler Befragter war außerdem bis vor einigen Jahren die Ansiedlungspolitik für die Solarbranche in den ostdeutschen Bundesländern stärker zielgerichtet und unbürokratischer als in Berlin. Mittlerweile hat sich die Situation offensichtlich stark verbessert; die in jüngster Zeit angesiedelten, befragten Unternehmen empfanden die Begleitung durch das Land (insbesondere Wirtschaftsfördergesellschaft Berlin Partner, Senatsverwaltungen, Investitionsbank Berlin) durchweg als hervorragend. Wichtiger noch für den Aufschwung der Solarindustrie waren allerdings exogene Gründe: Die hohen Einspeisevergütungen für Solarstrom in Deutschland und in anderen Ländern haben zu einem großen Marktwachstum und zu enormen Gewinnmargen auf Seiten der Hersteller geführt. Deshalb besteht eine hohe Investitionsbereitschaft. Das Wachstum der Branche wird gegenwärtig nicht durch Kapitalmangel gebremst. Eine der großen Gefahren für die 105


Photovoltaikbranche stellt daher eine Abschwächung des deutschen Marktes dar, falls es zu einer Verschärfung der Degression der Einspeisevergütungen im EEG kommen sollte. Eine Degression, wie sie für die 2008 anstehende Novellierung des EEG geplant ist, dürfte allerdings zu keinem spürbaren Einbruch des Marktes in Deutschland führen.14 Deutschland ist heute mit einem Anteil von etwa 50 Prozent an der weltweit installierten Leistung wichtigster Markt für die Photovoltaik-Industrie. Andere Ländern haben mittlerweile ebenfalls Marktanreizprogramme in kleinerem Umfang aufgelegt (in Europa beispielsweise Frankreich, Spanien, Italien, Portugal und Griechenland). Ob das Marktwachstum mit dem von den Herstellern angekündigten Ausbau der Produktion mithalten wird, ist auch ohne eine mögliche Abschwächung der Dynamik am Hauptmarkt Deutschland nicht absehbar. Schon ab 2010 drohen erhebliche Überkapazitäten.15 Dies wird zusätzlich die zu erwartende Konsolidierung des Marktes vorantreiben. Derzeit kann nicht vorhergesagt werden, welche Technologien und Unternehmen sich am Markt behaupten werden. Über einen klaren Wettbewerbsvorteil verfügen Produzenten, die ausreichend vertikal integriert sind oder sich gegen die Knappheit an Polysilizium mit ausreichenden Lieferverträgen abgesichert haben. Langfristig besteht die Gefahr, dass es zu einer Verlagerung der Produktion oder sogar der Entwicklungsabteilungen ins Ausland kommt. Dieser Prozess ist aus der Halbleiterindustrie bekannt. Insbesondere China investiert zurzeit massiv in den Aufbau einer konkurrenzfähigen Solarindustrie. Es kann also heute nicht beurteilt werden, ob sich ein verstärktes Engagement des Landes Berlin in den Ausbau einer tragfähigen Solarindustrie langfristig auszahlen wird. Großen Chancen stehen hohe Risiken gegenüber, die nur schwer abzuschätzen sind. Aufgrund der positiven Entwicklung in den zurückliegenden Jahren und der gegenwärtig günstigen Rahmenbedingungen scheint es aber möglich, bereits durch den Einsatz überschaubarer Mittel weiterhin vom Boom der Branche zu profitieren und mehr Wertschöpfung und Arbeitsplätze in die Region zu holen. Um dies zu erreichen haben die Befragten verschiedene Maßnahmen empfohlen: Im Photovoltaikbereich besteht eine hohe Kongruenz zwischen Berlin und Brandenburg. Dabei liegt der Schwerpunkt in der Hauptstadt im Bereich von Forschung, Ausbildung und Engineering mit einigen kleinen und mittelgroßen Produktionsstätten und Equipment-Herstellern, während der größere Teil der Produktionskapazitäten in Brandenburg angesiedelt ist. Eine wichtige Voraussetzung, um die Region insgesamt zu stärken ist folglich die Entwicklung einer gemeinsamen Strategie zur Stärkung der Branche. Die Ausarbeitung und Umsetzung geeigneter Maßnahmen muss in enger Abstimmung zwischen den Ländern sowie unter Beteiligung der Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen erfolgen. Vermieden werden sollte unbedingt, dass es zu einer Verschärfung der Konkurrenz zwischen den beiden Ländern im Wettbewerb um Fördermittel, Ansiedlungen und Arbeitsplätze kommt. Der Aufbau von Doppel106


14 Vgl. Beyerle (2008). 15 Vgl. Rentzig (2007); Podewils (2008). 16 Homepage: www.solarvalley.org.

strukturen, beispielsweise in der Forschung, wäre letztlich für die Region als Ganzes ineffizient. Aus Sicht des Landes Berlin muss allerdings darauf geachtet werden, dass die Kosten für Ausbildung und vorwettbewerbliche Forschung nicht einseitig zu Lasten der Hauptstadt gehen. Ein angemessener Teil der Wertschöpfung muss vor Ort verbleiben. Die Koordination der Aktivitäten zwischen den beiden Bundesländern ist auch deshalb äußerst dringend, weil sich in Mitteldeutschland ein starkes, länderübergreifendes Solarcluster unter Beteiligung des weltweit größten Herstellers von Solarzellen, der Q-Cells AG (Thalheim), positioniert hat, das sich zum Ziel gesetzt hat, seine Partner aus Industrie und Forschungseinrichtungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Photovoltaik zu vereinen.16 Die Region hat sich in der ersten Rundes des Spitzenclusterwettbewerbs des BMBF beworben und ist unter die 12 Finalisten gelangt. Die endgültigen Gewinner werden im September 2008 ermittelt. Zusätzlich zu den bereits vorhandenen Forschungseinrichtungen in der Region wurde in Halle im Jahr 2007 ein Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik gegründet. Das Institut wird allein aus EFRE-Mitteln eine Förderung von 45 Mio. Euro erhalten. Andere Zentren in Deutschland wie Freiburg (Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE), Kassel (Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET) oder das Forschungszentrum Jülich sind zwar in der Forschung stark, fallen aber bezüglich der regionalen Wertschöpfung hinter Berlin-Brandenburg zurück. Tabelle 18 und Tabelle 19 zeigen, dass Mitteldeutschland die Hauptstadtregion nicht nur bei der tatsächlich vorhandenen Produktionskapazität, sondern auch bezüglich der Ansiedlungsdynamik übertrifft. Grundsätzlich sind nur Berlin und Brandenburg gemeinsam in der Lage, ein entsprechendes Gegengewicht aufzubauen. Fraglich ist allerdings, ob langfristig zwei deutsche Photovoltaik-Cluster ausreichend Masse besitzen, um im internationalen Wettbewerb zu bestehen. Deshalb sollte als weiterer Schritt die Kooperation mit den Bundesländern Thüringen, Sachsen und Sachsen-Anhalt gesucht werden, um die Kapazitäten länderübergreifend zu bündeln und die Entwicklung hin zu einer Solarregion Ostdeutschland anzustoßen. Einige weitere generelle Empfehlungen können bereits vor der Ausarbeitung einer gemeinsamen Strategie der beiden Bundesländer gegeben werden. Vorteilhaft für die Region Berlin-Brandenburg wäre zweifellos, wenn es gelänge, die Wertschöpfungsketten weiter zu schließen und ein in der Rohsiliziumproduktion etabliertes Unternehmen in der Region anzusiedeln. Die Region Mitteldeutschland war diesbezüglich erfolgreicher (vgl. Tabelle 18 und Tabelle 19; außerdem haben die Sunways AG und die Scheuten SolarWorld Solizium GmbH in Sachsen sowie die Prime Solar PTY Ltd. in Sachsen-Anhalt die Produktion von Polysilizium aufgenommen). Zwischen den Unternehmen der Region ist zwar bereits ein gewisser Grad der Vernetzung gegeben, jedoch ist die gegenwärtige Situation nicht optimal. Berücksichtigt werden müssen der harte Wettbewerb zwischen den Unternehmen der Branche und die technologische Diversifizierung. Es empfiehlt sich daher, zwei komplementäre Strategien zu verfolgen. 107


Tabelle 19: Geplante und im Bau befindliche Photovoltaikbetriebe in Berlin, Brandenburg, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Thüringen Betreiber

Ort

Jährliche Produktionskapazität

Angewandte Technologie

Produktionsbeginn, anvisierte Mitarbeiterzahl

Kontakt / weitere Informationen

ARISE Technologies Deutschland GmbH

Bischofswerda

35 MW (125 MW bis 2009)

Solarzellen mit Dünnschicht-Technologie auf Silizium-Basis

April 2008 100 MA in 2008

www.arisetech.com

AVANCIS GmbH & Co. KG

Torgau

20 MW (100 MW in zweiter Ausbaustufe)

Solarmodule auf Basis von Kupfer-Indium-Diselenid

2008 110 MA, 360 MA in zweiter Ausbaustufe

www.avancis.de

BerlinSolar GmbH

Berlin – Adlershof

k.A.

Produktion von Solarwafern- und –modulen auf Basis von direkt gereinigtem metallurgischen Silizium

k.A. 10 MA

www.berlinsolar.eu

EPV Solar Germany GmbH

Senftenberg

25 MW

Dünnschichtsolarmodule auf Basis von amorphem Silizium

Herbst 2008 200 MA bei Vollauslastung

www.epv.net

Global Solar Energy Deutschland GmbH.

Berlin

40 MW

Kupfer-Indium-GalliumSelenid-Dünnschichttechnologie

1. Halbjahr 2008, k. A. zu Mitarbeiterzahl

www.globalsolar. com

heliatek GmbH

Dresden

k.A.

Organische TandemSolarzellen, derzeit Umsetzungsphase in industrielle Produktion

k.A. k.A.

www.heliatek.com

Inventux Technologies AG

Berlin

33 MW

Solarmodule auf Basis einer mikromorphen Silizium-Dünnschichttechnologie

2008 120 MA

www.inventux.de

Johanna Solar Technology

Brandenburg a. d. Havel

30 MW bis 2009: 60 MW

Kupfer-Indium-GalliumSchwefel-Selenid – Dünnschichttechnologie

2008, 180 MA

www.johannasolar.de

Nanosolar (USA)

Luckenwalde

500 MW langfristig

Weiterverarbeitung von angelieferten, gedruckten Dünnschicht-Solarzellen auf Kupfer-IndiumGallium-Diselenid- Basis zu Modulen

40

www.nanosolar. com

Malibu GmbH & Co. KG

Magdeburg

40 MW

Amorphe DünnschichtTechnologie auf großen Glasplatten insbesondere für Gebäudeintegration

2008

www.malibu-solar. de

108


Betreiber

Ort

Jährliche Produktionskapazität

Angewandte Technologie

Produktionsbeginn, anvisierte Mitarbeiterzahl

Kontakt / weitere Informationen

Odersun AG

Fürstenwalde

30 MW

Flexible PV-Zellen in Dünnfilmtechnologie aus Kupfer-Indium-DiSulfid auf Kupferband.

3. Quartal 2008 150 MA

www.odersun.de

Pvflex Solar GmbH

Fürstenwalde

k.A.

Fertigung flexibler Laminate auf Basis von polykristallinen SiliziumDünnschichtzellen

2008, 25 MA

www.pvflex.de

Signet Solar, Inc.

Döbeln

120 MW in mehreren Ausbaustufen

Solarmodule auf Basis von amorphen DünnschichtSilizium-Solarzellen

Mitte 2008 130 MA (bis zu 350 MA in weiterer Ausbaustufe)

www.signetsolar. com

Solarion AG

Leipzig

100 MW angestrebt

Kupfer-Indium-GalliumDiselenid Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Substraten

k.A. k.A.

www.solarion.de

Solibro GmbH

Thalheim

25 MW

Solarzellenproduktion auf Basis von Kupfer-IndiumGallium-DiselenidDünnschichttechnologie

zweites Halbjahr 2008 100 MA

www.solibro-solar. com

Sunfilm AG

Grossröhrsdorf

60 MW

Tandem-Solarzellenproduktion auf SiliziumDünnschichtbasis

zweites Quartal 2008 180.

www.sunfilmsolar. com

Voltavis AG

Ölsnitz

k.A.

Produktion von SiliziumDünnschichtzellen

k.A. 100 MA

www.voltavis.ch

WACKER SCHOTT Solar GmbH

Jena

100 MW

Produktion von multikristallinen Siliziumwafern Gemeinschaftsunternehmen der SCHOTT AG und der WACKER Chemie AG

April 2008 140 MA

www.wacker.com, www.schott.com

Themen, die Kernkompetenzen einzelner Unternehmen betreffen, sollten vorwiegend auf bilateraler Ebene behandelt werden. Daneben existieren jedoch Querschnittsthemen, die sich für die Bearbeitung in Verbundprojekten eignen und zu einer Erhöhung des Vernetzungsgrades der Unternehmen beitragen können. Diese Querschnittsthemen gilt es zu identifizieren. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung stellt das informelle Solarnetzwerk der TSB dar. Es empfiehlt sich, diese Aktivitäten fortzuführen und, falls Interesse von Unternehmensseite besteht, in die Form eines organisierten Netzwerks zu überführen. Ein solches Netzwerk wäre geeignet, die Sichtbarkeit der Region im Photovoltaikbereich zu erhöhen. Vor allem aber sollte es darauf zielen, unter einem gemeinsamen 109


Dach Projekte auf bilateraler Ebene und im Verbund zu generieren, indem es die Akteure verstärkt zu Erfahrungsaustausch und Kooperation anregt. Dabei wird es entscheidend sein, stärker als bisher die unterschiedlichen Akteure aus den Randbereichen einzubinden, bei denen die größten Kooperationspotenziale liegen. Ein großer Vorteil der Region ist, dass neben dem Kernbereich der Solarzellen- und -modulproduktion die ansässigen Unternehmen und Wissenschaftler praktisch alle Kompetenzen abdecken, die für die Branche von Bedeutung sind. Dies betrifft beispielsweise Automatisierungstechnik, Leistungselektronik, Netzeinbindung, Mikrosystemtechnik, Regeltechnik, Werkstoffwissenschaften sowie Mess- und Charakterisierungstechniken. Ein zentrales Querschnittsthema für die Branche ist der Nachwuchs an geeigneten Spezialisten. Wie dringend der Bedarf ist, zeigt die Tatsache, dass Q-Cells eine Stiftungsprofessur für Photovoltaik an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg finanziert. Geplant ist, durch weitere Berufungen die Einrichtung eines Masterstudienganges Photovoltaik ab dem Wintersemester 2008 / 09 zu ermöglichen. Auch die Fachhochschule Jena plant die Einrichtung eines Studiengangs ›Photovoltaik- und Halbleitertechnologien‹, der in Zusammenarbeit mit dem Institut für Photonische Technologien angeboten werden soll. Für den Großraum Berlin liegen für die Zulieferer und Ausrüster der Photovoltaik-Branche keine Erkenntnisse zum Fachkräftebedarf vor. Nach Auskunft der befragten Photvoltaikhersteller besteht bei diesen kein genereller Mangel an qualifiziertem Ingenieurnachwuchs. Als Ausnahmen wurden z. B. Spezialisten für Prozesstechnologien oder Materialien genannt. Die oben angeführten Beispiele lassen jedoch insgesamt befürchten, dass Berlin im bundesweiten Wettbewerb zurückfällt und langfristig an Attraktivität verliert. Trotz der generell als vorbildhaft beurteilten praxisnahen Ausbildung an den Fachhochschulen könnten Photovoltaik und regenerative Energien in der Berliner Hochschulausbildung besser verankert sein. Insbesondere besteht kein universitärer Schwerpunktstudiengang. Bei der Verbesserung dieser Situation wird der TU Berlin eine entscheidende Rolle zukommen. Pläne, als Weiterführung des Bachelor-Studiengangs Energie- und Prozesstechnik einen Master-Studiengang mit Schwerpunkt auf regenerativen Energiesystemen einzurichten, bestehen bereits, und im Herbst 2008 wird der Master-Studiengang Global Production Engineering in Solar Technology starten. Allerdings verfügt die TU Berlin nur über wenig ausgewiesene Spezialisten für diesen Bereich (vgl Kapitel 3.2). Ob sie sich trotzdem im bundesweiten Wettbewerb profilieren kann, wird sich zeigen.17 Zumindest sollten alle Möglichkeiten geprüft werden (auch mit Unterstützung der Privatwirtschaft), den Bereich zu stärken, soweit dies mit dem Hochschulkonzept der TU Berlin verträglich ist. Außerdem ist es sinnvoll, die Ausbildungskonzepte der Hochschulen in Berlin im Bereich der Photovoltaik und der regenerativen Energien insgesamt abzustimmen, um einen hohen Grad an Komplementarität zu erreichen. Schließlich sollte nicht vergessen werden, dass Ausbildung nicht nur den akademischen Bereich betrifft. Facharbeiter werden von der Industrie ebenso benötigt; auch für das Handwerk eröffnen 110


17 Einen Überblick über die in Deutschland zahlreichen Studiengänge liefert der BINE Informationsdienst (2007). 18 Hahn-Meitner Institut Berlin GmbH (2007b).

sich neue Chancen. Derzeit bieten einige Anbieter (z. B. Berufsfachschule der AUCOTEAM GmbH, Oberstufenzentrum TIEM, Deutsche Gesellschaft für Sonnenergie e.V., SHK- und Dachdecker-Innung, Handwerkskammer) berufsqualifizierende oder weiterbildende Kurse an. Wendet man sich den eher technologischen Fragestellungen zu, so wird von den Befragten eine Lücke zwischen der vorwiegend grundlagenorientierten Forschung am HMI und der sehr anwendungsnahen Forschung an der FHTW gesehen, wobei die Forschungskapazitäten einer Fachhochschule naturgemäß stark limitiert sind. Von Seiten des HMI, der TU Berlin und einiger Unternehmen der Solarbranche wurde bereits die Gründung eines ›Kompetenzzentrums Dünnschicht- und Nanotechnologie‹ (PVcomB) initiiert, um eine Brücke zwischen grundlagenorientierter Forschung und industrienaher Anwendung zu bauen. Dazu haben TU Berlin, Hahn-Meitner-Institut sowie acht führende Industrieunternehmen im Februar 2007 ein Memorandum of Understanding unterzeichnet. Weitere Industrieunternehmen haben ihr Interesse an einer Zusammenarbeit bekundet. Bearbeitet werden sollen im Kompetenzzentrum Fragen der Beschichtung von Dünnschichtzellen. Außerdem sollen neuartige Solarzellenkonzepte und Herstellungsverfahren entwickelt werden. Die Anbindung an die TU Berlin zielt darauf ab, zusätzlich die Ingenieurausbildung zu fördern.18 Das Vorhaben wird bereits von der WISTA Management GmbH und der TSB Technologiestiftung Berlin unterstützt, ein Geschäftsführer wurde eingestellt. Das PVComB würde eine Leuchtturmfunktion einnehmen und könnte dazu beitragen, die Position der Region Berlin-Brandenburg und Deutschlands insgesamt in der Dünnschicht-Photovoltaik zu stärken. Ziel muss sein, eine zeitnahe Realisierung des Projekts zu erreichen. Ob das Kompetenzzentrum in der derzeit geplanten Form finanzierbar und langfristig tragbar ist, und welche Schritte für eine schnelle Umsetzung erforderlich sind, kann hier nicht beurteilt werden. Zumindest aber wird von den Beteiligten ein klare Linie des Landes Berlin eingefordert, insbesondere bezüglich einer möglichen finanziellen Unterstützung von Infrastrukturmaßnahmen. In den Siliziumwafer-basierten Technologien sind in Berlin ebenfalls wissenschaftliche Kompetenzen vorhanden, allerdings in wesentlich geringerem Umfang. Wie die Ansiedlung der BerlinSolar GmbH zeigt, bedeutet dies jedoch nicht, dass der Standort nicht konkurrenzfähig wäre. Schnittmengen zwischen Dünnschichtverfahren und Siliziumwafer-Solarzellen bestehen beispielsweise bei Themen, die auf der Ebene der Modultechnologie und darüber anzusiedeln sind. Dies betrifft Automatisierung, Standardisierung und Haltbarkeit von Komponenten, bezieht sich aber auch auf die Integration von Solarmodulen in Gebäude (unter Berücksichtigung der Bedürfnisse des Handwerks) und auf das Recycling von Solarmodulen am Ende des Lebenszyklus. Auch bei der Entwicklung von Mess- und Charakterisierungstechniken, die oft nicht zu den Kernkompetenzen der Unternehmen zählen, sind gemeinsame Interessen vorhanden. Um genauer zu bestimmen, ob und wo Bedarf für Verbundprojekte vorhanden ist, sollten Gesprächskreise eingerichtet werden. 111


Nur geringe Aktivitäten gibt es in Berlin im Bereich etlicher neuer, innovativer Photovoltaiktechnologien, die als sehr aussichtsreich für die Zukunft beurteilt werden. Dazu gehören nanostrukturierte Materialien für die Photovoltaik, die organische Photovoltaik und Konzentratortechnologien. Wie gezeigt, ist zwar auch längerfristig damit zu rechnen, dass sich verschiedene Technologien im Wettbewerb behaupten werden, einige werden aber vom Markt verschwinden. Deshalb ist der in der Region vorhandene breite Technologiemix prinzipiell positiv zu beurteilen. Auch der Weltmarktführer Q-Cells verfolgt offensichtlich über seine verschiedenen Tochterunternehmen eine Strategie der technologischen Diversifizierung. Obwohl der Schwerpunkt in der Region für die absehbare Zukunft sicher bei Dünnschicht-Technologien liegen wird, sollte eine Intensivierung der Forschung an den erwähnten Photovoltaik-Zukunftstechnologien in Erwägung gezogen werden, um bei diesen den Anschluss nicht zu verlieren. Dass dies nur unter Einsatz entsprechender finanzieller und personeller Ressourcen möglich ist, ist offensichtlich. Zusammenfassend lassen sich also folgende Empfehlungen geben: ■ Dünnschicht-Photovoltaik durch den Aufbau eines industrienahen Forschungsinstituts stärken. ■ Potenzial für Verbundprojekte, zum Beispiel bei der Automatisierungs- und Messtechnik für PV, genauer bestimmen. ■ Aktivitäten der Länder Berlin und Brandenburg besser koordinieren, Abstimmung mit anderen ostdeutschen Bundesländern suchen. ■ Ausbildungsbereich weiter stärken, auch Handwerk und Facharbeiter berücksichtigen.

5.1.2

Solarthermie

Innovationstrends Betrachtet werden in dieser Studie nur Flach- und Vakuumröhrenkollektoren, wie sie standardmäßig zur Warmwasserbereitung und Raumheizung eingesetzt werden. Zentraler Bestandteil eines Flachkollektors ist eine Absorberplatte. Hinter einer isolierenden Glasschicht angebracht erwärmt sich diese durch die Absorption der Sonnenstrahlung. Diese Wärme wird durch eine Flüssigkeit abgeführt, die durch auf der Platte aufgebrachte Absorberröhrchen fließt. Bei Vakuumröhrenkollektoren befindet sich der Absorber innerhalb einer evakuierten Glasröhre und ist durch das isolierende Vakuum effektiver vor Wärmeverlusten geschützt. Der bessere Wirkungsgrad wird mit höheren Herstellungskosten erkauft. Da bei einfachen Kunststoffkollektoren, wie sie zur Wassererwärmung in Schwimmbädern eingesetzt werden, sowie solarthermischen Kraftwerken derzeit keine nennenswerten Innovationsaktivitäten in Berlin bekannt sind, wird auf ihre Betrachtung verzichtet.

112

19 Vgl. Bokheuven et al. (2006). 20 Vgl. z. B. Eisenmann et al. (2005).


© KBB Kollektorbau GmbH

Fertigung von Solarkollektoren in Berlin

Die Solarthermie hat ein großes Potenzial zur CO2-Reduktion, das bei weitem noch nicht ausgeschöpft ist. Ca. 39 Prozent des Endenergieverbrauchs in Europa werden zur Wärmeerzeugung in einem Temperaturbereich, der prinzipiell mit Sonnenkollektoren darstellbar ist, genutzt.19 Nach Angaben der Befragten und der Literatur20 haben Solarkollektoren bereits einen verhältnismäßig hohen Entwicklungsstand. Um dieses Potenzial nutzbar zu machen und den technologischen Vorsprung der europäischen Solarwärme-Industrie zu erhalten, ist es nach Ansicht der Experten dennoch erforderlich, kontinuierlich die technologische Entwicklung voranzutreiben. Der weiterhin hohe Forschungs- und Entwicklungsbedarf wird danach aufgrund des Lowtech-Images der Solarthermiebranche oft nicht ausreichend erkannt. Beim Wirkungsgrad von Solarkollektoren, der deutlich über dem von Photovoltaikanlagen liegt, konnten im vergangenen Jahrzehnt erhebliche Zuwächse durch effizientere Absorberschichten und Verringerung der Verluste beim Durchgang der Sonnenstrahlung durch die Frontabdeckung der Kollektoren erzielt werden. Aufgrund stark gestiegener Kupferpreise zeichnet sich ein Trend zum Einsatz von Absorberblechen aus Aluminium ab. Die wichtigste Prozessinnovation der letzten Jahre ist die Einführung des Laserschweißverfahrens, das eine bessere Verbindung von Absorber und Absorberröhrchen sowie höhere Stillstandstemperaturen der Kollektoren ermöglicht. Oberstes Ziel der Innovationen ist die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit. Eine Möglichkeit, die Kosten pro installiertes Kilowatt Solarwärmeleistung zu senken, besteht in der Einsparung oder im Ersatz teurer Materialien durch Kunststoff, Stahl, Keramikoder Verbundmaterialien. Effizientere Verfahren können in der Kollektorproduktion durch eine Erhöhung des Automatisierungsgrades erreicht werden. 113


Auch in der einfacheren und standardisierten Installation der Anlagen liegt ein erhebliches Kostenreduktionspotenzial. Um die Effizienz weiter zu steigern, müssen einerseits einzelne Komponenten wie Pumpen, Wärmetauscher, Armaturen weiterentwickelt und an die speziellen Gegebenheiten einer solaren Wärmeerzeugungsanlage angepasst werden. Ein zentraler Punkt ist die Entwicklung neuer Speicher (z. B. thermochemische Speicher) mit höheren Speicherdichten als die heute üblichen Warmwasserspeicher. Andererseits ist die Optimierung des Gesamtsystems aus Solar- und Heizungsanlage mindestens ebenso bedeutsam. Nur durch ein effizientes Wärmemanagement des Komplettsystems ist ein hoher solarer Deckungsanteil erreichbar. Akzeptanz und Einsatzmöglichkeiten der Solarwärmenutzung können außerdem durch eine verbesserte Gebäudeintegration gesteigert werden. Dabei spielen die Standardisierung und die Schaffung von Möglichkeiten zur architektonisch attraktiven Integration in Fassaden und Dächer eine wesentliche Rolle. Durch den Ersatz funktioneller Bauteile und durch Synergieeffekte bezüglich der Wärmedämmung werden darüber hinaus weitere Einsparpotenziale eröffnet. Spezielle Herausforderungen stellen sich bei der Entwicklung von Hochtemperaturkollektoren für Temperaturen bis zu 250 °C für Anwendungen in Industrie und Gewerbe. Solargestützte Nahwärmenetze und Entsalzungsanlagen, kombinierte Photovoltaik-Solarthermieanlagen und nicht zuletzt die Erzeugung von Kälte aus Sonnenwärme, das so genannte solare Kühlen, sind Themen, denen in Zukunft verstärkt Aufmerksamkeit gewidmet werden wird. Zum Recycling von Solarkollektoren wird aktuell von den Befragten kaum Forschungsbedarf gesehen. Wissenschaft Zur Nutzung von Solarwärme gibt es derzeit an den Berliner Hochschulen und Forschungsinstituten nur geringe Forschungsaktivitäten. An der FHTW Berlin wurde im Rahmen eines BMWi-geförderten Projekts der Einsatz thermochemischer Speichermaterialien zur Langzeitspeicherung von Niedertemperaturwärme untersucht.21 Am Institut für Energietechnik der TU Berlin wird im Fachgebiet Maschinen- und Energieanlagentechnik an der Verbesserung von Einzelkomponenten und Gesamtsystemen für solargestützte Kälteerzeugung geforscht. Das Institut für Erhaltung und Modernisierung von Bauwerken (IEMB) an der TU Berlin hat zwei derartige Anlagen zur Kälteerzeugung am Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen und am Presse- und Informationsamt der Bundesregierung wissenschaftlich begleitet und messtechnisch ausgewertet. Zu Sonnenwärmekraftwerken sind keine Forschungsaktiviäten in Berlin bekannt.

114


21 Vgl. Brösicke (2007). 22 Fawer (2006).

Wirtschaft In Deutschland – wie auch weltweit – ist die Solarkollektorbranche stark fragmentiert und durch zahlreiche meist kleine Akteure geprägt. Die großen Unternehmen Viessmann, Bosch Thermotechnik und Schüco, die nach einer Studie22 der Bank Sarasin das Potenzial haben, auch international in der ersten Liga mitzuspielen, produzieren nicht in Berlin. Dennoch gibt es auch in der Hauptstadt Unternehmen der Branche, die anerkannt hohe Kompetenzen und eine starke Marktposition innehaben. Eine Auswahl wird im Folgenden vorgestellt, eine ausführlichere Auflistung zeigt Tabelle 15. Die KBB Kollektorbau GmbH liefert Flachkollektoren, Vollflächenabsorber und Montagezubehör ausschließlich an Kunden aus der Industrie und an Handelshäuser. Als reiner Erstausrüster ist die Firma nicht mit einer eigenen Marke am Markt vertreten. In ihrem Segment gehört das Unternehmen nach eigenen Angaben dem Volumen nach zur Spitze in Europa. Im Jahr 2006 wurden mit einer Stammbelegschaft von 45 Personen 250.000 m2 Solarkollektorfläche produziert bei einem Umsatz von über 17 Mio. Euro. Die Produkte werden durch eigene Forschungs- und Entwicklungsarbeiten kontinuierlich weiterentwickelt. 2004 ist die Firma in die industrielle Fertigung von lasergeschweißten Kupferund Aluminiumabsorbern eingestiegen. Die PHÖNIX SonnenWärme AG fertigt solarthermische Systeme zur Warmwasserbereitung und Raumheizung für den Endkundenbereich auf der Basis von Flach- und Vakuumröhrenkollektoren, deren Komponenten zugekauft werden. Die Planung und Entwicklung der Anlagen sowie die Kundenberatung bei technischen Fragen zählen ebenfalls zum Geschäft des Unternehmens, das Niederlassungen oder Vertretungen in Frankreich, Spanien, Italien, Belgien und Polen unterhält. Seit 1994 wurden etwa 30.000 Phönix-Solaranlagen in Deutschland und anderen Ländern Europas installiert. Das Tochterunternehmen SK SonnenKlima GmbH entwickelt eine solar betriebene AbsorptionsKältemaschine im Leistungsbereich von 10 kW für Gebäude kleiner und mittlerer Größe, die 2009 auf dem Markt eingeführt werden soll. Das Institut für Energietechnik der TU Berlin und das IEMB waren an der Entwicklung dieser Absorptionskältemaschine maßgeblich beteiligt. Die ERSOTEC Solartechnik GmbH hat sich auf die Herstellung von HybridKollektoren spezialisiert, die zusätzlich zur Wassererwärmung Luft als Wärmeträger für die Raumheizung nutzen. Das Unternehmen ist seit 2006 in Berlin ansässig. Die Parabel AG ist vorwiegend in der Planung und Projektentwicklung von solarthermischen Anlagen und Solarstromanlagen tätig. Zur besseren Integration von Solaranlagen in den Heizungskreislauf von Gebäuden wurde eine kompakte Schaltzentrale, die so genannte Solar Energiezentrale (SEZ), entwickelt. In Brandenburg fertigt die FK Solartechnik GmbH aus Kleinkoschen mit 20 Mitarbeitern Flach- und Röhrenkollektoren. Die U.F.E SOLAR Vertriebsgesellschaft mbH aus Eberswalde fertigt und vertreibt Flachkollektoren. Die ARDIS 115


Beschichtungs GmbH aus Brandenburg an der Havel beschichtet Kupferbänder zum Einbau als Absorber in Flach- oder Röhrenkollektoren. Und die Huch GmbH Behälterbau aus Werder fertigt unter anderem Solarspeicher. Netzwerke und Verbände Organisierte regionale Netzwerke innerhalb der Solarthermiebranche in Berlin-Brandenburg bestehen derzeit nicht. Im informellen Solarnetzwerk der TSB sind jedoch einige Vertreter der Branche in Berlin eingebunden, und einige der Unternehmen unterhalten Geschäftsbeziehungen. Auf Projektebene bestehen einzelne Kooperationen zwischen den Unternehmen und der Wissenschaft mit vorwiegend überregionalem Charakter. Der BSW-Solar mit Sitz in Berlin vertritt die Interessen der Branche in Deutschland. Der Sitz der europäischen Interessenvertretung European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF) ist in Brüssel. Die im Jahr 2007 gegründete Deutsche Solarthermie-Technologieplattform DSTTP ist beim BSW in Berlin angesiedelt und hat sich zum Ziel gesetzt, aktiv an nationalen Forschungs- und Markteinführungsstrategien im Bereich der Solarthermie mitzuarbeiten. Insgesamt ist der Vernetzungsgrad der Solarthermiebranche als eher gering einzuschätzen. Profil und Empfehlungen Im Jahr 2006 wurden in Deutschland 1.500.000 m2 Kollektorfläche installiert.23 Auch ohne Kenntnis der Produktionszahlen der beiden brandenburgischen Kollektorhersteller zeigen bereits die Zahlen der KBB Kollektorbau GmbH, dass Berlin-Brandenburg ein signifikanter Produktionsstandort für Solarthermieanlagen in Deutschland ist. Kennzeichnend für den Markt waren in den letzten Jahren starke Schwankungen um einen klaren Trend nach oben. So hat die jährlich installierte Kollektorfläche in Deutschland zwischen 1999 und 2006 um den Faktor 3,6 zugenommen,24 jedoch war beispielsweise 2007 ein Rückgang von 33 Prozent25 zu verzeichnen. Dennoch ist zu erwarten, dass sich der generelle Aufwärtstrend fortsetzen wird. Wie bei allen erneuerbaren Energien sind die Rahmenbedingungen aufgrund steigender Preise für fossile Energieträger günstig. In Deutschland wurden außerdem Mitte des Jahres 2007 die Investitionszuschüsse für Solarwärme-Anlagen aus dem Marktanreizprogramm zu Gunsten erneuerbarer Energien um 50 Prozent aufgestockt. Bis Mitte 2009 sollen die Mittel für den Einbau von Pelletsheizungen und Solaranlagen von derzeit 130 Mio. auf 500 Mio. Euro jährlich steigen. Die im ErneuerbareEnergien-Wärmegesetz geplante Verpflichtung zur anteiligen Nutzung von erneuerbaren Energien im Neubaubereich ab 2009 wird ebenfalls einen positiven Effekt haben, da diese Verpflichtung beispielsweise durch den Einsatz von solarthermischen Anlagen erfüllt werden kann. Das Gesetz ist Teil des Integrierten Energie- und Klimaprogramms der Bundesregierung. In BadenWürttemberg ist bereits ein eigenes weitergehendes Wärmegesetz in Kraft getreten, das ab 1. April 2008 einen Deckungsanteil der erneuerbaren Energien von 20 Prozent bei Neubauten vorschreibt. Das Potenzial der Solarthermie 116


23 Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2007). 24 Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (2007). 25 The European Solar Thermal Industry Federation (2007b). 26 Vgl. The European Solar Thermal Industry Federation (2007a). 27 Vgl. Staiß (2007), S. 403-408.

in Deutschland ist bei weitem nicht ausgeschöpft, wenn man bedenkt, dass beispielsweise in Österreich bereits doppelt so viel Kollektorfläche pro Kopf installiert ist wie in Deutschland.26 Auch in Europa und weltweit ist enormes Nutzungspotenzial vorhanden, das erst in geringem Maß erschlossen ist.27 Die im Bereich der Solarthermie tätigen Unternehmen decken in BerlinBrandenburg die komplette Wertschöpfungskette ab. Umsätze und Beschäftigtenzahlen sind zwar geringer und wachsen auch langsamer als in der Photovoltaikindustrie, wie ein Vergleich der in diesem und im vorhergehenden Kapitel genannten Zahlen eindringlich zeigt. Trotzdem sind die Zukunftsaussichten der Branche gut. Die Solarthermie ist neben der Photovoltaik der einzige Zweig der erneuerbaren Energien, in dem momentan über Zulieferbetriebe hinaus nennenswerte Produktion in Berlin stattfindet. Relevante Forschungsprojekte gibt es dagegen – von der solaren Kühlung und Einzelaktivitäten einmal abgesehen – in den wissenschaftlichen Einrichtungen der Hauptstadt nicht. Die Wissenschaft in Berlin kann daher auch nicht mit Standorten wie Freiburg mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), der Universität Kassel, dem Institut für Solarenergieforschung in Hameln / Emmerthal (ISFH) oder Stuttgart (Universität und DLR) konkurrieren. Dennoch sollte aufgrund der grundsätzlich guten Zukunftschancen versucht werden, die Branche in der Region zu stärken. Ein Ansatzpunkt könnte sein, den Vernetzungsgrad der Unternehmen untereinander und mit der Wissenschaft zu erhöhen. Um den Vernetzungsbedarf genauer zu bestimmen und mögliche Synergiepotenziale aufzudecken, sind Gesprächskreise mit den Vertretern der Branche erforderlich. Sie können auf den hier durchgeführten Interviews aufbauen, müssen jedoch eine größere Zahl von Akteuren einbeziehen. Zur Wärmespeicherung, zur Gebäudeintegration und zur Systemtechnik sind in der Wissenschaft und den Unternehmen in Berlin-Brandenburg prinzipiell Kompetenzen vorhanden. Dies gilt auch für Automatisierungsfragen, bei denen das Produktionstechnische Zentrum Berlin (PTZ) hervorragend ausgewiesen ist, und für die Materialwissenschaften. Solares Kühlen ist in der Hauptstadt bereits ein Forschungsschwerpunkt, die Entwicklung marktfähiger Produkte ist in Gange. Auf diese Punkte sollten sich die unmittelbar zu ergreifenden Aktivitäten wie gemeinsame Gesprächskreise konzentrieren. Betrachtet man die Kollektortechnologie selbst, so sind nach Auskunft der Befragten momentan nur Verbundprojekte mit überregionaler Beteiligung sinnvoll, da entsprechende Kompetenzen in den regionalen wissenschaftlichen Einrichtungen nicht in ausreichendem Umfang vorhanden sind. Von den interviewten Unternehmen wird ein Ausbau der Forschungsförderung und eine stärkere Berücksichtigung der Branche innerhalb der regionalen Industriepolitik angemahnt. Besonders bei der Anwendung wird noch großes Potenzial gesehen. Derzeit ist Berlin trotz verschiedenster Vorzeigeprojekte und Informationsprogramme weit von der Erfüllung der im Landesenergieprogramm gesetzten Vorgabe einer Erhöhung der installierten Kollektorfläche um 117


30.000 m2 entfernt. Ende 2006 waren in Berlin rund 51.000 m2 Kollektorfläche vorhanden, was einem Anteil von weniger als einem Prozent an der deutschlandweit 8.054.000 m2 installierter Fläche entspricht.28

5.1.3

Biomasse

Innovationstrends Die Bedeutung der Energiegewinnung aus Biomasse hat in den letzten Jahren in Deutschland zugenommen. Trotz vieler kritischer Stimmen wird diese Technologie stark gefördert. Nachwachsende Rohstoffe setzen bei ihrer Verbrennung zwar nicht mehr Kohlendioxid frei als bei ihrer biochemischen Synthese eingelagert wurde. Trotzdem ist die energetische Verwertung von Biomasse nicht klimaneutral, da beim Anbau, bei der Aufbereitung und beim Transport zusätzliches Treibhausgas produziert wird. Insbesondere der ökologische Nutzen von flüssigen Biokraftstoffen wird hinterfragt. Außerdem besteht die Gefahr, dass der Anbau von Energiepflanzen mit der Nahrungsmittelproduktion konkurriert.29 In Deutschland hatte die Biomasse im Jahr 2005 einen Anteil von rund 3,3 Prozent am Primärenergieverbrauch. Drei Viertel der Endenergie aus Biomasse werden als Wärme genutzt, 12 Prozent in der Form von Strom und 14 Prozent als Kraftstoff. Feste Biomasse (Holz, Stroh, biogene Siedlungsabfälle usw.) dominiert mit über 70 Prozent den Rohstoffmix; der Anteil von Biogas, Klärgas und Deponiegas beträgt weniger als 10 Prozent. Der größte Teil der flüssigen Biomasse entfällt auf Biodiesel, von dem in Deutschland achtmal mehr produziert wird als von Bioethanol oder Pflanzenöl.30 Die technologischen Trends bei der Verbrennung von Biomasse in Kleinstanlagen (Kaminöfen, Pelletsheizungen, Scheitholzvergaser usw.) für den privaten Gebrauch werden in der vorliegenden Studie nicht diskutiert. Zwar ist dieses Thema anwenderseitig für die Großstadt Berlin von großem Interesse, Forschung und Anlagenhersteller in der Region sind jedoch nicht bekannt. Bei der Stromerzeugung aus regenerativen Energiequellen steht Biogas mit 8,9 Prozent an dritter Stelle hinter der Windkraft (38,5 Prozent) und der Wasserkraft (21,7 Prozent).31 Aufgrund seiner Speicherbarkeit ist Biogas geeignet, die Schwankungen anderer volatiler regenerativer Energien auszugleichen. Biogasanlagen sind seit vielen Jahren kommerziell verfügbar. Ende 2007 waren 3.711 Biogasanlagen in Deutschland installiert, in denen neben Abfallprodukten wie Gülle und Lebensmittelresten auch speziell für diesen Zweck angebaute Energiepflanzen zum Einsatz kommen.32 Es handelt sich um eine Standardtechnologie. Weiterentwicklungen sind nach Angaben der Befragten jedoch in nahezu allen Bereichen erforderlich, beispielsweise bei der Abstimmung der Anlagen auf die Zusammensetzung des Gärsubstrats. Forschungsbedarf besteht außerdem bei der Aufbereitung der Rohstoffe vor der Anlage, z. B. durch Hydrolyse, bei der Entwicklung neuer Mikroorganismen für die Gärprozesse, bei der Anlagensteuerung, der Messtechnik und der Sensorik. Ziel ist es, 118


28 Quellen: Solaranlagenkataster Berlin (www.solarkataster.de) und The European Solar Thermal Industry Federation (2007a). Die Angaben der European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF) wurden von Leistung in Fläche umgerechnet, wobei 1 m2 Kollektorfläche mit 0,7 kW thermischer Leistung veranschlagt wurde. Die ESTIF berücksichtigt nur verglaste Kollektoren, wohingegen das Solaranlagenkataster z. B. auch unverglaste Solaranlagen für Schwimmbäder einbezieht. 29 Vgl. Sachverständigenrat für Umweltfragen (2007). 30 Vgl. Staiß (2007), S. I-50. Neuere Zahlen des Bundesverbandes Erneuerbare Energien e.V. (BEE) für das Jahr 2007 zeigen, dass sich seit 2005 der Anteil von Pflanzenöl bei den Kraftstoffen verdoppelt hat. Vgl. BEE (2007). 31 Bundesverband Erneuerbare Energien (2007). 32 Fachverband Biogas e.V. (2007). 33 Deutsche Energieagentur (2006).

die Ausbeute an Biogas und dessen Qualität zu verbessern. Außerdem sollten effizientere und kostengünstigere Baustoffe für die Anlagen entwickelt werden sowie Verfahren zur effektiveren Nutzung der Abwärme bei der dezentralen Verstromung des Biogases. Die Aufbereitung des Biogases für den Einsatz in Brennstoffzellen oder zur Einspeisung ins Erdgasnetz ist ebenfalls ein wichtiges Thema. Die Biogaseinspeisung ins Versorgungsnetz wird aufgrund veränderter Rahmenbedingungen zunehmen. Dazu sind deutlich größere Anlagen erforderlich, die hauptsächlich von den Energieerzeugungsunternehmen betrieben werden können. Bei den Kraftstoffen unterscheidet man zwischen Biokraftstoffen der 1. Generation, also Bioethanol, Biodiesel und Pflanzenöl, die nur aus Teilen der Pflanze gewonnen werden, und Biokraftstoffen der 2. Generation. Die Herstellung dieser vollsynthetischen BtL-Kraftstoffe (Biomass to Liquid) erfolgt bei hohen Drücken und Temperaturen über mehrere Schritte mit einer zwischengeschalteten thermochemischen Vergasung. Diese Umwandlungsverfahren haben den Vorteil, dass sehr verschiedenartige biogene Ausgangssubstanzen verarbeitet werden können und die ganze Pflanze in den Prozess eingebracht werden kann. Dadurch lässt sich der energetische Ertrag pro Hektar deutlich steigern. Weiterhin können die synthetischen Kraftstoffe den Bedürfnissen der Motorenhersteller besser angepasst werden. Deshalb werden BtL-Kraftstoffe als Option für die Zukunft gegenüber den Kraftstoffen der 1. Generation favorisiert. Welche der derzeit untersuchten BtL-Technologien sich letztlich durchsetzen wird, ist nicht absehbar. Generell sind weitere Verbesserungen beim Synthesewirkungsgrad und bei der Verfügbarkeit der Anlagen erforderlich. Außerdem sind logistische Probleme zu lösen, da aufgrund des geringen Energiegehaltes der pflanzlichen Rohstoffe der Transport über weite Entfernungen aus ökonomischen und ökologischen Gründen nachteilig ist. Einer Studie33 der Deutschen Energieagentur zufolge ist die Marktfähigkeit der synthetischen Kraftstoffe greifbar. Allen nachwachsenden Rohstoffen gemeinsam ist Forschungsbedarf zu den vorgelagerten Stufen der Wertschöpfungskette, also zur Entwicklung optimierter Energiepflanzen sowie effizienter und ökologisch verträglicher Anbaumethoden. Wissenschaft In Berlin gibt es einige Forschungsaktivitäten zur energetischen Verwertung von Biomasse. Das Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte an der Humboldt-Universität zu Berlin (IASP) hat Kompetenzen bei der Verwertung von Abfallbiomassen aus der Lebensmittelindustrie zur Gewinnung von Bioethanol und zur Vergärbarkeit von Ab- und Beiprodukten aus der Landwirtschaft und der Ernährungswirtschaft in Biogasanlagen. Das Fachgebiet Agrartechnik der HU Berlin befasst sich unter anderem mit dem Anbau nachwachsender Rohstoffe. Am Fachgebiet Energieverfahrenstechnik und Umwandlungstechniken regenerativer Energien der TU Berlin wird die Aufberei119


tung biogener und fossiler Energieträger untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der thermischen Umsetzung fester Brennstoffe (z. B. Vergasung lignosehaltiger Biomassen) und auf der Analyse, Aufbereitung und Verwertung der Produkte. Grundsätzliche Kompetenzen zum Einsatz von Biokraftstoffen bestehen an der TU Berlin außerdem im Bereich der Turbomaschinen und der Verbrennungsmotoren. Am Institut für Landschaftsarchitektur und Umweltplanung der TU Berlin beschäftigen sich Mitarbeiter mit den Auswirkungen der Biogaserzeugung auf Umwelt und Natur sowie mit der umweltverträglichen Biomassebereitstellung (Prof. Johann Köppel). An den Technischen Fachhochschulen ist das Thema in der Lehre verankert. An den außeruniversitären Forschungsinstituten in Berlin findet nur in geringem Umfang Forschung zur Biomasse statt. Das Fritz-Haber-Institut beschäftigt sich mit der Nutzung aus Biomasse hergestellter Reaktanten. In Brandenburg ist die Biomasseforschung stärker vertreten als in der Berlin. An der BTU Cottbus befasst sich der Lehrstuhl Bodenschutz und Rekultivierung, der von Prof. Reinhard Hüttl geleitet wird, mit Anbau, Pflege und Ernte von Biomassen in Land- und Forstwirtschaft. Am Lehrstuhl Abfallwirtschaft unter Leitung von Prof. Günter Busch wird unter anderem an Verfahren zur Biogasherstellung aus nachwachsenden Rohstoffen und Abfällen gearbeitet. Der Lehrstuhl Kraftwerkstechnik, der von Prof. Hans Joachim Krautz geleitet wird, forscht zur energetischen Verwertung von nachwachsenden Rohstoffen in Kraftwerken. Ein zweistufiges Verfahren der BTU zur Vergärung fester biogener Stoffe wird von der GICON GmbH aus Dresden kommerziell umgesetzt. Auch an den Fachhochschulen in Eberswalde, Brandenburg und Wildau findet Forschung zum Anbau und zur energetischen Verwertung nachwachsender Rohstoffe statt. Von den außeruniversitären Forschungseinrichtungen, die sich mit dem Thema beschäftigen, sind das Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim, das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., das Forschungsinstitut Bioaktive Polymersysteme e.V., das Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften und das IGV Institut für Getreideverarbeitung GmbH zu nennen. Eine Kurzdarstellung der Aktivitäten dieser Institute findet sich in Kapitel 3.3 dieser Studie. Wirtschaft Eine Übersicht über die meisten der in Brandenburg ansässigen Unternehmen aus den Bereichen Biogas, Biokraftstoffe und Biofestbrennstoffe liefert der Energieatlas Brandenburg.34 Dem Autor dieser Studie sind 16 Unternehmen in Berlin bekannt, die sich nahezu ausschließlich dem Dienstleistungs- und Engineeringbereich zuordnen lassen. Nach derzeitigem Erkenntnisstand findet in der Region keine Produktion von Biogas- oder Biokraftstoffanlagen statt. Die meisten der hiesigen Unternehmen sind im Bereich des Engineering, der Beratung, der Projektierung und anderer Dienstleistungen tätig. Dazu kommen einige Zulieferer und eine Vielzahl von Anlagenbetreibern überwiegend in Brandenburg. Das Flächenland ist deutschlandweit führend bei der Bio120


dieselproduktion. Ein Viertel des in der Bundesrepublik hergestellten Biokraftstoffs kommt aus Brandenburg.35 Im brandenburgischen Schwedt steht auch Deutschlands größte Bioethanolanlage. Demgegenüber liegt Brandenburg bei der Zahl der installierten Biogasanlagen lediglich an 13. Stelle und bei der installierten elektrischen Leistung dieser Biogasanlagen an 11. Stelle unter den 16 Bundesländern. In Brandenburg stehen außerdem 14 Kraftwerke, die mit fester Biomasse betrieben werden und eine elektrische Leistung von über 120 MW erbringen.36 Das Holzheizkraftwerk in Berlin-Rudow hat eine elektrische Leistung von 20 MW und eine thermische Leistung von 80 MW. Die MVV Energie betreibt in Berlin-Reinickendorf eine Holzpelletsheizung, die 375 Wohnungen mit Wärme versorgt. Im Vergleich zu Brandenburg ist das Biomasse-Aufkommen im Stadtstaat Berlin gering. Neben Grünschnittabfällen aus den öffentlichen Parks und Liegenschaften sind die biogenen Bestandteile des Haus- und Gewerbemülls die Hauptquelle. Der Großteil des Biomülls wird derzeit im Berliner Umland kompostiert und zum geringeren Teil zu Biogas vergärt. Die Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR) werden jedoch bis 2010 zwei weitere Vergärungsanlagen zur Verwertung von bis zu 50.000 Tonnen Biomüll errichten.37

34 Im Internet unter www.eti-brandenburg.de / energieatlas. 35 Vgl. mak (2008). 36 Quelle: Energieatlas Brandenburg. 37 Vgl. Fülling (2007). 38 CHOREN Industries GmbH (2007).

Einige der Unternehmen der Branche, die auch Forschung und Entwicklung in der Region betreiben, werden im Folgenden exemplarisch kurz vorgestellt. Das britische Unternehmen Green Fuels Ltd., das Anlagen für die dezentrale Biodieselproduktion herstellt, unterhält ein Technologiezentrum am Standort Berlin-Adlershof mit Laboren und einem Ingenieurteam. Die CHOREN Industries GmbH hat den Standort Schwedt in Brandenburg für den Bau einer großindustriellen BtL-Anlage mit einer voraussichtlichen Kapazität von 250 Millionen Liter Biokraftstoff in die engere Auswahl genommen.38 Das dänische Unternehmen Xergi Biogas GmbH entwickelt, liefert und betreibt Biogasanlagen. In Berlin unterhält es eine Niederlassung, in der Engineering für Biogasanlagen durchgeführt wird, die vor Ort komplettiert werden. Das Unternehmen T & S Ruhland in Brandenburg rüstet Blockheizkraftwerke für den Betrieb mit Biogas um. Die Pronova Analysentechnik GmbH und Co. KG in Berlin und die GUMA GmbH in Schwedt sind im Bereich der Gasanalyse und -messtechnik tätig. Der Berliner Gasversorger GASAG plant den Bau von 15 Biogasanlagen in Brandenburg, die das Biogas in das Erdgasnetz Berlins einspeisen sollen. Mit dem Bau der ersten Anlage in Rathenow wurde unter Federführung der EMB Erdgas Mark Brandenburg GmbH begonnen. Die Berliner Wasserbetriebe verwerten in ihren sechs Klärwerken den anfallenden Klärschlamm energetisch durch direkte Verbrennung und Faulgasgewinnung. Im Klärwerk Waßmannsdorf betreibt das Unternehmen eine Pilotanlage, mit deren Hilfe die Produktion von energetisch verwertbarem Faulgas verbessert werden soll. 121


Die schrittweise Aufhebung der Steuerbefreiung von Biokraftstoffen seit Jahresbeginn 2007, der Anstieg der Rohstoffpreise und die verschärfte Konkurrenz durch Anbieter aus den USA und Südamerika haben jedoch zu erheblichen wirtschaftlichen Problemen bei den Produzenten geführt. Eine schnellere Erhöhung der Mindestbeimischungsquote von Biokraftstoffen (seit 2007 4,4 Prozent Biodiesel zum Mineralöldiesel und 1,2 Prozent Bioethanol zum Ottokraftstoff mit jährlich geringfügig steigenden Quoten) als im Biokraftstoffquotengesetz vorgesehen, könnte Abhilfe schaffen, die lange diskutierte Anhebung der Beimischungspflicht für Bioethanol auf 10 Prozent ist aber vom Tisch.39 Netzwerke und Verbände In der Region sind verschiedene Verbände und Netzwerkorganisationen aus der Branche ansässig. Der Fachverband Biogas e.V. vereint bundesweit Betreiber, Hersteller und Planer von Biogasanlagen, Vertreter aus Wissenschaft und Forschung sowie Interessierte der Branche. Er unterhält in Berlin ein Hauptstadtbüro. Präsidiumsmitglied und Sprecher der Regionalgruppe Berlin Brandenburg ist Manfred Gegner, ein Unternehmensberater aus dem Biogasbereich. Der Verband der Deutschen Biokraftstoffindustrie e.V. (VDB) mit Sitz in Berlin ist ein Wirtschaftsverband, der die Interessen der deutschen Biokraftstoffproduzenten auf nationaler und europäischer Ebene vertritt. Der Verband Landwirtschaftliche Biokraftstoffe e. V. vertritt von der landwirtschaftlichen Produktion bis zur industriellen Erzeugung und Weiterverarbeitung die Interessen der deutschen Bioethanolwirtschaft. Der Bundesverband Biogene und Regenerative Kraft- und Treibstoffe e.V. (BBK) mit Sitz in Erkner in Brandenburg versteht sich als Interessensvertretung der wirtschaftlich aktiven Teilnehmer im Bereich biogener und regenerativer Kraft- und Treibstoffe. Er arbeitet schwerpunktmäßig projektorientiert. Unter dem Dach der Brandenburgischen Energie Technologie Initiative haben sich drei Arbeitsgruppen zu den Themen Biofestbrennstoffe, Biogas, Biotreib- und Schmierstoffe formiert. Unter ihren Mitgliedern sind auch einige Berliner Unternehmen. Im GA-Kooperationsnetzwerk Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET) befasst sich die Arbeitsgruppe Kraftwerkstechnologien unter anderem mit effektiven Verbrennungstechnologien für Biomasse. Anfang des Jahres 2008 wurde außerdem ein GA-Netzwerk ›Mineralölwirtschaft / Biokraftstoffe‹ gegründet, das vom Verein BBpro – Förderverein Biokraftstoffe Brandenburg e.V. getragen wird. Ziel des Netzwerks ist es, die Innovationsbasis in Berlin und Brandenburg zu stärken. Die vier thematischen Schwerpunkte Biodiesel / Pflanzenöl, Bioethanol, Biogas und Wasserstoff wurden festgelegt.40 Akteure aus Berlin sind nach derzeitigem Erkenntnisstand im Netzwerk nicht vertreten. Das NEMO-Netzwerk ›Innovative Biomassenverwertung‹, das 2004 gegründet und bis Ende 2007 gefördert wurde, wurde von der ATeNe GmbH aus Potsdam gemanagt. Ziel war die Entwicklung und Umsetzung dezentraler Lösungen für die energetische und stoffliche Nutzung von regional anfallender Biomasse. 122


Schwerpunkte des Netzwerks, an dem einige Unternehmen mit energierelevanten Kompetenzen aus Brandenburg beteiligt waren (CTA Chemie- und Tankanlagenbau Reuther GmbH, ECO-Strom Plus GmbH, IPSC – Industrie-Planung Schwedt Consult GmbH, vemm tec Messtechnik GmbH), waren unter anderem Biomassevergasung und Pyrolyse sowie Bioethanol- und Biogasverwertung. Die FH Eberswalde, das IÖW, der Lehrstuhl für Bodenschutz und Rekultivierung an der BTU Cottbus, die TFH Wildau, die Landesforstanstalt Eberswalde und das ATB sind an dem BMBF-geförderten Verbundprojekt Dendrom beteiligt, das die Erarbeitung ganzheitlicher Strategien und Handlungskonzepte zur nachhaltigen Bereitstellung von Holz für die indirekte und direkte energetische Nutzung zum Ziel hat.41 Außerdem sind das IASP, die HU Berlin, das ATB und die BTU Cottbus am ›Biogas Crops Network‹ beteiligt (vgl. Kapitel 3.4). Die Fördergesellschaft Erneuerbare Energien e.V. unterhält zwei Arbeitsgruppen zur Vergasung von Biomasse und zum Einsatz von Biogasen in Brennstoffzellen.

39 Presse- und Informationsamt der Bundesregierung (2008). 40 Ministerium für Wirtschaft des Landes Brandenburg (2008). 41 Homepage: www.dendrom.de. 42 Vgl. Dahmen / Eckhard / Henrich (2007).

Profil und Empfehlungen Die Region Berlin-Brandenburg verfügt bei der energetischen Nutzung von Biomasse über keine ausgeprägte wissenschaftliche Basis. Kompetenzen bestehen vor allem bei den vorgelagerten Stufen der Wertschöpfungskette und bei der Verwertung von biogenen Abfällen aus der Lebensmittelindustrie und von Hausmüll sowie in geringerem Umfang bei der Verfahrenstechnik und beim Einsatz von Biomasse in Kraftwerken. Auch die Unternehmenslandschaft in der Region ist bis auf den Engineering- und Dienstleistungsbereich und die Anlagenbetreiber nicht gut besetzt. Die Anlagenhersteller unterhalten keine Produktionsstätten und damit sind große Teile der Wertschöpfungskette nicht geschlossen. Allerdings hat Brandenburg eine führende Position auf der Erzeugerseite, d. h. bei der Produktion von flüssigen Biokraftstoffen. Brandenburg hat bereits ein Branchenkompetenzfeld ›Mineralöl / Biokraftstoffe‹ ausgewiesen und Netzwerktätigkeiten initiiert. Welche Rolle Biokraftstoffe anwenderseitig in der Energiestrategie Brandenburgs spielen, ist aus den politischen Verlautbarungen nicht ersichtlich. Einige der Berliner Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft sind in die Brandenburger Netzwerke oder andere überregionale Initiativen eingebunden. Andere Regionen in Deutschland haben forschungsseitig einen erkennbaren Vorsprung und haben ihre entsprechenden Kompetenzen gebündelt. Drei Beispiele zeigen dies: Das Forschungszentrum Karlsruhe hat ein Verfahren zur dezentralen Synthese von Biokraftstoffen entwickelt. In Kooperation mit einem Wirtschaftsunternehmen wurde bereits eine Pilotanlage in Betrieb genommen.42 In Nordrhein-Westfalen besteht ein Kompetenznetzwerk ›Kraftstoffe der Zukunft‹, dessen Ziel ist es, das Bundesland als führenden Standort für zukunftsfähige Kraftstoffe und Antriebe zu etablieren. Biokraftstoffe stellen einen wesentlichen Arbeitsschwerpunkt des Netzwerks dar. Und die Bundesregierung hat beschlossen, in Leipzig ein Deutsches Biomasse-Forschungszen123


© TU Berlin / Dahl

trum (DBZFZ) zu errichten. Ab 2008 soll dort die Forschung zur energetischen Nutzung land- und forstwirtschaftlicher Rohstoffe vorangetrieben werden.43 Die Länder Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen beabsichtigen ihre Forschungsaktivitäten mit denen des DBFZ zu verknüpfen. Außerdem stellt die unsichere Situation bezüglich der weiteren Förderung und Subventionierung von Biokraftstoffen ein erhebliches Problem für die Investitionssicherheit in der Branche dar. Bei der Biomasse ist die Situation in Berlin strukturell ähnlich wie bei der Windenergie. Einer verhältnismäßig wenig ausgeprägten Forschungslandschaft stehen etliche Engineering-, Planungs- und Projektbüros und die zahlreichen Erzeuger in Brandenburg gegenüber. Die Produktion und Nutzung von Biomasse ist ein wichtiger Wirtschaftsfaktor in Brandenburg, von dem auch die in der Hauptstadt ansässigen Unternehmen profitieren. Die Netzwerkaktivitäten in Brandenburg sollten daher vom Land Berlin unterstützt werden, soweit dies mit vertretbarem Aufwand möglich ist. Insbesondere sollte die länderübergreifende Einbindung der Akteure in die brandenburgischen Netzwerke forciert werden. Bei den vorgelagerten Stufen der Wertschöpfungskette bestehen offensichtlich bereits gute Kontakte zwischen den wissenschaftlichen Einrichtungen der beiden Bundesländer. Wünschenswert wäre es, die regionalen Wertschöpfungsketten im Biogasund Biokraftstoffbereich zu schließen. Dies kann realistischerweise jedoch nicht Hauptziel der zu ergreifenden Maßnahmen sein. Vielmehr sollte in Berlin eine Fokussierung auf diejenigen Themen erfolgen, bei denen ein enger Anschluss

124

Anlage zur Gasgewinnung aus Biomasse am Institut für Energietechnik der TU Berlin


an Technologien besteht, für welche gute regionale Kompetenzen vorhanden sind. Genannt wurden beispielsweise der Einsatz biogener Treibstoffe in Turbomaschinen oder die Koevolution von Motor und Biokraftstoff (insbesondere Kraftstoffe der 2. Generation). Das Thema wurde bereits innerhalb des in Berlin-Brandenburg gut vernetzten Clusters ›Verkehr und Mobiliät‹ aufgegriffen (vgl. Kapitel 5.10). Auch die Abwärmenutzung von biogasbetriebenen BHKW oder deren Netzeinbindung in Kombination mit anderen regenerativen und konventionellen Energien könnten Themen sein, bei denen Chancen für die Entwicklung marktfähiger Technologien liegen.

5.1.4

43 Vgl. BMELV (2007). 44 Stand 31.12.2007. Quelle: verschiedene Statistiken im Online-Angebot des Bundesverbandes WindEnergie e.V. 45 Global Wind Energy Council (2008). 46 Vgl. The European Wind Energy Association (2005). 47 Vgl. Weinhold (2008).

Windkraft

Innovationstrends Die Windkraft hat mit 19.460 installierten Anlagen, einer Leistung von über 2 GW und einem Anteil von 7,2 Prozent am Stromverbrauch die Wasserkraft als bedeutendsten erneuerbaren Energieträger bei der Elektrizitätserzeugung in Deutschland abgelöst. Ende 2007 waren über 82.000 Personen in der Branche beschäftigt.44 Noch ist Deutschland das Land mit der größten installierten Windenergieleistung, es dürfte jedoch bald von den USA überholt werden. Bei der neu installierten Leistung lag Deutschland 2007 hinter den USA, Spanien, China und Indien lediglich auf dem fünften Platz.45 Das Geschäft ist daher von einer zunehmenden Internationalisierung geprägt. Obwohl die Windturbinentechnologie ausgereift ist, sind kontinuierliche Weiterentwicklungen nötig, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Tendenziell nimmt die Anlagengröße stetig zu, was besondere Herausforderungen an Flügelmaterialien und Fertigungstechnologien, den Triebstrang, aber auch an Sensorik, Fernüberwachung sowie Steuerung und Regelung stellt.46 Zu erwarten ist außerdem, dass die Ansprüche an die Netzeigenschaften steigen werden, beispielsweise zur Spannungs- und Blindleistungsregelung. Dafür geeignete leistungselektronische Bauelemente sind technisch verfügbar aber teuer.47 In Deutschland geht der Trend an Land zum Repowering, d.h. zum Ersatz älterer leistungsschwacher Anlagen an guten Windstandorten durch leistungsstarke Anlagen. Offshore-Anlagen wird ein großes Zukunftspotenzial zugestanden. Bei diesen stellen sich erhebliche Herausforderungen bezüglich Gründung, Netzanbindung und Wirtschaftlichkeit. Auch bei kleinen Windturbinen, beispielsweise zur Versorgung netzferner Gebiete, besteht noch Forschungsbedarf. Dies gilt ebenfalls für Druckluftspeicher oder Wasserstoff zur Speicherung von überschüssigem Windstrom bei Starkwindphasen. Wissenschaft Am Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin bestand bis zur Emeritierung ihres Leiters Prof. Robert Gasch eine Arbeitsgruppe Windkraftanlagen. Heute beschränkt sich die Forschung zur Windenergienutzung in Berlin auf 125


Einzelaktivitäten. An dem von Prof. Paul Thamsen geleiteten Fachgebiet für Fluidsystemdynamik der TU Berlin wird die Strömungsbeeinflussung entlang der Rotorblätter von Windenergieanlagen analytisch und numerisch untersucht. Am Fachgebiet Grundbau Bodenmechanik der TU Berlin wird unter Leitung von Prof. Stavros Savidis an der Entwicklung eines Bemessungs- und Überwachungsmodells für Offshore Gründungskonstruktionen gearbeitet. Am Fachgebiet experimentelle Strömungsmechanik der TU Berlin bestehen ebenfalls Kompetenzen. Das Fachgebiet Landschaftsplanung, insbesondere Landschaftspflegerische Begleitplanung und Umweltverträglichkeitsprüfung, war an einigen Projekten zu Offshore-Windkraftnutzung beteiligt. An der FHTW Berlin forscht Prof. Joachim Twele sowohl über technische als auch über wirtschaftliche Aspekte der Windkraft. Zurzeit gibt es außerdem Bestrebungen des Vorsitzenden des Landesverbands Berlin-Brandenburg des Bundesverbands WindEnergie (BWE), Prof. Seied Nasseri, der gleichzeitig Leiter der Fachrichtung Maschinenbau an der FHW Berlin ist, die experimentelle Forschung an Windkraftanlagen in Berlin wieder aufzunehmen. In Rahmen von Vorlesungen und experimentellen Übungen ist die Windkraft an der TU Berlin und an den Fachhochschulen in die Lehre integriert. Das Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung untersucht in einem Verbundprojekt unter Artenschutzaspekten die Auswirkungen von Windkraftanlagen auf Seeadler. Auch an den wissenschaftlichen Einrichtungen in Brandenburg stellt die Windenergie keinen Forschungsschwerpunkt dar. Einzelne Professoren an der FH Brandenburg, der TFH Wildau und der FH Lausitz beschäftigen sich mit dem Thema in Forschung und Lehre. An der BTU Cottbus wurden am Lehrstuhl für Energieverteilung und Hochspannung unter Leitung von Prof. Harald Schwarz unter anderem Projekte zur Blitzschlagsicherheit von Rotorblättern von Windkraftanlagen und zu den Auswirkungen des Ausbaus der Windkraft in Brandenburg bearbeitet. Wirtschaft Berlin ist das einzige deutsche Bundesland ohne Windkraftanlage.48 Auch die Tatsache, dass derzeit in Berlin-Pankow eine 2 MW-Windturbine errichtet wird, ändert nichts daran, dass aufgrund der natürlichen Gegebenheiten die Windkraft für die Energieerzeugung im Stadtstaat Berlin nie eine bedeutende Rolle spielen wird. Ganz anders stellt sich die Situation im Flächenland Brandenburg dar, das mit 3.359 MW installierter Leistung Ende 2007 an zweiter Stelle der Bundesländer hinter Niedersachsen mit 5647 MW steht.49 Aktuelle Beschäftigtenzahlen für die beiden Bundesländer liegen nicht vor. Für das Jahr 2003 nennt eine Studie50 des Bundesverbandes WindEnergie (BWE), der seinen Sitz in Berlin hat und die Interessen der Branche vertritt, rund 300 Arbeitsplätze für Berlin und 1.100 für Brandenburg (Bundesgebiet insgesamt: 48.000). Zusätzlich sind weitere 1.200 Personen in Brandenburg temporär im Fundamente- und Wegebau sowie mit Elektroarbeiten beschäftigt. Hersteller 126


48 Abgesehen von kleinen, nichtkommerziellen Windrädern wie beispielsweise den Schulungsanlagen der Hochschulen. 49 Quelle: Statistik im Online-Angebot des Bundesverbandes WindEnergie e.V. 50 Bundesverband WindEnergie e.V. (2003). 51 Vgl. WR – Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien (2007). 52 IHK Berlin (2007a).

und Zulieferer mit 38 Prozent sowie Ingenieur- und Planungsbüros mit 34 Prozent stellen den mit Abstand größten Anteil an den in der Windkraft beschäftigten Personen in Berlin-Brandenburg. Die Windindustrie konzentriert sich in Deutschland auf die küstennahen Bundesländer. Lediglich zwei Windanlagenhersteller besitzen Produktionsstätten in Brandenburg. Die Repower Systems AG, die sich mehrheitlich im Besitz des indischen Windturbinenbauers Suzlon Energy Ltd. befindet, unterhält in Trampe nordöstlich von Berlin eine Produktions- und Serviceniederlassung. Im Jahr 2007 wurden die Produktionskapazitäten in Trampe verdoppelt, so dass nun wöchentlich sechs Windkraftanlagen der 2-Megawattklasse gefertigt werden können.51 Die Entwicklungszentren des Unternehmens befinden sich in Niedersachsen, Schleswig-Holstein und Hamburg. Die dänische Vestas Wind Systems A / S, der weltweit größte Anbieter von Windkraftanlagen, besitzt in der Lausitz eine Produktionsstätte für Rotorblätter, in der etwa 450 Mitarbeiter beschäftigt sind. Ein wichtiger Zulieferer in Berlin ist die Converteam GmbH, ein führender Lieferant für Frequenzumrichter und Schaltanlagen für Windkraftanlagen. Daneben gibt es einige kleinere Ausrüster wie die Ammonit Messtechnik GmbH, die Windmesstechnik herstellt, oder die GfM Gesellschaft für Maschinendiagnose mbH, die ein Condition-Monitoring System für Windturbinen entwickelt hat. Auch Montage-, Service- und Wartungsfirmen wie die Seilpartner Windkraft GmbH oder die Anlagen Termin Montage Hartmann GmbH sind hier ansässig. Dominiert wird die Unternehmenslandschaft in Berlin von Ingenieurbüros, die zum Teil auch Forschungsdienstleistungen anbieten, hauptsächlich aber in Planung und Projektierung tätig sind. In der genannten Studie des BWE aus dem Jahr 2003 werden 47 Ingenieurbüros in Berlin und Brandenburg genannt, die in der Windkraft tätig sind. Dazu kommen einige weitere Dienstleister wie Rechtsanwälte und Versicherer. Sehr zahlreich vertreten sind in Berlin Beteiligungsgesellschaften. Die IHK Berlin nennt mit Stand Oktober 2007 unter ihren Mitgliedern 106 Unternehmen, die in der Stromerzeugung aus Windkraft tätig sind.52 Dabei handelt es sich nahezu ausschließlich um Beteiligungsgesellschaften. Vattenfall ist zusammen mit E.ON und EWE am Projekt alpha ventus, dem geplanten ersten deutschen Offshore-Windpark, beteiligt. Einer der größten Windenergie-Investoren und Betreiber von Windparks ist die im brandenburgischen Dauerthal ansässige ENERTRAG AG. Profil und Empfehlungen Aufgrund der schmalen wissenschaftlichen Basis und der Tatsache, dass kein Windturbinenbauer in Berlin ansässig ist, ist das industrielle Entwicklungspotenzial in der Stadt bei der Windkraft als gering einzuschätzen. Dazu kommen die zunehmende Internationalisierung und der Trend zu OffshoreWindkraftanlangen, auf Grund derer die Region Berlin als küstenferner Standort benachteiligt ist. Auch innerhalb der Energie Technologie Initiative (ETI) 127


des Landes Brandenburg stellt trotz der starken Stellung Brandenburgs bei der Windkraftnutzung die Windenergie keinen ausgewiesenen Schwerpunkt der Aktivitäten dar. Im GA-Kooperationsnetzwerk Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET) wurde im September 2007 eine Arbeitsgruppe ›Windenergie‹ eingerichtet, die sich im ersten Schritt auf Teilkomponenten von Windkraftanlagen konzentrieren will. Diese Aktivitäten sind zweifellos begrüßenswert und sollten von Seiten des Landes Berlin unterstützt werden, soweit dies mit vertretbarem Aufwand möglich ist. Entscheidend wird sein, die insgesamt geringen Kompetenzen in Berlin und Brandenburg zu bündeln. Zu erwarten ist zwar keinesfalls, dass die Region bei Forschung, Entwicklung und Produktion von Windkraftanlagen zu anderen Regionen wie Niedersachsen aufschließen kann. Ganz im Gegenteil: Es ist sogar zu befürchten, dass die Windindustrie insgesamt aus Deutschland in Länder mit höherer Dynamik und größeren Ausbaukapazitäten abwandern wird. Dennoch gibt es Themen, die für die Region zukunftsträchtig sein könnten. Dazu gehören die Netzintegration der Windkraft, bei der in Berlin wie in Brandenburg Expertise in Wissenschaft und Wirtschaft vorhanden ist, die Kombination der Windkraft mit anderen regenerativen Energieformen, und schließlich der gesamte Dienstleistungsbereich für Windkraftanlagen samt der dafür erforderlichen technischen Einrichtungen.

5.1.5

Geothermie

Bei der Nutzung von Erdwärme zur Energiegewinnung unterscheidet man zwischen oberflächennaher und tiefer Geothermie. Oberflächennahe Wärmesonden, die bis in eine maximale Tiefe von etwa 200 m verlegt werden, dienen typischerweise als Wärmequellen für Ein- und Mehrfamilienhäuser. Auch der Betrieb als Kältepumpe zur Klimatisierung ist möglich. Die Technologie ist seit längerem am Markt verfügbar, auch in Kombination mit speziellen Tarifmodellen zur Abfederung von Lastspitzen. In der Region Berlin-Brandenburg sind etliche Handwerker, Planer und Bohrfirmen53 ansässig, die allerdings keine oder nur sehr geringe Forschung betreiben. Hersteller von Wärmepumpentechnik in der Region sind nicht bekannt. Wesentliche Forschung findet ebenfalls nicht statt, die FH Brandenburg verfügt zumindest über eine Demonstrationsanlage. Der Bundesverband WärmePumpe (BWP) e.V., in dem Handwerker, Planer, Architekten, die Heizungsindustrie und Energieversorger, die im Bereich der Wärmepumpen tätig sind, vertreten sind, hat seinen Sitz in Berlin. Das GFZ Potsdam ist eine der führenden Forschungseinrichtungen in Deutschland zur Nutzung tiefer Erdwärme. Das GFZ betreibt in Groß Schönebeck ein Geothermielabor. Aus der Bohrung wird heißes Wasser nach dem Hot-DryRock-Verfahren gewonnen. Ziel ist, die hydrothermale Stromgewinnung mittels eines geothermischen Kraftwerks aus einer Niedrigenthalpie-Lagerstätte 128


zu demonstrieren. Das GFZ begleitet außerdem die Inbetriebnahme des ersten deutschen Geothermiekraftwerks in Neustadt-Glewe wissenschaftlich. Das Kraftwerk, an dem über ein Tochterunternehmen auch Vattenfall beteiligt ist, wird in Kraft-Wärme-Kopplung auf Basis eines Organic-Rankine-Cycle-Prozesses betrieben. Ein anderer möglicher Prozess für Geothermiekraftwerke mit relativ niedrigen Wassertemperaturen ab etwa 100°C ist der Kalina-Kreisprozess. Am Fachgebiet Entsorgungs- und Rohstofftechnik der TU Berlin, der von Prof. Helmut Wolff geleitet wird, wurde in einem Verbundprojekt ein anderes Konzept als am GFZ verfolgt, bei dem ein untertägig geschlossener geothermischer Wärmetauscher zum Einsatz kommt. Das Fachgebiet ›Maschinen- und Energieanlagentechnik‹ der TU Berlin, dessen Leiter Prof. Felix Ziegler ist, hat außerdem Erfahrung bei der Nutzung von geothermaler Niedertemperaturwärme zu Kühlzwecken und zur Stromerzeugung sowie bei Aquiferspeichern. In Deutschland steht die Stromerzeugung aus Erdwärme erst am Anfang. Technische Probleme, Bohrungsrisiken und hohe Investitionskosten sind die Haupthindernisse. Einfacher gestaltet sich die Nutzung von HochenthalpieLagerstätten vulkanischen Ursprungs wie in Island. Trotzdem wird der geothermischen Strom- und Wärmeerzeugung auch in Deutschland ein hohes Zukunftspotenzial zugestanden. Derzeit werden in Landau in der Pfalz und in Unterhaching zwei weitere Geothermiekraftwerke errichtet. Zur Geothermie wurden für die vorliegende Studie keine Interviews geführt. Der Vernetzungsgrad des GFZ mit anderen wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen scheint auf Projektebene gut zu sein, wie sich aus Recherchen ergab. Kontakte des GFZ zum Fachgebiet Entsorgungs- und Rohstofftechnik und anderen Fachgebieten der TU Berlin bestehen ebenfalls. Welche wirtschaftlichen Chancen sich für die Hauptstadtregion bei der Erschließung der Geothermie ergeben kann nicht beurteilt werden. Bedarf zur Erhöhung des Vernetzungsgrades oder zur Initiierung von Kooperationsprojekten scheint derzeit nicht zu bestehen.

5.1.6

53 Einen Überblick über diese Unternehmen findet sich auf der Homepage des Bundesverband WärmePumpe (BWP) e.V.: www.waermepumpe-bwp.de. Außerdem sind dem Autor folgende weitere Unternehmen aus der Branche bekannt: in Berlin die Stüber GmbH und die LTS – Umwelttechnik, in Wildau die AETNA Energiesysteme GmbH. 54 Vgl. World Energy Council (2007).

Wasserkraft

Weltweit gesehen ist die Wasserkraft die erneuerbare Energiequelle, die den mit Abstand größten Beitrag zur Stromerzeugung liefert. Etwa 87 Prozent der elektrischen Energie aus erneuerbaren Energiequellen wird durch Wasserkraftwerke bereitgestellt,54 im großtechnischen Maßstab nahezu ausschließlich durch Speicher-, oder Pumpspeicherkraftwerke. Wasserkraft ist sowohl grundlast- als auch spitzenlastfähig. In Deutschland hat allerdings die Windenergienutzung der Wasserkraft unter den regenerativen Energien bei der Stromerzeugung den Rang abgelaufen. Die heutigen Wasserkraftwerke sind sehr effizient und technologisch ausgereift, die Nutzungspotenziale in Deutschland weitgehend erschlossen. Noch großer Forschungsbedarf besteht bei der Nutzung der Meeresenergie, sei es in der Form von Gezeiten-, Wellen- oder Meeresströmungskraftwerken. Techno129


logische Forschung zur Nutzung der Wasserkraft finden derzeit in der Region nur an der TFH Berlin statt. Am Labor für konventionelle und erneuerbare Energien unter Leitung von Prof. Theo Bracke wurde aus Eigenmitteln der Fachhochschule ein Wellenkanal und ein Wellenkraftwerk aufgebaut, das nach dem Prinzip der oszillierenden Wassersäule arbeitet (engl. oscillating water column, OWC). Dabei wird in einer pneumatischen Kammer durch die Wellenbewegung Luft komprimiert und entspannt. Die ein- und ausströmende Luft dient zum Antrieb einer Windturbine. Die Gleichlaufturbine des Kraftwerkes und Messgeräte zur Erfassung des Wellenverlaufs sind Eigenentwicklungen des Labors an der TFH. Die ökonomisch ausbeutbaren Ressourcen der Wellenenergie werden vom World Energy Council auf 2.000 TWh / Jahr geschätzt. Im Moment ist allerdings erst ein einziges kommerzielles Wellenkraftwerk von Voith Siemens Hydro Power Power Generation GmbH & Co. KG (Heidenheim) auf OWC-Basis an der Küste der schottischen Insel Islay in Betrieb. Der küstenferne Standort, die Tatsache, dass kein Unternehmen, das sich bei der Wellenenergienutzung engagiert, in der Region Berlin-Brandenburg ansässig ist, sowie die insgesamt ungewissen Zukunftsaussichten der Technologie lassen nicht erwarten, dass diese Technologie in wirtschaftlicher Hinsicht für die Region an Bedeutung gewinnen wird.

5.2

Brennstoffzellen und Wasserstoff

Innovationstrends Wasserstoff ist keine Energiequelle, sondern lediglich ein Energieträger. Technisch wird er heute überwiegend durch die Elektrolyse von Wasser und die Reformierung von fossilen Kohlenwasserstoffen hergestellt. Der größte Teil des in Deutschland produzierten Wasserstoffs entsteht als Nebenprodukt in der chemischen Industrie. Andere Technologien wie die direkte Spaltung von Wasser durch Sonnenlicht, die Vergasung von Biomasse oder die Herstellung mittels biologischer Prozesse befinden sich erst im Entwicklungsstadium. Wasserstoff als Energieträger leistet daher im Moment nur bedingt einen Beitrag zum Klimaschutz. Die Erzeugung mittels Strom aus regenerativen Energiequellen ist zwar klimaneutral, konkurriert jedoch mit der direkten Nutzung der Elektrizität. Als Speicher für Überkapazitäten, beispielsweise bei Windkraftanlagen, ist Wasserstoff eine mögliche Option. Wesentlicher Vorteil des Wasserstoffs ist die Tatsache, dass bei der Nutzung der in ihm gespeicherten Energie im besten Fall lediglich Wasser als Abfallprodukt entsteht. Neben der direkten motorischen Verbrennung des Wasserstoffs kommen Brennstoffzellen in Frage. In diesen wird chemische Energie direkt – ohne Zwischenschaltung einer Wärmekraftmaschine – in elektrische Energie umgewandelt. Deshalb sind hohe elektrische Wirkungsgrade möglich. Geringe Emissionen und ein gutes Teillastverhalten sind weitere Gründe, weshalb Brenn130


stoffzellen ein hohes Zukunftspotenzial bescheinigt wird. Dieses Potenzial ist aufgrund technischer Hürden und fehlender Wirtschaftlichkeit bei Weitem nicht ausgeschöpft. Auf dem Markt und in der Entwicklung befindet sich eine Reihe von Brennstoffzellentypen für unterschiedliche Einsatzgebiete. Dabei ist die Funktionsweise aller Brennstoffzellen prinzipiell identisch: Eine gasdichte und ionenleitende Schicht (Elektrolyt) trennt den Brennstoff (oft Wasserstoff) vom Oxidationsmittel (meist Sauerstoff). Die Ionen entstehen bei der Mehrzahl der Brennstoffzellentypen durch katalytische Oxidation des Brennstoffes und diffundieren durch die Trennschicht. Das resultierende Spannungsgefälle kann an den Elektroden abgegriffen werden. Typischerweise werden mehrere Brennstoffzellen zu so genannten Stacks hintereinander geschaltet, um die Spannung und die Nutzlast zu erhöhen. Die verschiedenen Brennstoffzellensysteme unterscheiden sich vor allem durch die Art des verwendeten Elektrolyten und den Temperaturbereich, in dem sie betrieben werden. Bei den Einsatzgebieten von Brennstoffzellen unterscheidet man zwischen portablen (Handy, Laptop), mobilen (PKW, LKW, Bahn, U-Boote und Schiffe) und stationären (BHKW) Anwendungen.

55 Eine einführende Darstellung findet sich beispielsweise bei Zahoransky (2007).

Zur Technologie existiert umfangreiche Literatur,55 weshalb hier lediglich auf die für Berlin relevanten Brennstoffzellentypen eingegangen wird. ■ Am weitesten verbreitet sind Brennstoffzellen, die als Elektrolyt eine protonenleitfähige Polymermembran (Proton Exchange Membrane, PEM) verwenden. Dieser Typ wird im Niedertemperaturbereich betrieben (ab 60 °C bis maximal etwa 200 °C) und kann ausschließlich Wasserstoff verarbeiten. Deshalb muss bei Verwendung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs eine vorgeschaltete Reformierung erfolgen. PEM-Brennstoffzellen eignen sich für schnelle Lastwechsel. Der elektrische Leistungsbereich erstreckt sich von wenigen Watt in portablen Anwendungen bis zu etwa 250 kW für mobile Anwendungen (Hauptaggregate und Hilfsaggregate) und Blockheizkraftwerke. ■ Für portable Anwendungen sind Brennstoffzellen, die Alkohole (Methanol oder Ethanol) ohne Reformierung direkt nutzen, am aussichtsreichsten. Es handelt sich um modifizierte PEM-Systeme, die im Niedertemperaturbereich um 100 °C betrieben werden. Vorteile gegenüber Batterien sind die höhere Energiedichte und die gute Verfügbarkeit des Brennstoffs sowie kurze Aufladezeiten. Ein Hauptproblem bei diesen Zelltypen ist der Brennstoff-Durchtritt durch die Membran, welcher die Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. ■ Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC) verwenden als Elektrolyt eine Karbonatschmelze und werden bei etwa 650°C betrieben. Vorteile der MCFC sind die Möglichkeit der gleichzeitigen Erzeugung von Prozessdampf, ihr hoher Gesamtwirkungsgrad und geringe Anforderungen an die Reformierung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen. Das 131


© CEP Berlin

Haupteinsatzgebiet der MCFC wird im stationären Bereich, in Blockheizkraftwerken und Industrieanlagen gesehen. Zur Verbesserung der Systeme sind Materialien erforderlich, die eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber der Karbonatschmelze bei gleichzeitig geringeren Kosten aufweisen. Generell wird Brennstoffzellen ein enormes Potenzial zugesprochen. Wettbewerbsfähig sind sie jedoch erst in Nischen- oder Spezialanwendungen, beispielsweise im militärischen Bereich, in der Raumfahrt oder im Freizeitmarkt. Der Marktdurchbruch von Brennstoffzellen wurde wiederholt vorhergesagt, ist auf breiter Basis allerdings bislang nicht erfolgt. Fortschritte müssen bei der Wirtschaftlichkeit, der Lebensdauer, der Leistungsfähigkeit, der Zuverlässigkeit der Systemkomponenten und beim Betriebsverhalten (z. B. bei Kaltstarts) gemacht werden.56 Daher sind weitere Verbesserungen bei der Zell- und Stacktechnik und bei der Entwicklung effizienter und kostengünstiger Katalysatoren erforderlich. Auch die Brenngasaufbereitung (z. B. Biogas) ist ein aktuelles Forschungsthema. Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, und um alternative Anwendungsbereiche beispielsweise für Mikrobrennstoffzellen zu erschließen, müssen außerdem Produktionsverfahren optimiert oder völlig neu entwickelt werden. Bei Brennstoffzellen, die mit Erdgas oder Alkohol betrieben werden, ist die Brennstoffbereitstellung vergleichsweise unproblematisch. Anders stellt sich die Situation im Falle von Wasserstoff dar. Ganz abgesehen von der Frage der Herstellung erfordert der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft Umstellungen der 132

Wasserstoff-Tankstelle von TOTAL in Berlin-Spandau


technischen Infrastruktur. Auch bei der Verteilung und Speicherung von Wasserstoff besteht daher erheblicher Forschungsbedarf.

56 Zu Forschungsbedarf und Innovationstrends bei Brennstoffzellen und Wasserstofftechnologien vgl. genauer: Europäische Kommission, Generaldirektion Forschung (2003); BMWi (2005); Strategierat Wasserstoff Brennstoffzelle (2007). 57 Homepage: www.pro-zell.de.

Wissenschaft In Berlin findet in verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen Forschung zu Brennstoffzellen oder Wasserstofftechnologien statt. Schwerpunkte liegen dabei auf PEM-Brennstoffzellen und bei der chemischen Wasserstoffspeicherung und -freisetzung. Daneben gibt es einige weitere Aktivitäten. An der TU Berlin konzentriert sich die Wasserstoff- und Brennstoffzellenforschung auf das Institut für Chemie. Die drei Fachgebiete Technische Chemie / Mehrphasen-Reaktionstechnik (Prof. Reinhard Schomäcker), Anorganische Chemie / Festkörperchemie (Prof. Martin Lerch) und Analytische Chemie (Prof. Thorsten Ressler) waren zusammen mit der Abteilung Anorganische Chemie des FHI (Prof. Robert Schlögl) an einem DFG-Projekt zur Dampfreformierung von Methanol beteiligt. Als Speichermedium wird auch Ammoniak untersucht. Das Institut hat den Bereich Ende des Jahres 2007 bei der Wiederbesetzung des Fachgebietes Technische Chemie personell gestärkt. Der Forschungsschwerpunkt des neuen Fachgebietsleiters, Prof. Peter Strasser, sind PEM-Brennstoffzellen. Außerdem werden an der TU Berlin im Fachgebiet Energiesysteme unter Leitung von Prof. Georg Erdmann ökonomische Fragestellungen der Wasserstoffwirtschaft und des Brennstoffzelleneinsatzes in mobilen und stationären Anwendungen untersucht (z. B. im Rahmen des CEP-Projekts). Am Max-Volmer-Laboratorium der TU Berlin werden in der Arbeitsgruppe von Prof. Peter Hildebrandt zusammen mit anderen Forschergruppen grundlegende Aspekte von Photosynthesezellen erforscht. Auch am Institut für Biologie der HU Berlin werden in einer Arbeitsgruppe unter Leitung von Frau Prof. Bärbel Friedrich Möglichkeiten der biologischen Wasserstoff-Gewinnung nach dem Vorbild der bakteriellen Photosynthese sowie biologische Brennstoffzellen erforscht. Beide Institute sind Mitglieder im Sonderforschungsbereich 498 ›Protein-Kofaktor-Wechselwirkungen in biologischen Prozessen‹ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Der Sonderforschungsbereich ist an der FU Berlin angesiedelt, von deren Seite das Institut für Experimentalphysik (Professor Dietmar Stehlik) und das Institut für Chemie (Professor Wolfram Saenger, Prof. Ernst-Walter Knapp) beteiligt sind. An der FHTW Berlin und der TFH Berlin sind Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in die Lehre integriert. Am Fraunhofer IZM werden in der Abteilung High Density Interconnect & Wafer Level Packaging in der Arbeitsgruppe um Dr. Robert Hahn Mikrobrennstoffzellen entwickelt. Das IZM ist Mitglied des Fraunhofer-Teams DirektEthanol-Brennstoffzellen, in dem die entsprechenden Forschungskapazitäten der Fraunhofer-Gesellschaft gebündelt sind. Das IZM arbeitet zusammen mit Industriepartnern im Rahmen des Verbundprojektes ProZell57 an der Entwicklung einer geschlossenen Fertigungs- und Produktionskette für die Herstellung von planaren Mikrobrennstoffzellen. Außerdem ist das IZM am BMBF-geför133


derten Verbundprojekt PemGen58 beteiligt, das die Entwicklung einer PEMMikrobrennstoffzelle mit einem Wasserstoffmikrogenerator zum Ziel hat. Am WIAS wird ein vom BMBF gefördertes Projekt zur Modellierung, experimentellen Untersuchung und Simulation für Direkt-Methanol-Mikrobrennstoffzellen (PEM-FC) koordiniert. Das IZM ist ebenfalls Partner in diesem Verbundprojekt, an dem weitere acht deutsche Forschungseinrichtungen beteiligt sind.59 Am HMI werden in der Abteilung Solare Energetik unter Leitung von Prof. Helmut Tributsch Platin-freie Katalysatoren für PEM-Brennstoffzellen entwickelt. Mitarbeiter der von Prof. John Banhart geleiteten Abteilung Werkstoffe untersuchen gemeinsam mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Ulm den Wasserfluss in Brennstoffzellen mit Hilfe von Neutronen und Synchrotronstrahlung. In der Abteilung Anorganische Chemie des FHI unter Leitung von Prof. Robert Schlögl und in der von Prof. Markus Antonietti geleiteten Abteilung Kolloidchemie des MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam wurde gemeinsam mit drei weiteren Max-Planck-Instituten an der Entwicklung von Katalysatoren für die Dampfreformierung von Methanol gearbeitet. Die Abteilung von Prof. Antonietti beschäftigt sich außerdem mit nanostrukturierten Membranen für Brennstoffzellen. In der Gruppe von Prof. Schlögl wird über die naturwissenschaftliche Forschung hinaus unter dem Dach des EnerChem-Forschungsverbunds an einer Road-map zur Markeinführung von Brennstoffzellen und an der Erstellung eines Überblicks über nationale und internationale Kooperationen und Netzwerke gearbeitet. In der Abteilung ›Theorie‹ unter Leitung von Prof. Matthias Scheffler werden in der Arbeitsgruppe ›Electrochemistry and fuel-cells‹ die Eigenschaften von PEM-Elektrolyten und die katalytischen Eigenschaften von Platinpartikeln theoretisch erforscht. Wie oben bereits erwähnt, unterhält das FHI auch Kooperationen mit dem Institut für Chemie der TU Berlin. Die Fachgruppe ›Gase, Gasanlagen‹ der von Dr. Thomas Schendler geleiteten Abteilung ›Chemische Sicherheitstechnik‹ der BAM hat verschiedene Untersuchungen zur Sicherheitstechnik des Wasserstoffantriebs durchgeführt. In Brandenburg gibt es keine wissenschaftliche Einrichtung, die einen ausgewiesenen Forschungsschwerpunkt auf dem Gebiet der Brennstoffzellen hat. Die Aktivitäten des MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung wurden bereits erwähnt. Das ATB forscht zum Biogaseinsatz in Brennstoffzellen. An der BTU Cottbus und der FH Brandenburg bestehen Kompetenzen zur Anwendung von Brennstoffzellen in Energieversorgungssystemen. Wirtschaft Mehrere Unternehmen in Berlin besitzen Kompetenzen bei Brennstoffzellen. Die S & R Schalt- und Regeltechnik GmbH beschäftigt sich seit 1996 mit der Entwicklung von Brennstoffzellensystemen für stationäre Anwendungen. 134


58 Vgl. www.mikrobrennstoffzellenzukunft.de / hauptnavigation-1 / einfuhrung / projekte / pemgen / . 59 Homepage: www.wias-berlin.de / projects / mikrodmfc. 60 Homepage: www.ziluzell.de.

Aktueller Entwicklungsstand ist ein Brennstoffzellen-Mini-BHKW mit einer elektrischen Leistung von 1-5 kW und einer thermischen Leistung von 2-10 kW. Es handelt sich um eine PEM-Brennstoffzelle mit einem vorgeschalteten Erdgas- oder Heizöl-Dampfreformer. Vorgängermodelle wurden in mehreren Feldtests erprobt. S & R arbeitet bei der Entwicklung überregional mit verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen mit Schwerpunkt in Sachsen zusammen. Ein weiteres Geschäftsfeld ist die Gebäudeautomation. Die Brennstoffzellenaktivitäten wurden zu Beginn des Jahres 2008 in eine eigene Gesellschaft, die inhouse engineering GmbH, ausgelagert. Die Heliocentris Fuel Cells AG geht auf eine Ausgründung aus dem HMI Mitte der 1990er Jahre zurück. Über 30 Mitarbeiter entwickeln und fertigen heute am Standort Berlin Adlershof Lehr- und FuE-Systeme zur Brennstoffzellentechnologie für Ausbildungseinrichtungen, Universitäten, Forschungsinstitute und Unternehmen. In diesem Segment ist Heliocentris mit über 50 belieferten Ländern einer der weltweiten Marktführer. Eine weitere Niederlassung befindet sich in Vancouver (Kanada). Im Jahre 2007 hat das Unternehmen sein Geschäftsfeld erweitert und bietet nunmehr, basierend auf umfangreichen Partnerschaften mit anderen Brennstoffzellenunternehmen, Systemintegrationsleistungen für industrielle Kunden an. Beispielsweise liefert Heliocentris ein Brennstoffzellensystem mit einer Leistung von 32 kW für einen Hybrid-Bus, der in einem Pilotprojekt in Mecklenburg-Vorpommern eingesetzt werden wird. Das Unternehmen unterhält vor allem im Rahmen von Diplomarbeiten Kontakte zur FHTW Berlin und zur TFH Berlin. Die Staxon Consulting GbR wurde von zwei ehemaligen Mitarbeitern des Fritz-Haber-Instituts gegründet. Die Kernkompetenz des Unternehmens liegt bei PEM-Brennstoffzellen und deren Fertigungstechnologien. Die Firma betreibt Produktentwicklung bis zur Prototypenreife. Das Konzept der in Vergusstechnik produzierten PEM-Brennstoffzellen und Stacks im Leistungsbereich 25 W – 10 kW erlaubt eine kompakte Bauweise und einen hohen Automatisierungsgrad des Montageprozesses. In Berlin werden nach erfolgreichem Abschluss der Prototypenphase keine Brennstoffzellen mehr hergestellt, da für die Serienfertigung eine Kooperation mit der Schunk GmbH in Hessen eingegangen wurde. Beratungsleistungen im Brennstoffzellenbereich werden auch weiterhin von Staxon Consulting GbR angeboten. Die Pronova Analysentechnik GmbH und Co. KG ist Spezialist für Gasanalysentechnik, hat aber auch Erfahrung bei der Systemintegration von Brennstoffzellen. Für einen Hybridbus wurde von der Firma eine Brennstoffzelle angefertigt. Außerdem hat sie die Druckgasbetankung der Wasserstoff-Tankstelle der TOTAL Deutschland GmbH in Berlin-Spandau entwickelt. Basis ist die Herstellung von Wasserstoff durch Wasserelektrolyse mit anschließender Verdichtung auf den notwendigen Fülldruck. Die Ammonit Messtechnik GmbH ist am BMBF-geförderten Verbundprojekt ZiLuZell60 beteiligt, das die Entwicklung einer mit Zink betriebenen Mikrobrennstoffzelle zum Ziel hat. 135


Die BORSIG Process Heat Exchanger GmbH ist Partner in einem Verbundvorhaben zum Einsatz von Grubengas mit niedrigen Methangehalten in Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Sie ist an der Entwicklung einer Demonstrationsanlage zur Grubengaskonditionierung und von Anlagenkonzepten für großtechnische Anwendungen beteiligt. Die Enertrag AG, die über 300 Windkraftanlagen betreibt, untersucht im Rahmen des brandenburgischen GA-Netzwerks ›Mineralölwirtschaft / Biokraftstoffe‹ die Erzeugung von Wasserstoff aus überschüssigem Windstrom.61 Demonstrationsprojekte Die Energieversorger Bewag und VEAG (heute Vattenfall) haben mit den Partnern Hamburgische Electricitäts-Werke (heute Vattenfall), E.ON AG und EDF (Frankreich) im Heizwerk Treptow Berlin eine PEM-Brennstoffzelle in der Leistungsklasse von 250 kW mit Erdgas betrieben. Die Brennstoffzelle für das Versuchsprojekt, das der Gewinnung von Betriebserfahrung diente, wurde von den Firmen Alstom und Ballard geliefert. In 36 Monaten Betriebszeit zeigte sich, dass bis zur Markteinführung noch Entwicklungsbedarf besteht. Ebenfalls am Standort des Heizwerks Treptow wurde von 2004 bis 2007 in einem Versuchsprojekt das Betriebsverhalten einer MCFC-Brennstoffzelle des Unternehmens MTU CFC getestet. Die mit Methanol oder Erdgas betriebene Anlage erzeugte bis zu 220 kW Strom und 130 kW Wärme.62 Das Projekt, an dem auch die E.ON AG beteiligt war, wurde mit Mitteln des BMWi gefördert und wissenschaftlich von der TU Berlin begleitet. Die Anlage wurde im Frühjahr 2007 auf Grund von Alterungserscheinungen des Stacks stillgelegt. Ab Mitte 2008 soll der Betrieb der Anlage mit einem neuen Stack wieder aufgenommen werden. In mehreren Ein- und Mehrfamilienhäusern sowie öffentlichen Gebäuden in Berlin und Brandenburg, beispielsweise in der Landesvertretung NordrheinWestfalen, wurden außerdem Brennstoffzellen-BHKW unterschiedlicher Hersteller erprobt.63 Die Unternehmen Aral, BMW, Berliner Verkehrsbetriebe (BVG), Daimler, Ford, GM / Opel, StatoilHydro, Linde, TOTAL, Vattenfall Europe und Volkswagen sind an der Clean Energy Partnership (CEP) beteiligt. Erklärtes Ziel dieses in Europa einmaligen Demonstrationsprojekts ist es, Alltagstauglichkeit und Systemfähigkeit von Wasserstoff als Energieträger im Verkehr zu erproben und technologisch zu erschließen. Dazu gehören der Einsatz dieses Energieträgers in 17 Pkw mit Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen, der Aufbau der erforderlichen Infrastruktur für die dezentrale Erzeugung von Wasserstoff sowie seine Verteilung, Lagerung und Bereitstellung. Die erste Wasserstofftankstelle wurde von Aral im Rahmen der CEP errichtet, eine weitere wird von TOTAL betrieben. Beide Tankstellen liefern flüssigen Wasserstoff, der angeliefert wird, und gasförmigen Wasserstoff, der vor Ort mittel Elektrolyse oder Dampfreformierung erzeugt wird. Überschüssiger Wasserstoff wird in stationären Brennstoffzellen, die von Vattenfall und TOTAL installiert wurden, verwertet. Die erste Phase des Projekts lief bis Ende 2007. Im Jahr 2008 wird im Rahmen des ›Nationalen Entwicklungsplans 136


zum Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie‹ die zweite Phase der CEP anlaufen. An dieser beteiligt sich Aral nicht mehr und stellt daher den Betrieb der Wasserstofftankstelle ein. Dafür treten der Mineralölkonzern Shell und die Hamburger Hochbahn als Partner in das Projekt ein. Im EU-Projekt HyFLEET:CUTE wird der Einsatz von mit Wasserstoff betriebenen Bussen im öffentlichen Nahverkehr getestet. Die TOTAL-Tankstelle in Berlin-Spandau ist Teil dieses weltweiten Versuchsprojekts, für das in Berlin 14 Wasserstoff-betriebene Busse von MAN mit Verbrennungsmotoren und ein Wasserstoff-Hybridbus mit Brennstoffzelle unterwegs sind. In anderen am Projekt beteiligten Städten werden Busse von Daimler mit Brennstoffzellen eingesetzt. Von den Berliner Unternehmen sind Vattenfall, die Berliner Verkehrsbetriebe (BVG) und die MVV Consulting GmbH beteiligt.64 Die MVV Consulting, eine hundertprozentige Tochter der MVV Energie Gruppe, nimmt im Projekt eine koordinierende Rolle wahr. Die Busse werden an der TOTAL-Tankstelle in Berlin-Spandau betankt, wo sich das Wasserstoffkompetenzzentrum der BVG befindet. Die technologische Forschung der an beiden Demonstrationsprojekten beteiligten Unternehmen findet nicht in Berlin statt, das Projekt wird aber von der TU Berlin wissenschaftlich begleitet. Netzwerke und Verbände Derzeit gibt es kein institutionelles Kooperations-Netzwerk für Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologie mit regionalem Fokus auf Berlin-Brandenburg. Eine Koordinierungsstelle für Wasserstoff in Berlin wurde jedoch mittlerweile zu Anfang des Jahres 2008 eingerichtet.65 Die Interviewpartner waren schon aufgrund der Überschaubarkeit der Szene gut informiert über die Aktivitäten der anderen Akteure in der Region. 61 Vgl. Ministerium für Wirtschaft Brandenburg (2008). 62 Weitere Informationen zu den Brennstoffzellenprojekten von Vattenfall finden sich unter http: / / www. innovation-brennstoffzelle.de / . 63 Genaueres zu diesen Pilotprojekten findet sich im Internetauftritt der Initiative Brennstoffzelle: www.initiative-brennstoffzelle.de. 64 Mehr Informationen zum Projekt finden sich unter www.global-hydrogen-busplatform.com. Vgl. auch Eberwein / Erdmann / Niemeyer (2008). 65 Homepage: www.element-1.org. 66 Homepage: www.h2gate.com.

Einige überregionale Verbände und Netzwerkorganisationen haben ihren Sitz in Berlin: ■ Der Deutsche Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband e.V. (DWV) vertritt die Interessen von 76 Firmen und 212 persönlichen Mitgliedern der Branche in Deutschland. ■ Die Fördergesellschaft Erneuerbare Energien e.V. (FEE) unterhält eine bundesweite Arbeitsgruppe ›Biogene Gase – Brennstoffzellen‹ und eine Arbeitsund Forschungsgemeinschaft ›Brennstoffzellen, Brenngase und –flüssigkeiten‹ Ostdeutschland mit Beteiligung von Forschungseinrichtungen und kleinen und mittelständischen Unternehmen. ■ H2gate, eine privatwirtschaftlich organisierte Plattform und Forum zur Kommunikation über erneuerbare Energien sowie Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologien, veranstaltet seit nunmehr vier Jahren in Hamburg einen Wasserstoff- und Brennstoffzellenstammtisch, der zum Informationsaustausch zwischen den Teilnehmern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik dient.66 Im Februar 2008 fand eine Veranstaltung dieses Formats zum ersten Mal in Berlin statt. 137


■ Der Projektträger VDI / VDE Innovation + Technik GmbH unterhält ein vom BMBF gefördertes Informationsserviceportal für Mikrobrennstoffzellen67 und koordiniert von der Hauptstadt aus eine Reihe von Forschungsprojekten. ■ Die Initiative Brennstoffzelle (IBZ) ist ein Zusammenschluss von elf Unternehmen mit dem Ziel, die Markteinführung von Brennstoffzellen auf Erdgasbasis zur dezentralen Strom- und Wärmeversorgung voranzutreiben. Als einziges originär Berliner Unternehmen ist die Deutsche Energieagentur Mitglied in diesem Verbund. Die Unternehmen MVV Energie, Vaillant und Viessmann unterhalten zwar Niederlassungen in Berlin, steuern ihre Aktivitäten in der IBZ aber nicht von der Hauptstadt aus. Profil und Empfehlungen Berlin ist derzeit kein Schwerpunkt der Wasserstoff- und Brennstoffzellenforschung in Deutschland. Die Wissenschaft in anderen Regionen wie Stuttgart (DLR, ZSW), Freiburg (ISE) oder Jülich (FZJ) ist deutlich sichtbarer. Zwar findet an verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen in Berlin sowohl grundlagenals auch anwendungsorientierte Forschung statt, eine gemeinsame Ausrichtung der Aktivitäten ist jedoch nicht vorhanden. Die Bündelung der Kräfte und die Konzentration auf ein gemeinsames Thema würden zweifellos die Konkurrenzfähigkeit des Standorts stärken. Auch die Unternehmenslandschaft ist relativ inhomogen. Keiner der großen Brennstoffzellenhersteller hat seinen Sitz in der Region. Ein gewisser Schwerpunkt lässt sich in Berlin zwar bei den PEM-Brennstoffzellen ausmachen, die wenigen Unternehmen zielen aber auf unterschiedliche Marktsegmente. Daher ist das Synergiepotenzial als gering einzuschätzen. Der Nutzen eines rein regionalen Netzwerks wurde von den Interviewten bezweifelt, da für die Umsetzung von Verbundprojekten Kompetenzen erforderlich sind, die nur außerhalb der Region vorhanden sind. In anderen Regionen Deutschlands ist demgegenüber die Vernetzung zwischen Wirtschaft und Wissenschaft und die gemeinsame strategische Ausrichtung der Aktivitäten weiter fortgeschritten. Beispiele sind die Landesinitiative Brennstoffzelle in Niedersachen, in der rund 23 Unternehmen und wissenschaftliche Einrichtungen vertreten sind, das Kompetenz-Netzwerk Brennstoffzelle und Wasserstoff in Nordrhein-Westfalen mit etwa 300 Mitgliedern, das Kompetenz-Netzwerk Brennstoffzellen-Initiative (BZI) in Baden-Württemberg mit rund 50 Mitgliedern, die Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Initiative Hessen mit knapp 40 Mitgliedern und die Landesinitiative Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologie in Hamburg mit über 40 Mitgliedern. Internationale Konkurrenz besteht vor allem in Japan und den USA, die massiv in die Brennstoffzellenforschung investieren. Als großer Pluspunkt für Berlin wurden von den Befragten die Demonstrationsprojekte Clean Energy Partnership und HyFLEET:CUTE bewertet. Diese verleihen Berlin eine in Europa herausragende Position. Kritisiert wurde jedoch der geringe Nutzen, den Berlin aus diesen Projekten zieht. Als Grund wurde 138


unter anderem die mangelhafte Unterstützung durch Teile der Berliner Verwaltung genannt. Derzeit engagiert sich vor allem die Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen für das CEP-Projekt, eine einheitliche Linie existiert jedoch nicht. Auch von der politischen Leitungsebene sollte nach Ansicht der Experten die Unterstützung optimaler signalisiert werden, um Position und Öffentlichkeitswirksamkeit Berlins im Bereich der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien zu verbessern. Als positives Beispiel wurde Hamburg genannt, das seine Aktivitäten intern abgestimmt und sich durch die Gründung der so genannten ›Landesinitiative Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologie‹ auf dem Gebiet etabliert hat. In Berlin gibt es nach Kenntnis des Autors nicht einmal einen Webauftritt, mittels dessen man sich einen Überblick über Projekte und Akteure in der Region verschaffen könnte. Die Bundesregierung hat ein Nationales Wasserstoff- und BrennstoffzellenInnovationsprogramm aufgelegt, in dessen Rahmen 100 Mio. Euro Fördergelder über zehn Jahre bis 2015 zur Verfügung gestellt werden.68 Brennstoffzellenforschung stellt gleichzeitig einen Schwerpunkt im Themenbereich ›Energie‹ im 7. Forschungsrahmenprogramm der EU dar. Berlin sollte den Hauptstadtbonus nutzen, um einen Anteil dieser Fördermittel in die Region zu holen. Demonstrationsprojekte wie die Clean Energy Partnership eignen sich dazu besonders. Allein durch den Mittelzufluss kann ein positiver Wachstums- und Imageeffekt erzielt werden. Wünschenswert wäre jedoch, wenn über das Ende der Demonstrationsprojekte hinaus ein Beitrag zur nachhaltigen Stärkung der regionalen Wirtschaft geleistet werden könnte. Dazu sollte versucht werden, einzelne in der Region produzierende Branchen – etwa die Bahnindustrie oder die Windkraftindustrie – in die Projekte einzubinden. Dies gilt auch für innovative kleine und mittlere Unternehmen. Eine zentrale Rolle kommt dabei der neu gegründeten Koordinierungsstelle für Wasserstoff zu. Diese könnte neben der Akquisition und Betreuung von Projekten stärker als bisher versuchen, die Einbindung von kleinen und mittleren Unternehmen aus der Region zu ermöglichen, ohne dabei in Konkurrenz zu den etablierten Netzwerkorganisationen zu treten. Wenig zielführend ist es, verschiedene, möglicherweise konkurrierende Netzwerke nebeneinander zu unterhalten.

5.3 Turbomaschinen

67 Homepage: www.mikrobrennstoffzellenzukunft.de. 68 Vgl. BMVBS / BMBF / BMWi (2006).

Innovationstrends Bei den Turbomaschinen lassen sich drei für die Region Berlin-Brandenburg relevante Bereiche unterscheiden: ■ Turbinentriebwerke für die Luftfahrt, ■ Gas- und Dampfturbinen für die Energieerzeugung und ■ Turbokompressoren (oder Turboverdichter).

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Letztere arbeiten in Umkehrung des Turbinenprinzips und dienen der Förderung und Verdichtung von Gasen unter Aufwendung von Energie. Der Name Gasturbine rührt vom gasförmigen Arbeitsmedium her. Der verwendete Brennstoff kann gasförmig, flüssig oder fest sein. Gasturbinen in Kraftwerken, in der Industrie oder in Luftfahrtantrieben dienen der Energiewandlung und besitzen üblicherweise einen vorgeschalteten Turboverdichter. Turbinentriebwerke, Gasturbinen für stationäre Anwendungen und Turbokompressoren sind trotz ihrer unterschiedlichen Anwendungsgebiete konzeptionell verwandt. Nach den Vorhersagen der Internationalen Energieagentur69 werden in absehbarer Zukunft fossile Brennstoffe einen hohen Anteil am Energiemix haben. Ein großer Teil dieser Energieträger wird in Gasturbinen zur Erzeugung von elektrischer Energie und von Vortrieb eingesetzt. Auch Biokraftstoffe kommen als Treibstoff in Frage. Daher haben bereits geringe Effizienzsteigerungen der Turbinen einen signifikanten Einfluss auf Wirtschaftlichkeit und CO2-Ausstoß. Die Steigerung des Wirkungsgrades der Turbinen ist daher wichtigstes, wenn auch nicht alleiniges Ziel der gegenwärtigen Entwicklung. Insbesondere gilt es neben Kohlendioxidemissionen auch die Entstehung anderer Schadstoffe, vor allem von Stickoxiden, zu vermeiden. Bei Kraftwerksturbinen konnten in den vergangen Jahrzehnten bereits erhebliche Fortschritte erzielt werden.70 Moderne Gas- und DampfturbinenKraftwerke erreichen elektrische Wirkungsgrade bis zu 60 Prozent. Dennoch kommt der Verbesserung der Komponenten- und Anlageneffizienz weiterhin hohe Bedeutung zu. Dazu müssen die bestehenden Technologien (Kühlung, Hochtemperaturmaterialien, Verbrennung, Aerodynamik usw.) weiterentwickelt, gleichzeitig aber auch innovative Ansätze wie neue Gasturbinenzyklen verfolgt werden. Zusätzlich entstehen durch die Einspeisung regenerativer Energien aus volatilen Quellen ins Netz höhere Anforderungen an die Lastwechsel- und Teillastflexibilität der Turbinen. Eine besondere Herausforderung stellt die Einführung von CO2-armen Kraftwerkstechnologien dar. Diese haben Auswirkungen auf die Brennstoffzusammensetzung (z. B. Wasserstoff) und das Arbeitsmedium der Turbinen. Die Erhöhung der Brennstoffflexibilität zum Einsatz weniger reiner oder biogener Brennstoffe ist ebenfalls ein aktuelles Forschungsthema. Bei Turbokompressoren sind die Anforderungen an CO2-arme Kraftwerkstechnologien ebenfalls für einen großen Teil des Innovationsbedarfs verantwortlich. Die Luftzerlegung, sowie Abscheidung, Transport und Verpressung von Kohlendioxid mit Hilfe von Kompressoren verursachen einen großen Teil des Wirkungsgradverlusts in diesen Kraftwerken (vgl. Kapitel 5.4). Dafür ist die Entwicklung größerer, effizienter Verdichter, die auf die speziellen Anforderungen der Prozesse und Gase abgestimmt sind, von großer Bedeutung. Weitere Themen wie die Verflüssigung von Biomasse (vgl. Kapitel 5.1.3), die in Zusammenhang mit neuen Energietechnologien stehen, werden ebenfalls an Relevanz gewinnen. Aber auch in den klassischen Ein140

69 International Energy Agency (2007). 70 Vgl. AG Turbo (o. J.); BMWi (2007b). 71 Anteil des Luftstroms in einem Zweistrom-Strahltriebwerk, der außen an der Turbine vorbeigeführt wird im Verhältnis zum Luftstrom, der durch die Brennkammer geführt wird.


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Montage der weltweit leistungsstärksten Gasturbine in Berlin-Moabit

satzbereichen von Turbokompressoren geht die Entwicklung kontinuierlich weiter. Bei den Flugzeugtriebwerken spielen die Verringerung des Treibstoffverbrauchs sowie Fragen der Schadstoff- und Lärmemissionen die zentrale Rolle. Dazu werden je nach Hersteller verschiedene Konzepte verfolgt, z. B. die Erhöhung des Bypass-Verhältnisses,71 die Zwischenschaltung eines Getriebes zwischen Turbine und Verdichter (geared fan) oder eines außerhalb des Turbinengehäusese liegenden Propellers (open rotor, propfan). Die Nutzung der Abwärme der Turbinen ist ein weiterer Ansatzpunkt, um die eingesetzte Energie besser zu nutzen. Größere Aufmerksamkeit sollte nach Angaben der Interviewpartner außerdem der Betrachtung des Gesamtsystems gewidmet werden, beispielsweise den Auswirkungen des steigenden Verbrauchs an elektrischer Energie im Flugzeug auf die Anforderungen an die Turbinentechnologie und umgekehrt. Bei Turbomaschinen besteht folglich ein hoher Innovationsdruck. Zwischen den drei genannten Teilbereichen gibt es einige Synergiepotenziale. Dies betrifft beispielsweise übergreifende Fragen der Material- und Produktionswissenschaften und den Einsatz von Simulationswerkzeugen zur Vermeidung aufwendiger Tests. Die Regelung und Zustandsüberwachung einschließlich der Weiterentwicklung der dazu notwendigen technischen Komponenten (z. B. Sensoren) ist ein weiteres Thema von gemeinsamer Relevanz. Gleiches 141


gilt für die Steigerung der Zuverlässigkeit und die Haltbarkeit der Anlagen. Ebenso wichtig wie die genannten Produktinnovationen sind Prozessinnovationen, insbesondere bei Fertigungsverfahren. Diese Anforderungen machen in zunehmendem Maße die Zusammenarbeit verschiedener Fachdisziplinen erforderlich, die nach Meinung der befragten Experten noch nicht immer ausreichend erfolgt. Wissenschaft In Berlin konzentriert sich die Forschung zu Turbomaschinen auf die TU Berlin. Im Fachgebiet Experimentelle Strömungsmechanik am Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik werden Strömungsphänomene experimentell und theoretisch untersucht. Die Gasturbinentechnik bildet einen Schwerpunkt. Erforscht wird die Beeinflussung von Verbrennungsvorgängen zur Senkung der Geräusch- und Schadstoffemissionen und zur Steigerung des Wirkungsgrads von Turbomaschinen. In einem aktuellen Projekt wird eine Mikrogasturbine im Leistungsbereich von 100 W entwickelt. Das Fachgebiet unterhält Kooperationen mit in- und ausländischen Forschungseinrichtungen und mit Partnern aus der Industrie, z. B. Vattenfall, Siemens, Alstom und RollsRoyce Deutschland. Das Fachgebiet Luftfahrtantriebe der TU Berlin wird seit Oktober 2006 von Prof. Dieter Peitsch geleitet. In Forschung und Lehre liegt ein Schwerpunkt naturgemäß auf Turbinentriebwerken, es werden jedoch auch bodengebundene thermische Strömungsmaschinen untersucht. Hauptforschungsgebiete sind die Umweltwirkung von Flugtriebwerken, instationäre Effekte auf das Betriebsverhalten und die Optimierung des Gesamtsystems. Aus einer studentischen Initiativgruppe heraus wurde eine Kleingasturbine für Forschungs- und Lehrzwecke entwickelt. Verschiedene Industriekontakte, beispielsweise zu Rolls-Royce Deutschland, Siemens Power Generation und AneCom AeroTest, bestehen. Am Fachgebiet Verbrennungskraftmaschinen der TU Berlin wird in einigen Projekten numerisch und experimentell an der Weiterentwicklung von Kleingasturbinen gearbeitet. Das Fachgebiet verfügt über einen Kleingasturbinenprüfstand. Daneben werden einzelne Forschungsprojekte am Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien der TU Berlin durchgeführt, beispielsweise zu Hochtemperaturanwendungen und Superlegierungen für Turbinenschaufeln. Das Fachgebiet Energieverfahrenstechnik und Umwandlungstechniken regenerativer Energien hat Kompetenzen bei biogenen Brennstoffen, die zukünftig beim Betrieb von Turbinen an Bedeutung gewinnen könnten. ›Effiziente Gasturbinen‹ ist einer von fünf Forschungsclustern, den die TU Berlin innerhalb des IZE definiert hat. Insgesamt wurden über zehn Fachgebiete vom klassischen Turbinenbau bis zu den Material-, Prozess-, und Produktionswissenschaften ausgemacht, die einen Beitrag zur Clusterbildung liefern können. Dabei soll eine enge Kooperation mit der BTU Cottbus erfolgen. Ein Antrag auf Einrichtung 142


eines Exzellenzclusters ›Eco-Efficient Power Engines‹ in der zweiten Runde der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder war allerdings nicht erfolgreich. Die Abteilung Triebwerksakustik des DLR in Berlin befasst sich mit Maßnahmen zur Reduzierung von Triebwerkslärm, mit der Verminderung turbulenzbedingter Reibungsphänomene sowie mit der Untersuchung und Beeinflussung von instationären Prozessen in Brennkammern. Der Schwerpunkt liegt auf Turbinentriebwerken, jedoch bestehen auch Kompetenzen bei der Lärmminderung von stationären Strömungsmaschinen wie Ventilatoren und Kompressoren. Zum Fachgebiet Experimentelle Strömungsmechanik der TU Berlin bestehen enge Kontakte. Beide Einrichtungen sind Mitglieder im DFG-Sonderforschungsbereich 557 ›Beeinflussung komplexer turbulenter Scherströmungen‹ und in der DFG-Forschergruppe 486 ›Verbrennungslärm‹ (vgl. Kapitel 3.4). An der TFH Berlin stehen den Studenten des Studiengangs Maschinenbau zwei Dampfturbinen und eine Gasturbinenanlage in dem von Prof. Theo Bracke geleiteten Labor für ›Konventionelle und erneuerbare Energie‹ für Ausbildungszwecke zur Verfügung. In der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) werden in der Abteilung Werkstofftechnik unter anderem die Eigenschaften von Hochtemperaturwerkstoffen erforscht, wie sie für Gasturbinen benötigt werden. In Brandenburg beschäftigen sich der von Prof. Heinz-Peter Berg geleitete Lehrstuhl ›Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe‹ und der von Prof. Christoph Egbers geleitete Lehrstuhl ›Lehrstuhl Aerodynamik und Strömungslehre‹ am Institut für Verkehrstechnik der BTU Cottbus mit Turbomaschinen für mobile Anwendungen. Außerdem wurde eine Juniorprofessur ›Modellierung und Optimierung, insbesondere im Bereich Aeroakustik‹, und eine Gastprofessur ›Triebwerksdesign‹ eingerichtet. Der Lehrstuhl ›Metallkunde und Werkstofftechnik‹ unter Leitung von Prof. Christoph Leyens hat einen Fokus auf die Luftfahrt, die Verkehrstechnik und die Energietechnik und insofern werkstoffwissenschaftliche und fertigungstechnische Kompetenzen im Bereich der Turbomaschinen. Wirtschaft Die Unternehmenslandschaft im Bereich der Turbomaschinen ist in BerlinBrandenburg durch Niederlassungen weniger großer Konzernen geprägt. Allein in Berlin sind über 3.300 Personen beschäftigt. Siemens Power Generation (PG) ist derzeit nach General Electric der weltweit zweitgrößte Produzent für Gasturbinen. Das Unternehmen fertigt in Berlin Gasturbinen für den internationalen Markt. Sowohl die Zahl der Beschäftigten als auch der Umsatz im Werk in Berlin-Moabit zeigen in den letzten Jahren eine positive Entwicklung. Derzeit sind dort etwa 2.300 Mitarbeiter beschäftigt. Im Jahr 2007 wurden 41 Gasturbinen angefertigt, für 2008 beträgt das Ziel 55 Anlagen. Neben Fertigung, Montage und Inbetriebsetzung gehört der Service, mit dem im Jahr 2007 nahezu die Hälfte des Umsatzes von 712 Mio. Euro gemacht wurde, zum Geschäft des Werks. Das Engineering für die Gasturbinenentwick143


lung findet in Orlando (Florida) und am Hauptsitz des Unternehmens in Mühlheim / Ruhr statt, wo außerdem Dampfturbinen produziert werden. Von der Engineering-Abteilung in Berlin werden hauptsächlich produktionstechnische Fragen bearbeitet. Außerdem werden Prototypen gebaut. Mit der Neustrukturierung des Konzerns wurde die Sparte zum Jahresbeginn 2008 in die Division Siemens Fossil Power Generation eingegliedert. Siemens PG unterhält Kontakte zu zahlreichen Universitäten in Deutschland, darunter zur TU Berlin und zur BTU Cottbus. Mit dem amerikanischen Unternehmen Chromalloy unterhält Siemens ein Joint Venture – die Turbine Airfoil Coating and Repair GmbH (TACR) – die auf dem Gebiet der Beschichtung und Reparatur von Gasturbinenschaufeln tätig ist und ca. 300 Mitarbeiter in Berlin beschäftigt. Die MAN Turbo AG mit Stammsitz in Oberhausen ist Teil der MAN Gruppe. Das Unternehmen verfügt über eine breite Produktpalette, die Einzelmaschinen (Kompressoren, Expander, Gas- und Dampfturbinen) aber auch komplette Maschinenstränge umfasst. Am Standort Berlin-Tegel ist das Kompetenzzentrum des Konzerns für Raffinerien angesiedelt. Es werden Verdichter unterschiedlicher Leistungsklassen gefertigt. Der Schwerpunkt in Forschung, Entwicklung und Fertigung liegt auf Getriebekompressoren mit bis zu zehn Stufen, bei denen das Unternehmen ein weltweites Alleinstellungsmerkmal besitzt. Die in Berlin gefertigten Kompressoren finden Einsatz beispielsweise in Luftzerlegungsanlagen und in Anwendungen für die Öl- und Gasindustrie oder für industrielle Gase. Auch bei einem der weltweit größten Projekte zur CO2Verpressung werden Getriebekompressoren von MAN Turbo eingesetzt. Dabei wird Kohlendioxid aus einer Kohlevergasungsanlage in North Dakota über 330 km in einer Pipeline nach Kanada transportiert, um dort die Förderausbeute eines Ölfeldes zu erhöhen. In Berlin sind rund 430 Mitarbeiter beschäftigt – mit wachsender Tendenz. Der Umsatz liegt in der Größenordnung von 100-200 Mio. Euro. Der Standort unterhält Kooperationen mit der TFH Berlin und dem Produktionstechnischen Zentrum, einer gemeinsamen Einrichtung der TU Berlin und des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik, sowie mit weiteren Forschungseinrichtungen in Deutschland. Die ALSTOM Power Service GmbH ist Teil des Alstom-Konzerns, der nach eigenen Angaben etwa 20 Prozent aller Energieerzeugungsanlagen weltweit erstellt. Das Berliner Werk, ehemals Teil von Bergmann-Borsig und ABB, hat sich auf den Service für Dampf- und Gasturbinen spezialisiert, auch Generatoren werden gewartet. Daneben gehören Serviceleistungen für ganze Kraftwerke, der Upgrade und Retrofit von Kraftwerksanlagen zum Geschäft des Unternehmens. Der Betrieb in Berlin hat sich in den letzten Jahren von einer verlängerten Werkbank der Neufertigung zu einem Standort mit eigener Service- und Ersatzteilfertigung entwickelt, an dem Verfahren und Prozesse kontinuierlich weiterentwickelt werden. Dazu kooperiert das Unternehmen auch mit wissenschaftlichen Einrichtungen aus der Region, insbesondere mit der FHTW Berlin. Außerdem befindet sich das Prüfzentrum für ›Zerstörungsfreie Prüfungen‹ sowie das Logistikzentrum für Alstom Power Service am Standort. 144


Ca. 10 Mio. Euro wurden während der letzten drei Jahre in verschiedene Großmaschinen und -anlagen investiert. In diesem Zeitraum hat die Mitarbeiterzahl um 20 Prozent zugenommen, derzeit sind rund 290 Mitarbeitern und 30 Auszubildende beschäftigt bei einem Umsatz von ca. 40 Mio. Euro im Jahr 2007. Neben den Niederlassungen dieser großer Konzerne finden sich in Berlin einige Fertigungsbetriebe und Entwicklungsdienstleister wie die KST Kraftwerks- und Spezialteile GmbH, die atech GmbH, die Gesellschaft für Entwicklung und Versuch mbH (GEVA) und die Ingenieurberatung Turbomaschinen Berlin. Die Heinkel Umwelttechnik + Energieanlagen GmbH bietet Stromaggregate auf Gasturbinentechnik im Leistungsbereich bis zu 5 MW an. In Brandenburg liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung und Produktion von Turbinentriebwerken für die Luftfahrt. Die MTU Maintenance BerlinBrandenburg GmbH hat ihren Sitz in Ludwigsfelde. Neben Wartungs- und Servicearbeiten für Triebwerke der kleinen und mittleren Leistungsklasse eines kanadischen und eines amerikanische Herstellers wird in Ludwigsfelde auch das Triebwerk des neuen Militärtransporters A400M montiert. Der Standort ist auch das Kompetenzzentrum des MTU-Konzerns für die Instandhaltung von Industriegasturbinen. MTU beschäftigt über 500 Mitarbeiter in Brandenburg.72 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co. KG beschäftigt nach Firmenangaben in Deutschland an zwei Standorten mehr als 2.000 Mitarbeiter. In Dahlewitz entwickelt und fertigt Rolls-Royce Triebwerke der BR700 Familie für zivile und militärische Anwendungen. Am Standort ist die Errichtung eines Zentrums zur Durchführung von Tests an Gasturbinenkomponenten mit einem Investitionsvolumen von 50 Mio. Euro und 100 Mitarbeitern geplant. Der Geschäftsbereich Energie von Rolls-Royce ist nicht in Deutschland angesiedelt, es werden also hier keine stationären Gasturbinen gefertigt. Das Unternehmen unterhält an den Universitäten in Cottbus, Dresden, Darmstadt und Karlsruhe so genannte University Technology Centres (UTC) zur Intensivierung gemeinsamer Forschungsaktivitäten. Eine enge Partnerschaft besteht außerdem mit dem DLR Köln und der Universität Hannover. Rolls-Royce und MAN Turbo haben außerdem ihre Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer PTI und der RWTH Aachen intensiviert und sich an der gemeinsamen Kooperationsinitiative TurPro beteiligt. Einige produktionsnahe Dienstleister und Zulieferer wie Atena Engineering GmbH, KRAUSS GmbH oder AneCom AeroTest GmbH mit Kompetenzen im Turbomaschinenbereich haben sich in Brandenburg angesiedelt. In Wildau wurde 2003 ein Technologiepark, das Zentrum für ›Luft und Raumfahrt‹, in Betrieb genommen, dessen Ziel es ist, die regionale Branchenentwicklung zu fördern.

72 Quelle für Mitarbeiterzahl: Deutsche Bank Research (2005).

Netzwerke und Verbände Ein regionales Netzwerk mit speziellem Fokus auf den Turbomaschinenbereich besteht nicht. Kooperationen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft finden überwiegend auf bilateraler Ebene oder im Rahmen von Einzelprojekten statt. 145


Die Unternehmen MAN Turbo und Alstom Power Service sind Mitglieder im ›Innovationsnetzwerk Berliner Metall- und Elektroindustrie‹, das die Innovationspotenziale in Berlin ansässiger Unternehmen der Branchen stärken und die regionale Vernetzung zwischen Unternehmen und Wissenschaft forcieren will. Fast alle der im Luftfahrtbereich tätigen Unternehmen sowie die BTU Cottbus und die Technische Fachhochschule Wildau sind Mitglieder in der Berlin-Brandenburg Aerospace Alliance e.V., einer Interessensvereinigung der regionalen Luft- und Raumfahrtindustrie. Die AG Turbo ist ein vom BMWi geförderter, bundesweiter Forschungsverbund von Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Industrie, der seit über 20 Jahren besteht. In ihm sind Siemens PG, MTU, Rolls-Royce, MAN Turbo und Alstom Power organisiert. Von den wissenschaftlichen Einrichtungen der Region gehören die TU Berlin, die BAM, das WIAS, das DLR und die BTU Cottbus zur AG Turbo. Nach eigenen Angaben hat der Forschungsverbund in den vergangenen 20 Jahren wesentlich zur führenden Position Deutschlands in der Turbinentechnologie beigetragen. Ziel ist die Weiterentwicklung emissionsarmer und Ressourcen schonender Turbomaschinen für Kraftwerke. Schwerpunkt der gegenwärtigen Forschungsarbeiten ist die Entwicklung von Turbomaschinen für CO2-arme Kraftwerke. Profil und Empfehlungen Bei den Turbomaschinen besteht im Raum Berlin-Brandenburg sowohl in der Wirtschaft als auch in der Wissenschaft eine klare Stärke. Mit Siemens PG, Rolls-Royce, MAN Turbo, Alstom Power Service und MTU sind fünf führende Konzerne der Branche in der Region vertreten, von denen die drei erstgenannten Produktionsstätten unterhalten. Bei MTU und Alstom liegt der Schwerpunkt auf dem Service- und Wartungsgeschäft und bei der Montage. Die Region verfügt damit über die vermutlich höchste Dichte an Turbomaschinenherstellern in Europa, die Branche ist von herausragender wirtschaftlicher Bedeutung für Berlin und Brandenburg. Einige Zulieferer und Ingenieurdienstleister gibt es zwar, die regionale wirtschaftliche Verflechtung der Niederlassungen der Großkonzerne ist jedoch eher gering. In der Wissenschaft hat die Region nach Meinung der Experten das Potenzial, um mit anderen bedeutenden universitären Forschungsstandorten wie Stuttgart, Aachen, Karlsruhe, Hannover, Darmstadt oder Dresden konkurrieren zu können. Der Fokus liegt forschungsseitig auf Turbinentriebwerken für die Luftfahrt und Gasturbinen für die Energieerzeugung. Insgesamt ist die Region nach Selbsteinschätzung der Wissenschaft in der Lage, Fragestellungen ganzheitlich zu erarbeiten, also den gesamten Lebenszyklus von der Entwicklung grundlegender Konzepte bis zur Produktionstechnik und zum Betrieb abzudecken. Ob das Angebot der Hochschulen tatsächlich den Bedürfnissen der Turbomaschinenherstellern in der Region entspricht, bleibt zu prüfen. Nach Angaben der Unternehmen entwickelt sich die Branche in Berlin positiv: Umsatz und Beschäftigtenzahl nehmen durchweg zu. Besondere Wachstumschancen bestehen für einige Unternehmen, insbesondere für MAN Turbo, 146


falls Technologien zur CO2-Abscheidung und -Verpressung in größerem Stil eingeführt werden (vgl. Kapitel 5.4). Die Unternehmen beurteilen den Standort Berlin ähnlich wie die Unternehmen aus anderen energierelevanten Bereichen des Verarbeitenden Gewerbes: Vorteile bestehen bei den Arbeits- und Grundstückskosten sowie bei der Flexibilität der Arbeitszeiten. Die Qualität der Infrastruktur wird als kein entscheidender Standortfaktor gesehen, teilweise allerdings negativ eingeschätzt (für Schwertransporte, soweit kein unkomplizierter Zugang zu Binnenhäfen wie im Fall von Siemens besteht). Wie auch in anderen Branchen werden Genehmigungsverfahren von den meisten Befragten als lang und kompliziert empfunden; sie sind daher ein Standortnachteil Berlins. Ebenfalls als unzureichend beurteilt wird der Zugang zu Fördermitteln des Landes. Trotz des großen kulturellen Angebots hat die Hauptstadt nach Ansicht aller Befragten ein Imageproblem: Die überwiegende Wahrnehmung Berlins als Dienstleistungsstandort, das niedrige Niveau der Schulausbildung, die als vergleichsweise hoch wahrgenommene Kriminalität und andere Faktoren erschweren es, erfahrene und qualifizierte Fachkräfte vor allem aus dem süddeutschen Raum nach Berlin abzuwerben. Hinzu kommt, dass es in der Region an gewachsenen Strukturen im Maschinenbau und somit an möglichen beruflichen Alternativen für Arbeitnehmer mangelt. Obwohl die Unternehmen fast immer selbst ausbilden, besteht daher ein Mangel an qualifizierten Facharbeitern, der größer ist als in anderen Regionen. Zur Verbesserung dieser Situation sind in erster Linie Politik und Verwaltung gefragt. Einige der interviewten Repräsentanten der Großkonzerne in Berlin empfanden außerdem den Zugang zu Fördermitteln des Landes als unzureichend, was im konzerninternen Wettbewerb einen Nachteil für den Standort darstellt und längerfristig sogar zu einer Verlagerung von Produktionskapazitäten beitragen könnte. Der Vernetzungsgrad zwischen Wirtschaft und Wissenschaft ist unterschiedlich hoch. Die Tatsache, dass beispielsweise Rolls-Royce zwar ein University Centre an der BTU Cottbus unterhält, nicht jedoch an der TU Berlin, deutet darauf hin, dass das Kooperationspotenzial in einigen Fachgebieten noch nicht ausgeschöpft ist. Die gegenwärtige Situation ist zweifellos auch personellen Umbrüchen geschuldet, die den allmählichen Ausbau von Kooperationen erst für die nahe Zukunft erwarten lassen. Hinzu kommt in Berlin nach Ansicht der Wissenschaft eine teils unzureichende finanzielle und infrastrukturelle Ausstattung der Institute im Vergleich zu konkurrierenden Forschungsstandorten, die es erschwert, gegenüber der Industrie in Vorleistung zu gehen. Defizite bestehen ebenfalls bei einigen als wenig kooperationsfreundlich empfundenen Hochschulregularien (z. B. im Patentbereich), die die Flexibilität zur schnellen Reaktion der Forschung auf Industriebedürfnisse verringern. Ein inzwischen durch Neuberufungen und Gründung des IZE vermutlich behobenes Problem wird in der mangelnden Kommunikation der einzelnen Fachgebiete innerhalb der Universität gesehen.

147


Verbundprojekte sind im Turbomaschinenbereich nach Auskunft der Befragten aufgrund des erforderlichen Volumens nur unter Beteiligung der etablierten Konzerne denkbar. Allerdings besteht zwischen den Unternehmen der Branche ein hoher Konkurrenzdruck. Deshalb und aufgrund kartellrechtlicher Bestimmungen werden direkte Forschungs- und Entwicklungskooperationen zwischen den großen Turbomaschinenherstellern in der Region Berlin als problematisch eingeschätzt. Auch wird das Synergiepotenzial zwischen mobilen und stationären Anwendungen in der Region als eher gering beurteilt, das Interesse an weiteren organisierten Vernetzungsaktivitäten ist daher verhalten. Gemeinsame Interessen und Aktivitäten der Unternehmen bestehen aber im Bereich der Ausbildung. Auf bilateraler Ebene unterhalten jedoch alle interviewten Unternehmen Kontakte zu Lehrstühlen, die sich mit Turbomaschinen, Materialwissenschaften, Produktionstechnik oder anderen für Fertigungs- oder Serviceleistungen wichtigen Gebieten beschäftigen. Die in der Region ansässigen Konzerne sind auch ohne die Unterstützung von Intermediären in der Lage, Kontakte zu den Hochschulen zu pflegen und Forschungskooperationen zu initiieren. Allerdings wird die Wissenschaftslandschaft in der Region zum Teil als unübersichtlich empfunden. Um den Transfer zwischen Wirtschaft und Wissenschaft zu vereinfachen sollte daher besser kommuniziert werden, welches branchenrelevante Know-how verfügbar ist. Hauptsächlich sollten sich Intermediäre darauf konzentrieren, Kooperationmöglichkeiten für KMU mit den Großkonzernen zu eröffnen, um mehr Wertschöpfung in der Region zu ermöglichen. Die Chancen für KMU werden in erster Linie in den Bereichen Maintenance, Vorrichtungsbau sowie Mess- und Regelgerätebau gesehen.

5.4

Kraftwerke

5.4.1 Konventionelle Großkraftwerke Innovationstrends Elektrischer Strom wird in Deutschland zu 59 Prozent aus Steinkohle, Braunkohle oder Erdgas erzeugt,73 der Großteil in Großkraftwerken mit etlichen hundert Megawatt Leistung. Auf absehbare Zeit werden fossile Energieträger den Energiemix dominieren. Besonders in den neuen wirtschaftlichen Wachstumsregionen werden weltweit zahlreiche neue Kraftwerke in der Leistungsklasse von mehreren hundert Megawatt gebaut. Auch in Deutschland besteht ein hoher Erneuerungsbedarf. Die Verringerung der Kohlendioxidemissionen von Kraftwerken kann daher einen erheblichen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Klimaneutral jedoch sind nur erneuerbare Energieträger oder die Kernenergie. Kernkraftwerke werden an dieser Studie nicht weiter diskutiert, da weder in Berlin noch in Brandenburg entsprechende Kompetenzen vorhanden sind. Schwerpunktmäßig werden in diesem Kapitel technische Innovationen 148


bei Großkraftwerken behandelt,74 einige Ausführungen zum Kesselbau sind in Kapitel 5.5 zu finden. Ein Weg zur Verbesserung der Klimabilanz von Kraftwerken, der meist auch wirtschaftlich vorteilhaft ist, besteht in der Verbesserung ihres Wirkungsgrades. Bei Gasturbinenkraftwerken betrifft dies vor allem Effizienzsteigerungen der Gasturbine und des nachgeschalteten Dampfprozesses in modernen Kombikraftwerken. Der Forschungsbedarf bei Gasturbinen wurde bereits in Kapitel 5.3 dargelegt. Bei Dampfkraftwerken kann eine Wirkungsgradverbesserung vorrangig durch eine Erhöhung der Dampftemperaturen auf bis zu über 700 °C erzielt werden. Dazu besteht vor allem bei den Hochtemperaturwerkstoffen und den Fertigungs- und Fügetechnologien hoher Forschungsbedarf, aber auch bei Sensorik, Dichtungstechnik usw. Bei Braunkohlekraftwerken besteht eine weitere Möglichkeit zur Wirkungsgradsteigerung durch die Vortrocknung des Brennstoffs. Doch auch effizientere Kraftwerke stoßen weiterhin eine erhebliche Menge Kohlendioxid aus. Einen möglichen Ausweg stellt die Entwicklung CO2-armer Kraftwerke dar, deren Einführung von Seiten der Energiewirtschaft bis zum Jahr 2020 anvisiert wird. In diesen Kraftwerken soll Kohlendioxid aufgefangen und anschließend unterirdisch eingelagert werden (z. B. in salzhaltigen Wasserschichten), so dass die Emission in die Atmosphäre vermieden wird. Drei Verfahren werden derzeit favorisiert: ■ Beim Oxyfuel-Verfahren erfolgt die Verbrennung mit Sauerstoff, so dass das Rauchgas fast ausschließlich aus Wasserdampf und Kohlendioxid besteht. ■ Beim IGCC-Verfahren (engl. Integrated Gasification Combined Cycle) wird der Brennstoff in ein Synthesegas umgewandelt, das hauptsächlich aus Wasserstoff besteht. Mit diesem wird ein integrierter Gas- und Dampfturbinenprozess betrieben. ■ Bei der chemischen Rauchgaswäsche wird das CO2 mittels eines Lösungsmittels aus dem Rauchgas herausgewaschen.

73 Vgl. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. (2008). 74 Die Darstellung geht auf die Angaben der Interviewpartner und auf folgende Veröffentlichungen zurück: BMWi / BMU / BMBF (2007); BMWi (2007b) ;The European Technology Platform for Zero Emission Fossil Fuel Power Plants (2006).

Alle drei CCS-Verfahren (engl. Carbon Dioxide Capture and Storage) haben spezifische Vor- und Nachteile. Gemeinsam ist ihnen jedoch, dass sie zu erheblichen Wirkungsgradverlusten führen und bei den momentanen Preisen für CO2-Zertifikate unwirtschaftlich sind. Derzeit sind lediglich Pilotanlagen in Betrieb, der Forschungsbedarf ist in allen Bereichen erheblich. Auch technische Fragen des Transports und der Lagerung des anfallenden Kohlendioxids sind bei Weitem nicht gelöst, außerdem ist deren gesellschaftliche Akzeptanz noch nicht erreicht. Die Weiterentwicklung der Technologien und der Bau von Demonstrationskraftwerken werden von Seiten der EU und des Bundes intensiv gefördert.

149


© Vattenfall Europe AG

Wissenschaft An der TU Berlin bilden die Diagnose von Fehlfunktionen beim Kraftwerksbetrieb und fortschrittliche Kraftwerke einschließlich CO2-Abscheidung einen Forschungsschwerpunkt am Fachgebiet Energietechnik und Umweltschutz. Am Fachgebiet Experimentelle Strömungsmechanik werden Untersuchungen zur Schadstoffverteilung um Kraftwerke durchgeführt. Kompetenzen bestehen am Fachgebiet auch bei Turbinen für CO2-freie Kraftwerke mit Schwerpunkt auf dem IGCC-Verfahren. An der HU Berlin wird an der mathematische Modellierung und Optimierung von Kraftwerkssystemen gearbeitet. Die für Kraftwerke relevanten Forschungsaktivitäten im Turbomaschinenbereich in Berlin und Brandenburg sind detaillierter in Kapitel 5.3 dargestellt. Abgesehen von den Turbomaschinen ist die Forschung an Kraftwerks- und CCS-Technologien in Brandenburg deutlich intensiver als in Berlin. An der BTU Cottbus gibt es einen Lehrstuhl Kraftwerkstechnik, der von Prof. Hans Joachim Krautz geleitet wird. An diesem werden effiziente und emissionsarme Energieumwandlungstechnologien erforscht mit besonderer Berücksichtigung der Senkung der Kohlendioxidemissionen von Braunkohlekraftwerken. Am Lehrstuhl Energieverteilung und Hochspannungstechnik unter Leitung von Prof. Harald Schwarz wird der Eigenenergiebedarf von Kraftwerken untersucht. Vattenfall hat bereits im Jahr 2006 einen Kooperationsvertrag mit der BTU Cott-

150

Braunkohlekraftwerk Schwarze Pumpe in Brandenburg (Vattenfall Europe AG)


bus geschlossen. Das BMBF hat außerdem im Rahmen der Innovationsinitiative ›Neue Länder-Unternehmen-Region‹ eine Förderzusage über 3,24 Mio. Euro an die BTU Cottbus vergeben, um dort eine Nachwuchsforschergruppe zur Kraftwerkstechnik einzurichten. Das Projekt trägt den Titel ›Innovatives Forschungsvorhaben zum CO2-armen Kraftwerk unter Einbezug regionaler und überregionaler KMU zur kooperativen Forschung, Entwicklung und Vermarktung innovativer Kraftwerkstechnologien‹.75 Das GFZ Potsdam ist wissenschaftlich am europäischen Forschungsprojekt CO2SINK beteiligt, in dem die Speicherung von Kohlendioxid in einem unterirdischen salinen Aquifer im brandenburgischen Ketzin erprobt wird. Die Koordination des Projektes erfolgt durch das GFZ.76

75 Vgl. BTU Cottbus (2008). 76 Homepage: www.co2sink.org. 77 Vgl. Vattenfall Europe AG (2006). 78 Vgl. Der Tagesspiegel (2007). 79 Vgl. Doll (2007).

Wirtschaft In Berlin gibt es zahlreiche Kraftwerke, die der Strom- und Wärmeversorgung dienen und von den Energieversorgern, allen voran von Vattenfall, betrieben werden. In Brandenburg liegt der Schwerpunkt auf der Braunkohleverstromung. Detaillierte Ausführungen dazu wurden bereits in Kapitel 4.2.3 dieser Studie gemacht. Vattenfall ist das Unternehmen, das die Entwicklung neuer Kraftwerkstechnologien in der Region am intensivsten vorantreibt. Der Konzern kooperiert mit der BTU Cottbus bei der Entwicklung eines CO2-armen Kraftwerks auf Basis des Oxyfuel-Verfahrens. Eine gemeinsame Testanlage ist bereits in Jänschwalde in Betrieb. Derzeit wird eine Pilotanlage am Standort Schwarze Pumpe errichtet, die eine thermische Leistung von 30 Megawatt haben wird.77 Vattenfall ist außerdem Partner im CO2SINK-Projekt. Die CCS-Demonstrationsprojekte der anderen großen Stromversorger sind nicht in der Region lokalisiert. RWE setzt auf die IGCC-Technologie, forscht aber ebenfalls an der Rauchgaswäsche. An dieser arbeitet auch E.ON in Kooperation mit Siemens. Allein Siemens hat für CCS-Technologien (inklusive IGCC) ein Forschungs- und Entwicklungsbudget von 500 Mio. Euro bereitgestellt.78 Neben Vattenfall und den Turbomaschinenbauern sind einige weitere Unternehmen in Berlin ansässig, die Komponenten für Kraftwerke fertigen oder Dienstleistungen erbringen. Ein Beispiel ist die Magwen Valves and Actuators GmbH, ein Hersteller von Spezialarmaturen und Ventilen für Kraftwerke, Erdöl- und Erdgasanlagen. Das Unternehmen hat Ende 2007 seinen Firmensitz nach Berlin verlegt und die Fertigung auf dem Gelände des ehemaligen CNHWerkes in Berlin Spandau aufgenommen.79 Für Brandenburg gibt außerdem der Internetauftritt des GA-Netzwerks Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET), innerhalb dessen eine Arbeitsgruppe ›Kraftwerkstechnologien‹ besteht, weiteren Aufschluss. Profil und Empfehlungen Abgesehen vom Turbomaschinenbereich findet in Berlin verhältnismäßig wenig Forschung zu modernen Kraftwerkstechnologien statt. Die BTU Cottbus 151


ist deutlich forschungsstärker. Außerdem favorisiert Vattenfall das Oxyfuel-Verfahren für CO2-arme Kraftwerke, zu dem in Berlin nach derzeitigem Erkenntnisstand nur wenige wissenschaftliche Kompetenzen vorhanden sind. Vattenfall konzentriert seine diesbezüglichen Kooperationsaktivitäten auf die BTU Cottbus. Da Verbundprojekte zu Kraftwerkstechnologien nicht ohne die Beteiligung der großen Konzerne möglich sind, dürfte für Berlin die entscheidende Frage sein, ob Vattenfall bereit ist, seine Zusammenarbeit mit der TU Berlin zu intensivieren und ob forschungsseitig die erforderlichen Kompetenzen ausgebaut werden können. Eine Bündelung der Kompetenzen in Berlin und Brandenburg und eine gemeinsame Abstimmung der Forschungsaktivitäten wäre zweifellos für beide Seiten vorteilhaft. Andere Regionen haben bereits Schritte in diese Richtung unternommen, beispielsweise Bayern und Baden-Württemberg in der Initiative ›Kraftwerke des 21. Jahrhunderts‹ und Nordrhein-Westfalen mit dem ›Kompetenz-Netzwerk Kraftwerkstechnik NRW‹. Allerdings sind die Kraftwerkssparten der großen Konzerne nicht in der Region Berlin-Brandenburg ansässig, d.h. Kompetenzen für den Bau kompletter Kraftwerke sind unternehmensseitig nicht vorhanden. Neben den Turbomaschinen ist daher in Hinblick auf die Stärkung der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit insbesondere der Zuliefer- und Servicebereich von Bedeutung. Mit der Gründung des brandenburgischen GANetzwerkes EWET und der Arbeitsgruppe ›Kraftwerkstechnologien‹ innerhalb des Netzwerks wurde bereits ein Schritt unternommen, um die Vernetzung der Akteure in der Region zu verbessern. Es könnte als Kern dienen, um auch den kleinen und mittleren Unternehmen vermehrt Kooperationschancen zu eröffnen. 5.4.2 Blockheizkraftwerke und Kraft-Wärme-Kopplung Innovationstrends Bei der Stromerzeugung fällt immer ein gewisser Anteil der eingesetzten Energie als Wärme an. Beispielsweise besitzen moderne Steinkohlekraftwerke einen elektrischen Wirkungsgrad von etwa 45 Prozent, d.h. mehr als die Hälfte der chemischen Energie des eingesetzten Brennstoffes wird nicht in elektrische Energie umgewandelt. Kann die entstehende Wärme genutzt werden, so erhöht sich der Wirkungsgrad des Kraftwerks signifikant, die Energie wird effizienter genutzt. Man spricht von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Da der Wärmetransport über weite Entfernungen nicht lohnt, findet KWK derzeit vorrangig in Ballungsgebieten zu Heizzwecken Anwendung. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung als Prozesswärme. Die Einspeisung von Strom aus KWK wird finanziell gefördert, gestaffelt nach Leistung, Alter und Modernisierungsgrad der Anlagen. Bei der Nutzung von Abwärme aus biogenen Brennstoffen und beim Einsatz einiger innovativer Technologien wird ein zusätzlicher Bonus gezahlt. Gesetzliche Grundlage ist das 2002 in Kraft getretene Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und 152


den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK-Gesetz) und das ErneuerbareEnergien-Gesetz. Die geplante Novellierung des KWK-Gesetzes ist Teil des Integrierten Energie- und Klimaprogramms der Bundesregierung und hat das Ziel, den Anteil von KWK am Stommarkt auszubauen. Ganze Stadtviertel lassen sich mit Fernwärme versorgen, die aus Großkraftwerken der oberen Leistungsklassen stammt. Zu den Kraftwerken selbst wurden bereits Ausführungen gemacht. Die Techniken zur Verteilung der Fernwärme sind seit langem etabliert, es wird aber weiterhin an Fragestellungen wie der optimierten Fahrweise von Fernwärmeanlagen, dem Leitungsbau, dem Einsatz regenerativer Energien, der Rücklaufkühlung, der Nutzung von Fernwärme zur Kühlung usw. geforscht. Um auch Gebiete versorgen zu können, in denen eine Versorgung mit Fernwärme aus wirtschaftlichen oder anderen Gründen nicht gewollt ist, kommen dezentrale Blockheizkraftwerke (BHKW) kleinerer Leistungsklassen in Frage. Diese werden mit Kolbenmotoren oder Turbinen betrieben, auch Brennstoffzellen sind prinzipiell geeignet. Aufgrund des absehbaren Ausbaus der dezentralen Energieversorgung wird diese Technik anwenderseitig zweifellos weiter an Bedeutung gewinnen. Forschungsbedarf besteht beispielsweise bei der Regelung und bei der Netzeinbindung der Anlagen (z. B. als Teil eines virtuellen Kraftwerks, vgl. Kapitel 5.6.1), bei alternativen Formen der Abwärmenutzung von BHKW (vgl. Kapitel 5.5) oder zum Einsatz biogener Brennstoffe. Fortschritte bei Mikroturbinen (vgl. Kapitel 5.3) und bei Brennstoffzellen (vgl. Kapitel 5.2) die alle für den Einsatz in BHKW geeignet sind, können ebenfalls zur Effizienzsteigerung beitragen. Auch bei Kolbenmotoren (vgl. Kapitel 5.10) besteht weiterer Entwicklungsbedarf, da diese für den Einsatz in BHKW speziellen Anforderungen genügen müssen. Ein weiteres Feld ist die Entwicklung von Mikro-BHKW mit wenigen Kilowatt Leistung zur Versorgung kleinerer Wohneinheiten, bei denen vor allem ein Wirtschaftlichkeitsproblem besteht. Hoher Entwicklungsbedarf besteht auch bei effizienten Wärmespeichern. Da diese vor allem für einzelne Gebäude oder für den Verbund einiger Wohneinheiten von Bedeutung sind, werden sie in dem gebäudespezifischen Kapitel 5.11 behandelt. Wissenschaft In den wissenschaftlichen Einrichtungen der Region Berlin-Brandenburg findet nach Kenntnis des Autors keine direkte technologische Forschung zu KWK oder zu BHKW statt. Schnittmengen bestehen zu verschiedenen Feldern wie alternativen Formen der Abwärmenutzung (insbesondere Kühlung), dem Gebäudebereich, der Netzintegration dezentraler Erzeuger, biogenen Brennstoffen und Verbrennungsmotoren. Über die Aktivitäten in diesen Bereichen geben die entsprechenden Kapitel der vorliegenden Studie Aufschluss.

153


Wirtschaft Der Schwerpunkt bei BHKW und KWK liegt in Berlin nicht auf der Hersteller- oder Forschungsseite, sondern auf der Anwenderseite. Berlin verfügt über eine Reihe von KWK-Heizkraftwerken mit Leistungen von mehreren hundert Megawatt, die größtenteils von Vattenfall betrieben werden, und mit 580.000 angeschlossenen Wohnungen über das größte Fernwärmenetz in Deutschland.80 Laut Berliner Energieagentur sind in Berlin außerdem 250 Anlagen zur dezentralen KWK im Einsatz. Diese werden größtenteils von Wohnungsbaugesellschaften, Contracting-Unternehmen und den Energieversorgern, die auch selbst im Contracting-Geschäft tätig sind, betrieben. Die Energieversorger und Wohnungsbaugesellschaften, in deren Besitz sich die Nah- und Fernwärmenetze in Berlin überwiegend befinden, betreiben abgesehen von Vattenfall, der GASAG und einigen kleineren Firmen wie BTB nach Kenntnis des Autors nur in geringem Umfang Forschung und Entwicklung zum Thema, mit Ausnahme von verschiedenen Demonstrations- und Vorzeigeprojekten. Die GASAG führt derzeit einen Feldversuch zum Einsatz eines MikroBHKW durch. Es handelt sich um ein mit einem Stirling-Motor betriebenes Modell eines neuseeländischen Herstellers mit einer elektrischen Leistung von 1 kW und einer thermischen Leistung von 7,5 kW. Eine interessante Option stellt außerdem die Nutzung von Fern- oder Nahwärme zu Kühlzwecken dar (vgl. Kapitel 5.5). Einige Netze zur Kälteversorgung werden in Berlin betrieben, beispielsweise am Potsdamer Platz von Vattenfall oder in Berlin-Adlershof von BTB. Einer der wenigen Hersteller von Blockheizkraftwerken in der Hauptstadt ist die S & R Schalt- und Regeltechnik GmbH, die ein Brennstoffzellen-BHKW entwickelt hat (vgl. Kapitel 5.2). Die SES Energiesysteme GmbH wurde 1998 gegründet. Sie entwickelt und projektiert Blockheizkraftwerke und Netzersatzanlagen als Klein KWK-Kompaktmodule in Containerbauweise oder als Rauminstallation und fertigt seit 2004 eigene BHKW-Module und Anlagen im elektrischen Leistungsbereich von 20 kW bis 2MW. Am Fertigungsstandort der SES in Rackwitz (Sachsen) befindet sich ein Modulprüfstand. Die upb GmbH konzipiert in Deutschland BHKW im mittleren Leistungsbereich von 50 kW bis 280 kW, die in Lettland, dem Sitz der Muttergesellschaft, gefertigt werden. Neben Erdgas können die Anlagen auch für Bio-, Deponie- und Klärgase ausgelegt werden. Die Heinkel Umwelttechnik + Energieanlagen GmbH konzipiert und fertigt in Berlin stationäre Diesel- oder Gasstromerzeuger von 10 kW bis 5 MW sowie transportable Stromerzeuger bis zwei MW. Außerdem gibt es in der Region verschiedene Beratungs- und Planungsbüros, die in dem Gebiet tätig sind. Profil und Empfehlungen Ob Bedarf an einer stärkeren Vernetzung der Unternehmen und der Wissenschaft in der Region besteht, ist nicht bekannt. Organisierte Netzwerke der Hersteller oder Anwender von BHKW- und Fernwärmetechnik gibt es in der Region Berlin nicht, abgesehen vom Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung 154


e.V. (B.KWK), der die Interessen von Unternehmen und Privatpersonen aus der Branche vertritt. Besondere wissenschaftliche Kompetenzen sind nicht vorhanden, Anlagenproduktion findet in der Region nur in geringem Umfang statt. Allerdings ist das Anwendungspotenzial in Berlin enorm. Ein Ziel sollte sein, dieses Potenzial weiter zu erschließen. Dazu könnte eine Intensivierung der Vernetzung zwischen den wenigen Herstellern, den Dienstleistern und den Anwendern (z. B. Wohnungsbaugesellschaften) hilfreich sein. Dadurch könnte nicht nur dem Klimaschutzgedanken Genüge getan, sondern auch die in der Region ansässigen Unternehmen gestärkt werden. Es empfiehlt sich, die Forschungsförderung auf Schnittmengen mit denjenigen Themen zu konzentrieren, bei denen in der Region gute Kompetenzen vorhanden sind, also beispielsweise Netzeinbindung, Abwärmenutzung usw.

5.5

80 Vgl. Senat von Berlin (2006). 81 Vgl. TU Berlin (o. J.), Niedertemperaturwärme.

Nutzung von Hoch- und Niedertemperaturwärme, Kesselbau

Innovationstrends In diesem Kapitel werden zusammenfassend einige Prozesse und Verfahren zur Nutzung von Wärme in verschiedenen Temperaturbereichen und aus unterschiedlichen Quellen behandelt. Die direkte Nutzung von Sonnenenergie und die Geothermie wurden bereits in den separaten Kapiteln 5.1.2 und 5.1.3 erläutert. Niedertemperaturwärme stammt aus unterschiedlichen Quellen. Beispielsweise kann es sich um solare oder geothermische Wärme, Abwärme von Anlagen, Abwasser oder ähnliches handeln. Die untere Grenze des Niedertemperaturbereiches wird durch die mindestens erforderliche Temperatur zur Nutzung für Wärm- und Heizzwecke vorgegeben. Eine eindeutig definierte obere Schranke existiert nicht. Technisch am anspruchsvollsten ist die Umwandlung der Niedertemperaturwärme im Temperaturbereich bis zu 200 °C in mechanische und elektrische Energie oder in Kälte.81 Die Rückführung der in der Abluft von Gebäuden enthaltenen Energie mit Hilfe von Wärmetauschern kann bereits als Stand der Technik betrachtet werden. Zum Gebäudebereich finden sich weitere Ausführungen in Kapitel 5.11. Die Wärme aus Abwasser kann ähnlich wie bei der Nutzung oberflächennaher geothermaler Quellen mit Hilfe von Wärmepumpen zurückgewonnen werden. Thermisch betriebene Kälteanlagen stellen eine Alternative zu üblichen Kompressoranlagen dar. In beiden Fällen wird der Kühleffekt durch Verdampfung eines Kältemittels bei niedrigem Druck erzielt. Statt eines Verdichters, der das Kältemittel bei hohem Druck wieder verflüssigt, wird bei Absorptions- und Adsorptionskälteanlagen ein Sorptionsmittel eingesetzt, welches das Kältemittel auf dem niedrigen Druckniveau aufnimmt. Auf hohem Druckniveau wird das Kältemittel durch Wärmezufuhr wieder ausgetrieben. Dadurch kann auf den Verdichter verzichtet und ein großer Teil der sonst erforderlich elektrischen 155


Energie eingespart werden. Die eingesetzte Wärme muss dazu nicht notwendigerweise im Niedertemperaturbereich liegen, ganz im Gegenteil ist die Regeneration des Kältemittels bei hohen Temperaturen sogar einfacher. Vattenfall betreibt beispielsweise in der Energiezentrale am Potsdamer Platz mehrere Absorptionskältemaschinen, die die Abwärme eines Heizkraftwerks nutzen. Das größte Potenzial der Technologie wird allerdings im Bereich der solaren Kühlung gesehen, bei der die erforderliche Wärme mit Hilfe von Solarkollektoren gewonnen wird. In diesem Fall ergänzen sich Klimatisierungsbedarf und Wärmeangebot hervorragend. Auch der Einsatz von Fernwärme zu Kühlzwecken im Sommer ist eine wirtschaftlich interessante Option, an der auch Vattenfall arbeitet. Sorptionskälteanlagen sind bereits auf dem Markt verfügbar, und verschiedene Demonstrationsprojekte haben – unter anderem in Berlin – die Machbarkeit der solargestützten Kälteerzeugung gezeigt (vgl. Kapitel 5.1.2). Das Hauptproblem liegt in der geringen Wirtschaftlichkeit der Technologie verglichen mit Kompressionskältemaschinen sowie bei Gewicht und Größe der Anlagen. Weitere Fortschritte bei den Sorptionsmaterialen, bei der Steuerung und Regelung, bei den Wärmetauschermaterialien und beim Stoffübergang sind erforderlich. Abwärme in höheren Temperaturbereichen fällt bei vielen Prozessen in Industrie und Gewerbe sowie im Verkehr an. In einigen Fällen ist sie direkt nutzbar, beispielsweise zur Erzeugung von Dampf, mit dem eine Turbine betrieben wird. Auch die besonders effizienten Kombikraftwerke nutzen die heißen Abgase der Gasturbine in einer zweiten Stufe zum Betrieb einer Dampfturbine. Aber auch in der chemischen und petrochemischen Industrie fallen vergleichsweise hohe Abwärmemengen an. Besonders intensiv werden derzeit alternative Konzepte zur Nutzung von Abwärme, die in Abgasen von Kolbenmotoren in stationären oder mobilen Anwendungen enthalten ist, untersucht. Dazu kommen spezielle Dampfprozesse wie der Kalina-Kreisprozess oder der Organic Rankine Cycle (ORC) Prozess in Frage, die im relevanten Temperaturbereich von 200 °C – 500 °C vergleichsweise effizient arbeiten. Keines dieser Systeme ist bis heute in die Serienfertigung gegangen. Dies belegt, dass weiterhin großer Entwicklungsbedarf vorhanden ist. Außerdem werden grundsätzlich andere Konzepte zur Nutzung von Temperaturdifferenzen wie Thermoelektrika (›SeebeckEffekt‹ zur direkten Wandlung von Abgaswärme in elektrische Energie) verfolgt. Auch in der Luftfahrt werden Konzepte zur Nutzung der heißen Triebwerksgase untersucht, beispielsweise von der MTU Aero Engines im Rahmen des Claire – Clean Air Engine Projektes. Im Kesselbau sind nach Angaben der Befragten die Innovationszyklen lang, da Zuverlässigkeit und Langlebigkeit bei den Kunden im Vordergrund stehen. Dennoch wird kontinuierlich an der Verbesserung des Schnellstartverhaltens der Anlagen, des Wirkungsgrads und der Reaktionsfähigkeit auf Lastschwankungen gearbeitet.82 Verbesserte Materialien und Komponenten (z. B. Wärmetauscher) und Fortschritte bei Steuerungs- und Regelungsmöglichkeiten können dazu einen Beitrag leisten. 156


Wissenschaft Grundlegende Kompetenzen zur Wärmenutzung bestehen an einigen Fachbereichen und Instituten der TU Berlin, der BTU Cottbus und der Fachhochschulen. Der Forschungsschwerpunkt am Fachgebiet ›Maschinen- und Energieanlagentechnik‹ der TU Berlin liegt auf Absorptionskälteanlagen und solarem Kühlen. Grundlegende Absorptionsmechanismen, der Thermosyphongenerator und Vakuumhaltesysteme gehören zum Forschungsspektrum. Das Fachgebiet unterhält Kontakte und Kooperationen mit allen anderen Forschungseinrichtungen in Deutschland, die sich mit solarer Kühlung beschäftigen, und mit Industriepartnern, darunter SK Sonnenklima, Vaillant, Vattenfall und Viessmann. Das Fachgebiet ist durch die Beteiligung an einem EU-Projekt mit 32 Teilnehmern auch international vernetzt. Im Rahmen des IZE der TU Berlin wurde ein Cluster ›Nutzung von Niedertemperaturwärme‹ eingerichtet, dessen Leiter Prof. Felix Ziegler ist. Die beiden Fachgebiete ›Kraftfahrzeuge‹ und ›Verbrennungskraftmaschinen‹ der TU Berlin waren an der Entwicklung der SteamCell der Amovis GmbH beteiligt. Die Fachgebiete ›Montagetechnik und Fabrikbetrieb‹, ›Energieverfahrenstechnik und Umwandlungstechniken regenerativer Energien‹, ›Schienenfahrzeuge‹ und ›Entwurf und Betrieb maritimer Systeme‹ sowie Frau Prof. Petra Bittrich vom Fachbereich 1 der FHTW Berlin haben gemeinsam an der Erstellung einer Studie83 gearbeitet, in der die Einsatzmöglichkeiten der SteamCell bei Schiffen, Bahnen und Blockheizkraftwerken untersucht wurden. Potenziale bestehen danach in allen drei mobilen und stationären Bereichen, Blockheizkraftwerke sind aber aufgrund des Innovationsbonus im Erneuerbaren-Energien-Gesetz besonders geeignet für einen schnellen Markteinstieg. Am Fachgebiet Verfahrenstechnik am Fachbereich Ingenieurwesen / Wirtschaftsingenieurwesen der TFH Wildau wird unter anderem zur Stoff- und Wärmeübertragung geforscht (insbesondere zu Maßnahmen zur Wärme- und Stoffübertragung in strukturierten Rohren). Der Fachgebietsleiter Prof. Udo Hellwig ist außerdem Geschäftsführer der ERK Eckrohrkessel GmbH in Berlin.

82 Vgl. zu Entwicklungstrends z. B. den Internetauftritt der ERK Eckrohrkessel GmbH: www.eckrohrkessel.com. 83 Clemens et al. (2007).

Wirtschaft Einige innovative Unternehmen aus der Region, die sich mit der Nutzung von Wärme und Abwärme beschäftigen, werden im Folgenden kurz vorgestellt. Die SK Sonnenklima hat in Kooperation mit der TU Berlin eine Absorptionskältemaschine mit rund 10 kW Leistung zur Nutzung von Niedertemperaturwärme entwickelt. Die InvenSor GmbH stellt Adsorptionskältemaschinen im Leistungbereich 5 kW bis 50 kW Kälte her, die mit der Abwärme von energieund prozesstechnischen Anlagen betrieben werden. Die Berliner Wasserbetriebe erproben in einigen Projekten (Sporthalle, Schwimmbäder, Bundesministerium für Umwelt) die Nutzung von Abwasserwärme mittels Wärmepumpen. Die Amovis GmbH ist ein junges Berliner Engineering-Unternehmen mit 40 Mitarbeitern aus dem Automotive-Bereich. Das Unternehmen hat in 157


Zusammenarbeit mit der TU Berlin ein System entwickelt, das die Abwärme von Motoren nutzt und als mechanische oder elektrische Energie zur Verfügung stellt. Mögliche Einsatzgebiete sind Schiffe, Bahnen, Blockheizkraftwerke und Kraftfahrzeuge. Diese so genannte SteamCell ist aus einem Verbundprojekt (Zero Emission Engine) entstanden, das über längere Zeit durch das Land Berlin und die TSB gefördert wurde. Sie kann als Hilfsaggregat (engl. auxiliary power unit, APU) die Stromversorgung im Fahrzeug gewährleisten und / oder mechanische Energie in den Antrieb einkoppeln. Zu Grunde liegt ein Kalina-Kreisprozess. Kooperationen laufen mit BMW im Kfz-Bereich (Projekt ›Turbosteamer‹) und mit Voith Turbo im Bereich der Schienenfahrzeuge. Außerdem gibt es in der Region Akteure, die im Bereich der Thermoelektrika aktiv sind. Wie in Kapitel 4.2.2 bereits dargelegt wurde, ist den Zahlen der Statistikämter zufolge ein signifikanter Anteil der deutschlandweit Beschäftigten im Kesselbau für industrielle Anwendungen und Kraftwerke in Berlin-Brandenburg tätig. Kessel für Großkraftwerke werden in der Region nicht gebaut. Eines der Unternehmen der Branche ist die BORSIG Process Heat Exchanger GmbH. Der Betrieb in Berlin stellt Apparate für die chemische und petrochemische Industrie her. Zur Produktpalette des international führenden Unternehmens gehören Prozessgas-Abhitzekessel für den Hochtemperatur- und Hochdruckbereich, Tunnel- und Linearspaltgaskühler für die Ethylenproduktion, Dampftrommeln und Speisewasservorwärmer sowie Kratzkühler. BORSIG hat Kontakte zu zahlreichen Unternehmen der Petrochemie und der Energiebranche und unterhält verschiedene Forschungskooperationen mit wissenschaftlichen Einrichtungen in Deutschland. Insgesamt hat die BORSIG Gruppe etwa 450 Mitarbeiter. Im Jahr 2008 hat die in Malaysia ansässige KNM Group Berhad die BORSIG Gruppe übernommen.84 Die ERK Eckrohrkessel GmbH aus Berlin-Kreuzberg erbringt EngineeringDienstleistungen im Bereich der Industriekesseltechnik und der thermischen Energietechnik. Außerdem vergibt das Unternehmen Lizenzen an Hersteller zum Bau des Eckrohrkesselsystems der Firma. Dabei handelt es sich um Industriekessel für Dampf, Heißwasser und Thermoöle, die von ERK bis zu Dampfleistungen von 216 t / h, Dampfdrücken von 136 bar und Heißdampftemperaturen von 525 °C ausgelegt werden können. Sowohl mobile als auch stationäre Anwendungen und verschiedene Brennstofftypen werden abgedeckt. Mit den Lizenznehmern werden regelmäßige Treffen durchgeführt, die dem Erfahrungsaustausch dienen. Das Unternehmen kooperiert mit verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen – z. B. mit der TFH Wildau, der TU Berlin, der FHTW Berlin, der TU München und der TU Hamburg-Harburg. Außerdem befasst sich das Unternehmen mit der Optimierung von Industrial Power Tubes85 zur Wärmeübertragung. Die Viessmann Werke GmbH & Co KG fertigen an den beiden Standorten Berlin und Mittenwalde Niedertemperatur- und Brennwertkessel, Niederdruckund Hochdruck-Heißwassererzeuger bis 19,5 MW Leistung sowie Niederdruckund Hochdruck-Dampferzeuger bis 25 t / h. Abhitzekessel für die Nutzung von 158


Abwärme aus Heizkraftwerken und Gasturbinen oder aus industriellen Prozessen gehören ebenfalls zur Produktpalette des Unternehmens. Im Jahr 2005 waren in Berlin 355 Mitarbeiter beschäftigt und in Mittenwalde 289.86 Einige weitere Unternehmen wie die Schneider International GmbH oder die Stabotec GmbH, die selbst Kessel fertigen oder Komponenten zuliefern, sind in der Hauptstadt ansässig. Über die in Brandenburg ansässigen Unternehmen liegen kaum Erkenntnisse vor. Einige der relevanten Firmen finden sich im Internetauftritt des GA-Netzwerks Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET). Ein Beispiel ist die La Mont GmbH in Wildau, ein Ingenieurbüro, das sich mit industriellen Wärmeübertragern zur Dampf- und Heißwassererzeugung befasst und auch mit einer Niederlassung in Berlin-Kreuzberg vertreten ist. Netzwerke und Verbände Einige Unternehmen der Region, die sich mit der Nutzung von thermischer Energie befassen, sind Mitglied im Brandenburger GA-Kooperationsnetzwerk Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET). Weitere institutionalisierte regionale Netzwerke der Branche gibt es nicht, jedoch unterhalten etliche der Unternehmen Geschäftsbeziehungen und Forschungskooperationen untereinander sowie mit wissenschaftlichen Einrichtungen in der Region und überregional.

84 Vgl. BORSIG GmbH (2008). 85 Bei Industrial Power Tubes handelt es sich um Rohrkörper mit einer anwendungsspezifisch gestalteten Oberflächengeometrie (Quelle: La Mont GmbH). 86 Viessmann Werke Berlin GmbH & Co KG (2005). 87 Vgl. TU Berlin (o. J.), Niedertemperaturwärme.

Profil und Empfehlungen Bei der Nutzung der Abwärme von Verbrennungsmotoren hat Berlin durch die Entwicklung der SteamCell bei Amovis GmbH eine führende Rolle. Die Entwicklung sollte weiter beobachtet, das Unternehmen gegebenenfalls bei Markteinführung und Erschließung neuer Anwendungsfelder wie Blockheizkraftwerke unterstützt werden. Falls die SteamCell in Serienfertigung geht, sollte versucht werden, die Produktion in unmittelbarer Nähe zur Forschungsund Entwicklungskompetenz in Berlin anzusiedeln. An der solaren Kühlung bzw. am Kühlen mit Abwärme arbeiten in Deutschland nur wenige Forschungsinstitute. Das Fachgebiet Maschinen- und Energieanlagentechnik der TU Berlin beabsichtigt nach eigenen Angaben zukünftige Entwicklungsprojekte stärker auf Unternehmen der Region zu fokussieren.87 Im Rahmen der Kooperation mit der SK Sonnenklima ist dies bereits geschehen. Der solaren Kühlung wird ein enormes Marktpotenzial zugesprochen, falls es gelingt, die technischen Hürden zu nehmen und wirtschaftlich konkurrenzfähig zu werden. Die Entwicklung sollte deshalb trotz der in Berlin geringen Besetzung genau beobachtet und, falls erforderlich, durch geeignete Maßnahmen unterstützt werden. Derzeit ist ein Pilotprojekt in Planung, bei dem die Abwärme einer Anlage in Kombination mit solarer Wärme zu Kühlzwecken genutzt werden soll. Der Kesselbau hat eine verhältnismäßig starke Position in der Region. Soweit die bekannten Unternehmen nicht in direkter Konkurrenz stehen, sind sie untereinander durch Geschäftsbeziehungen oder andere Kooperationen 159


vernetzt. Weiterer Vernetzungsbedarf besteht daher nicht. Die Rahmenbedingungen sind jedoch an einigen Stellen verbesserungsbedürftig. Dies betrifft beispielsweise die Verkehrsinfrastruktur (Schwerlastverkehr), Genehmigungsverfahren oder das schlechte Image Berlins als Industriestandort. Die Forderungen der Unternehmen ähneln hier denen aus anderen Bereichen des Verarbeitenden Gewerbes, insbesondere des Turbomaschinenbaus. Geprüft werden sollte außerdem, ob weiteres Potenzial für Kooperationsprojekte zwischen den Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen in der Region besteht, die sich mit Prozessen befassen, bei denen große Mengen Wärmeenergie beteiligt sind. Dies betrifft nicht nur die hier genannten Bereiche sondern ebenso BtL-Verfahren, Gasturbinen sowie die Heiz- und Klimatechnik. Ein Anknüpfungspunkt zwischen den Gebieten könnten beispielsweise effiziente Systeme zur Wärmeübertragung sein. Um dies zu klären, wird die Durchführung entsprechender fachspezifischer Gesprächskreise empfohlen.

5.6 Transport, Verteilung und Speicherung von Energie 5.6.1

Elektrische Netze

Innovationstrends Der Großteil des Geschäfts der führenden europäischen Hersteller von Geräten zum Transport und zur Verteilung von elektrischer Energie – Siemens, ABB, Alstom oder Areva – hat sich in die aufstrebenden Schwellenländer, allen voran China und Indien, verschoben. Dennoch stellen sich neue Anforderungen an die elektrischen Energieversorgungsnetze auch in den entwickelten Regionen Europas und Nordamerikas, in denen die Stromnetze generell einen guten Ausbauzustand haben. Das hat mehrere Gründe:88 ■ Erstens steigt der Verbrauch an elektrischer Energie auch hierzulande weiter an.89 ■ Zweitens ergibt sich durch den wachsenden Anteil erneuerbarer Energien und von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ein Trend zur Dezentralisierung der elektrischen Versorgungsnetze. ■ Drittens muss der elektrische Strom über größere Entfernungen transportiert werden. Dafür ist zum einen die Liberalisierung des Strommarktes verantwortlich, zum anderen der Ausbau der Windkraft, da dieser überwiegend lastfern erfolgt und sich auf die norddeutschen Bundesländer konzentriert. Die Deutsche Energieagentur geht davon aus, dass bei einem möglichen Ausbau der Windenergie an Land auf 26,2 GW und Offshore auf 9,8 GW bis zum Jahr 2015 in Deutschland 850 Kilometer Hochspannungstrasse mit 380 kV Übertragungsspannung neu gebaut und weitere 392 Kilometer ausgebaut werden müssen.90 160


■ Viertens wohnt der Windenergie ebenso wie dem Solarstrom eine stochastische Komponente inne, die die Aufrechterhaltung der Netzstabilität erschwert. ■ Fünftens stellt die wachsende Urbanisierung in vielen Regionen der Welt größere Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Versorgung mit elektrischer Energie.

88 Die Darstellung in diesem Kapitel beruht neben den Experteninterviews auf folgenden Quellen: Franz (2006); Europäische Kommission (2007b); Energietechnische Gesellschaft im VDE (2007). 89 Vgl. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. (2008). 90 Vgl. Deutsche Energie-Agentur (2005). 91 Vgl. E.ON Netz GmbH (2007).

Verschiedene Technologien stehen bereits zur Verfügung, um diesen Herausforderungen gerecht zu werden. Beispielsweise lassen sich große Entfernungen oder Verbindungen über See durch Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) sehr effizient überbrücken. In Ballungsräumen eignen sich für hohe Übertragungskapazitäten besonders unterirdisch verlegte gasisolierte Leitungen. In Deutschland spielen allerdings nicht nur Fragen der technischen und ökonomischen Machbarkeit eine Rolle. Beim Ausbau der Netzinfrastruktur müssen gleichermaßen gesellschaftliche Widerstände berücksichtigt werden. Diese lassen sich zum Teil durch die Ertüchtigung der vorhandenen Netze umgehen, durch die der Neubau von Leitungen vermieden werden kann. Zum Beispiel ermöglichen so genannte FACTS (engl. Flexible AC Transmission Systems) durch ihre hohe Dynamik größere Übertragungskapazitäten bei gleichzeitiger Gewährleistung der Netzstabilität. Eine andere Möglichkeit zur Erhöhung der Netzleistung besteht im Freileitungsmonitoring, wie es aktuell von der E.ON Netz GmbH erprobt wird. Dabei werden die Leistungsgrenzen der Freileitungen in Abhängigkeit von variablen Umgebungsparametern wie Windgeschwindigkeit und Temperatur besser genutzt.91 Die Dezentralisierung der Stromerzeugung wird sich nicht allein durch Ausbau und Steigerung der Übertragungsleistung der Netze bewältigen lassen. Über alle Spannungsebenen gut ausgebaute Netze sind eine Grundvoraussetzung. Benötigt werden jedoch auch neue Konzepte. Eine Möglichkeit sind Teilnetze, die dezentral gesteuert und über Knotenpunkte verknüpft werden. Durch die dezentrale Erzeugung werden sich beispielsweise Leistungsflüsse umkehren: statt von den Übertragungsnetze in die Verteilungsnetze in die andere Richtung. Um diese Situation zu meistern, wird der Aufbau von großräumigen Automatisierungs- und Schutzsystemen sowie ein Echtzeit-Sicherheitsmanagement erforderlich sein. Dies erfordert die jederzeitige genaue Kenntnis des Betriebszustandes des Netzes und die informationstechnische Aufbereitung der Zustandsdaten, um die Komplexität aus unterschiedlichen, teils volatilen Energieerzeugungsanlagen und schwankendem Bedarf zu beherrschen. Dazu muss das Netz intelligenter werden, man spricht vom so genannten Smart Grid. Auf Erzeugerseite wird dies ergänzt durch Bildung so genannter virtueller Kraftwerke, zu denen sich mehrere kleinere Produzenten zusammenschließen, um durch Abstimmung ihres Einspeiseverhalten wirtschaftliche Vorteile erzielen zu können. Zunehmend wird das so genannte Demand Side Management zum Einsatz kommen, also die Steuerung des Verbrauchsprofils der Abnehmer zur Abfederung von Lastspitzen. 161


© Siemens Pressebild

Diese Entwicklungen werden ohne eine verstärkte Integration von Methoden der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) in elektrische Netze nicht möglich sein. Dazu gehört die Modellierung und Simulation der zunehmend komplexeren Netze. Weiterentwicklungen bei der zu Grunde liegenden Hardware der Leitungsnetze sind jedoch genauso eine Grundvoraussetzung. Hochspannungstechnik und leistungselektronische Betriebsmittel müssen in der Lage sein, den Anforderungen eines heterogenen, dezentralen, flexiblen und leistungsfähigen Netzes gerecht zu werden. Zum Beispiel müssen Isolierstoffe verbessert, innovative Schaltanlagen, Steuerelemente und Sensoren entwickelt und höhere Blindleistungen bereitgehalten werden. Mit der technologischen Entwicklung wird die Entwicklung neuer Geschäfts- und Tarifmodelle einhergehen. Schließlich ist aufgrund der Volatilität der Energiequellen Wind und Sonne die Speicherung von elektrischer Energie ein Thema von zunehmender Bedeutung, und zwar nicht nur für die elektrischen Netze. Die direkte Speicherung in supraleitenden Materialen oder Kondensatoren ist zwar möglich, in großtechnischem Maßstab arbeiten aber nur Pumpspeicherkraftwerke wirtschaftlich. Deren Ausbaukapazitäten sind in Deutschland weitgehend erschöpft. Alternativen könnten Druckluftspeicher oder die Umwandlung in Wasserstoff sein, die zur Zeit in Pilotprojekten erforscht werden. Auch die elektrochemische Speicherung ist eine Option. Dafür kommen nicht nur große Batterien im Megawatt162

Überspannungstest im Siemens-Prüffeld in Berlin


bereich in Frage, sondern auch alternative Konzepte wie die Nutzung der Speicherkapazitäten von Elektrofahrzeugen, die ans Netz angeschlossen werden.

92 Vgl. z. B. Berghoff et al. (2008). In diesem neuesten Forschungsranking des CHE hat die TU Berlin zwar den Sprung auf den Spitzenplatz in Elektrotechnik und Informationstechnik geschafft. Nach Ansicht der Befragten beruht dies aber auf der starken Position der Informatik, was unter anderem die zahlreichen Stiftungsprofessuren in diesem Fach belegen. Der Bereich Elektrotechnik wurde in der Vergangenheit an der TU Berlin eher verkleinert.

Wissenschaft Die Forschung zu elektrischen Netzen findet schwerpunktmäßig an der TU Berlin statt, an der die Elektrotechnik eine lange Tradition hat. Aber auch die Technischen Fachhochschulen verfügen über Kapazitäten. Dennoch ist die Elektrotechnik an einigen anderen deutschen Hochschulen wie der RWTH Aachen oder der TU München stärker vertreten als in Berlin.92 Immerhin hat sich die TU Berlin vor kurzem personell auf dem Gebiet verstärkt. Insbesondere werden am Fachgebiet ›Energieversorgungsnetze und Integration erneuerbarer Energien‹, das seit September 2007 von Prof. Kai Strunz geleitet wird, schwerpunktmäßig die Infrastruktur-Integration erneuerbarer Energie und die Optimierung heterogener Energiesysteme erforscht. Schwerpunkte am Fachgebiet Hochspannungstechnik unter Leitung von Prof. Wilfried Kalkner sind unter anderem die Zuverlässigkeitsanalyse elektrischer Energieversorgungsnetze, Untersuchungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit von elektrischen Vorrichtungen und die Eigenschaften von Materialien für Hochspannungsanwendungen. In jüngster Zeit durchgeführte Projekte betrafen Teilentladungs-Messungen zur Wicklungsdiagnose an rotierenden elektrischen Maschinen, die sensorgestützte Diagnose der Wicklungseinspannkraft bei Leistungstransformatoren und die Zustandsbewertung von Mittelspannungs-Kabelanlagen. Aufgrund der anstehenden Emeritierung des Leiters wird das Fachgebiet voraussichtlich gegen Ende des Jahres 2008 neu besetzt werden. Das derzeit vakante Fachgebiet Leistungselektronik an der TU Berlin wird nach Auskunft der TU Berlin zeitnah wiederbesetzt werden. Außerdem wird ein Fachgebiet außerhalb der Elektrotechnik für das Thema Energiespeicherung umgewidmet werden. Die drei genannten Fachgebiete – Netze, Hochspannungstechnik und Leistungselektronik – bilden den Kern des Clusters ›Netze und funktionale Energiespeicherung‹ innerhalb des Innovationszentrums Energie der TU Berlin. Grundlagen aus diesen Gebieten werden im Rahmen des Bachelor-Studiengangs Elektrotechnik vermittelt. Für das Masterstudium erfolgt in der Spezialisierungsrichtung ›Elektrische Energietechnik‹ eine vertiefte Ausbildung. Zusätzlich bestehen relevante Kompetenzen in anderen Fachbereichen. Das DAI-Labor der TU Berlin unter der Leitung von Prof. Sahin Albayrak hat sich als Teil eines Konsortiums am E-Energy Wettbewerb des BMWi beteiligt, und zwar mit der Aufgabe, entsprechende Komponenten, Systeme und Softwarelösungen zu entwickeln. Am Fachgebiet Energiesysteme werden aus sozioökonomischer Perspektive verschiedene Projekte, zum Beispiel zur agentenbasierten Simulation von Energiespeichern für netzabhängige Energieressourcen und zum Demand Side Management durchgeführt. Im Studiengang Elektrotechnik an der TFH werden vertiefte Lehrinhalte u.a. zu elektrischen Netzen, Leistungselektronik, Isolierstofftechnik, elektrischer 163


Sicherheit, elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und Hochspannungstechnik vermittelt. Für die praxisbezogene Ausbildung stehen den Studenten die Einrichtungen im Labor ›EMV und Hochspannungstechnik‹ zur Verfügung, dessen Leiter Prof. Friedrich-Wilhelm Veuhoff ist. Weitere zwei Professoren befassen sich mit Hochspannungstechnik. Kontakte zum Schaltwerk und zum Dynamowerk der Siemens AG sowie zu Vattenfall bestehen hauptsächlich über Diplomarbeiten. Direkte Forschungskooperationen erfolgen vor allem mit kleineren Ingenieurbüros in Berlin. An der FHTW Berlin können sich Studenten des Studiengangs Elektrotechnik auf elektrische Energietechnik spezialisieren. Im ›Labor für Elektrische Anlagen und Geräte‹ erfolgt die praktische Ausbildung zu Themen wie computergestützte Planung und Betrieb von Elektroenergieanlagen, Stromrichtern, Gleich-, Wechsel- und Drehstromnetzen, intelligentes Energiemanagement und Integration regenerativer Energieanlagen. Die Labors sind prinzipiell auch für Forschungs- und Weiterbildungsaufgaben nutzbar. Erforscht werden z. B. elektrische Speichersysteme für den Nahverkehr (Prof. Norbert Klaes). An den außeruniversitären Forschungsinstituten in Berlin findet nach den vorliegenden Informationen keine nennenswerte Forschung zu elektrischen Netzen, Hochspannungstechnik oder Leistungselektronik statt. In Brandenburg wird an der BTU Cottbus am Lehrstuhl Energieverteilung und Hochspannungstechnik unter Leitung von Prof. Harald Schwarz an Energieübertragungs- und -verteilnetzen, an der elektromagnetischen Verträglichkeit von großen Systemen und Anlagen sowie an der Hochspannungstechnik geforscht. Der Lehrstuhl Dezentrale Energiesysteme und Speichertechnik ist zurzeit nicht besetzt. Außerdem gibt es an der FH Lausitz ein Lehrgebiet Energieund Hochspannungstechnik, das von Prof. Kathrin Lehmann geleitet wird. Wirtschaft Auf die große Bedeutung der Hersteller von Geräten der Elektrizitätserzeugung und -verteilung (DL 31) innerhalb des Verarbeitenden Gewerbes in Berlin wurde bereits in Kapitel 4.2.1 hingewiesen. Unter diesen Betrieben sind die Hersteller von Elektrizitätsverteilungs- und -schalteinrichtungen die dominierende Gruppe. Traditionsreichstes und größtes Unternehmen der Branche in der Hauptstadt ist die Siemens AG. Im Schaltwerk Berlin (Siemens Power Transmission and Distribution, PTD) wird Schalt-, Schutz- und Stationsleittechnik für Hochspannungs- und Mittelspannungsnetze gefertigt. Die Produktpalette umfasst unter anderem gasisolierte Schaltanlagen, elektrisch betätigte Schalter für große Leistungen (Schütze) und Überspannungsableiter. Das Schaltwerk ist das unternehmensinterne Technologiezentrum für die Entwicklung und Herstellung dieser Geräte und verfügt über Prüf- und Versuchsfelder. Die Forschungs- und Entwicklungszentrale zu elektrischen Netzen befindet sich jedoch am Hauptsitz der Sparte in Erlangen. Im Messgerätewerk (Siemens Power Transmission and Distribution, PTD) werden Hardwarekomponenten für Netzleit-, Schutz-, Stations- und Fern164


wirktechnik sowie Messtechnik für die private und öffentliche Energieversorgung gefertigt. Im Messgerätewerk und im Schaltwerk sind insgesamt 2.930 Mitarbeiter tätig.93 Auch im Siemens-Röhrenwerk werden einige Produkte für Energieverteilungsanlagen im Nieder- und Mittelspannungsbereich gefertigt. Ein weiterer traditionsreicher Betrieb in Berlin ist die Converteam GmbH. Hauptprodukt des Werks in Berlin-Marienfelde, das ehemals Teil des AEGKonzerns und der französischen Alstom-Gruppe war, sind Stromrichter für rotierende Anlagen, wie sie in Turbinen, Generatoren, elektrischen Antrieben oder Walzwerken benötigt werden. Converteam ist führender Lieferant für Frequenzumrichter und Schaltanlagen für Windkraftanlagen.94 Das Unternehmen forscht unter anderem am Einsatz von supraleitenden Materialien in Windgeneratoren. Der Konzern hat seinen Hauptsitz in Frankreich und ist heute im Besitz eines Konsortiums englischer Banken und Investoren. Im Berliner Werk sind rund 650 Mitarbeiter beschäftigt. Neben den Werken der internationalen Konzerne konnte sich in Berlin eine Reihe kleinerer Hersteller etablieren. Ein Beispiel ist skytron energy, ein Hersteller und Entwickler von elektronischer Messwerterfassungs-, Regelungsund Visualisierungstechnik sowie von Leistungselektronik für die Erzeugung erneuerbarer Energien. Außerdem bietet das Unternehmen Dienstleistungen für Messwerterfassungs- und Visualisierungstechnik im Bereich der erneuerbaren Energien an. Von großer Bedeutung sind außerdem die in der Region ansässigen Elektrizitätsversorgungsunternehmen (vgl. Kapitel 4.2.3). Sie verfügen über langjährige Erfahrung im Netzbetrieb und über einen breiten Bestand an Daten zur Nutzung und Auslastung der Netze. Insbesondere Vattenfall betreibt selbst Forschung und Entwicklung und kooperiert dazu mit wissenschaftlichen Einrichtungen in der Region und überregional. Verschiedene Themen wie Brennstoffzellen, intelligente Netzwerke oder die Einbindung von Windkraft werden bearbeitet. Beispielsweise hat Vattenfall Ende 2007 in BerlinHohenschönhausen ein Pilotprojekt mit 500 intelligenten Stromzählern (smart metering) angestoßen.95 Die GASAG steigt mit der geplanten Einführung von Mikro-Blockheizkraftwerken ebenfalls ins Geschäft mit der dezentralen Stromversorgung ein (vgl. Kapitel 5.4.2). Die BTB verfügt außerdem über langjährige Erfahrung im Betrieb von Netzen mit dezentralen Erzeugern im großstädtischen Umfeld. Die ENERTRAG AG betreibt in der Uckermark ein Kombikraftwerk mit Windkraft- und Biogasanlagen. Dabei ist der Einsatz von Wasserstoff zur Verringerung von Spitzen bei der Stromeinspeisung vorgesehen. 93 Quelle für Mitarbeiterzahlen: Der Tagesspiegel (2007b). 94 Vgl. Brandt 2006, S. 36–37. 95 Vgl. rg (2007).

Netzwerke und Verbände In Berlin sind mehrere Verbände aus der Branche ansässig oder unterhalten hier Vertretungen. Der BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. ist der Interessenverband der Energie- und Wasserversorger in Deutschland. Einige Mitglieder des Elektrotechnischen Vereins e.V. (ETV), des Zentralverbands Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI), der in Ber165


lin eine Landesstelle und ein Hauptstadtbüro unterhält, und des VDI beschäftigen sich mit netztechnischen Fragen; eine spezielle Fokussierung auf das Thema besteht allerdings nicht. Das Konrad Zuse Institut und die BTU Cottbus waren Mitglieder im Netzwerk ›Energie und Kommunikation‹. Dieser Verbund aus zehn Forschungseinrichtungen und fünf Unternehmen wurde im Rahmen der Initiative ›Netzwerke Grundlagenforschung erneuerbare Energien und rationelle Energieanwendung‹ des BMBF bis Jahresende 2006 gefördert.96 Ziel war es, den Vernetzungsgrad von Hochschuleinrichtungen und Unternehmen mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen zu erhöhen, wobei eine thematische Ausrichtung auf die Optimierung des Einsatzes dezentraler Energieversorgungssysteme durch Einbindung moderner Kommunikationstechniken bestand. Profil und Empfehlungen Durch die Liberalisierung des Marktes und die fortschreitende Dezentralisierung der Strukturen nimmt der Innovationsdruck im Bereich der elektrischen Energieversorgungsnetze zu. Aufgrund der unsicheren Rahmenbedingungen und aus ökonomischen Gründen ist in Deutschland allerdings derzeit noch eine gewisse Investitionszurückhaltung zu beobachten. Die Entwicklung neuer Hardwarekomponenten für dezentrale Netze mit einem wachsenden Anteil an volatilen Erzeugern, die Einbindung moderner Informations- und Kommunikationstechnik, Technologien zur Energiespeicherung und nicht zuletzt die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle stehen dennoch weit oben auf der Agenda. Da der Forschungs- und Entwicklungsbedarf mittlerweile erkannt worden ist, kann mit einer Zunahme der Fördermittel gerechnet werden. Berlin hat sich bislang als Forschungsstandort im Bereich der elektrischen Netze nicht ausgezeichnet. Führend in Deutschland ist die RWTH Aachen. Da das Gebiet erst in den letzten Jahren an Aktualität gewonnen hat, ist es jedoch forschungsseitig generell in Deutschland nicht stark vertreten. Die Voraussetzungen, das Thema dezentralere Elektrizitätsnetze in der Region stärker zu besetzen, sind daher günstig. Die TU Berlin hat sich bereits durch die Berufung für das Fachgebiet ›Energieversorgungsnetze und Integration erneuerbarer Energien‹ personell verstärkt, eine Professur für Energiespeicherung ist in Planung. Innerhalb des IZE wurde ein Cluster ›Netze und funktionale Energiespeicherung‹ gegründet, in das auch Wissenschaftler mit sozioökonomischer Ausrichtung oder aus dem Bereich Energiewandlung eingebunden werden sollen. An den Fachhochschulen bestehen weitere Kompetenzen. Die wichtige Querschnittswissenschaft Informatik und Mathematik in Berlin haben einen anerkannt guten Ruf, die Bereitschaft dieser Disziplinen, das Thema aufzugreifen ist gegeben. Die BTU Cottbus hat das Thema ebenfalls besetzt. Auch die Tatsache, dass aktiv forschende Energieversorgungsunternehmen in der Region ansässig sind, stellt einen großen Vorteil für die Entwicklung des Technologiefelds dar. Dazu kommen Unternehmen, die über relevante Kompetenzen verfügen, z. B. aus der Wind- und der Solarbranche. Ein Konsortium, 166

96 Homepage: http: / / neuk.iset.uni-kassel.de. 97 Homepage: www.e-energie.info.


in dem neben Vattenfall auch Berliner Informatiker und der Solarverein Berlin e.V. vertreten sind, hat sich im Jahr 2007 am E-Energy Wettbewerb des BMWi beteiligt. An dem Projektantrag waren außerdem Wissenschaftler der BTU Cottbus beteiligt. Dieses Verbundvorhaben soll die Modernisierungspotenziale der Informations- und Kommunikationstechnologien innerhalb der Wertschöpfungskette der Stromversorgung erschließen.97 Zu diesem Zweck soll die Einführung des medienbruchfreien elektronischen Geschäfts- und Rechtsverkehrs sowie die Integration von digitalen Technologien in das Elektrizitätsversorgungssystem erprobt werden. Das Konsortium war in der ersten Runde des Wettbewerbs erfolgreich und zählte zu den zwölf Finalisten. Eine Förderzusage in der Endrunde wurde nicht erteilt. Die länder- und institutionenübergreifende Kooperation ist dennoch sehr zu begrüßen und sollte intensiviert werden. Eine Basis, die für eine zukünftige gemeinsame Projektarbeit genutzt werden sollte, wurde trotz der letztlich nicht erfolgreichen Bewerbung gelegt. Die Zusammenarbeit von Brandenburg und Berlin ist auch deshalb vorteilhaft, weil die Metropolregion und das ländliche Brandenburg sich gegenseitig ergänzen. In Berlin wird – nicht zuletzt durch das Contracting-Geschäft – der Anteil dezentraler Stromerzeugungsanlagen weiter zunehmen, wie unter anderem der Feldversuch zur Einführung eines Mikro-BHKW durch die GASAG belegt. In Brandenburg hat die Windkraft einen hohen Anteil an der Elektrizitätserzeugung; gleichzeitig finden sich Biogas-, Solaranlagen und Braunkohle-Großkraftwerke, also ein breiter Energiemix von volatilen und konventionellen Energiequellen. Die Großunternehmen in der Region sind aus eigenen Ressourcen in der Lage, Projekte zu initiieren und mit wissenschaftlichen Einrichtungen zusammenzuarbeiten. Zukünftige Maßnahmen Dritter sollten daher zum einen darauf abzielen, auch außerhalb von Großprojekten Kooperationsmöglichkeiten für kleine und mittlere Unternehmen mit den Niederlassungen der Konzerne, insbesondere mit dem Schaltwerk von Siemens, zu eröffnen. Als ein mögliches Thema wurde die Sensortechnik genannt. Das E-Energy Projekt zeigt andererseits, dass ein derart komplexes, aber auch besonders potenzialreiches Problem wie die dezentrale Elektrizitätsversorgung, das alle Stufen der Wertschöpfungskette betrifft, nicht allein mit Akteuren aus der Region angegangen werden kann. Dies belegt bereits die Tatsache, dass die Forschungs- und Entwicklungsabteilungen der großen Hersteller nicht in der Region angesiedelt sind; der Hauptsitz der Netzsparte von Siemens ist in Bayern. Es ist kaum zu erwarten, dass die Großkonzerne allein durch die Beteiligung an Verbundprojekten mit Energieversorgern oder wissenschaftlichen Einrichtungen in BerlinBrandenburg nennenswerte Produktionskapazitäten in die Region verlagern werden. Deshalb sollte bei der Initiierung von Verbundprojekten Wert darauf gelegt werden, dass kleine und mittlere Unternehmen mit hoher Wertschöpfung in der Region eingebunden werden.

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5.6.2

Öl und Gas

Innovationstrends Zu Fragen des Transports, der Verteilung und der Speicherung von Öl und Gas liegen nur wenige Erkenntnisse bezüglich regionaler Kompetenzen und Entwicklungspotenziale vor. Betrachtet werden ausschließlich leitungsgebundene Systeme. Außerdem werden in diesem Kapitel einige allgemeine Aspekte der Öl- und Gasindustrie behandelt. Bei den Versorgungsnetzen für Öl und Gas ist die Einbindung von Informations- und Kommunikationstechnologien weiter fortgeschritten als bei den Elektrizitätsnetzen, was auch damit zusammenhängt, dass die Leckage-Detektion und der Import über weite Entfernungen schon früh erhöhte Anforderungen an Überwachung, Steuerung und Regelung der Netze gestellt haben. Bei den Gasnetzen hat die Deregulierung, zum Beispiel durch die Vorgaben der Bundesnetzagentur zum Zweivertragsmodell von 2006, neue Anforderungen gestellt, die Lösungen erfordern. Weiterhin stellt die Einspeisung von Biogas Herausforderungen bezüglich Verdichtung, Regelung, Messung, Konditionierung und Vermischung des Gases.98 Auch die Frage, wie sich der Transport in den Leitungsnetzen möglichst energieeffizient gestalten lässt, spielt eine wichtige Rolle. Hier hat die Steuerung der Transportanlagen einen wesentlichen Einfluss. Wissenschaft Zu Transport- und Verteilnetzen für Gas und Öl wird an den wissenschaftlichen Einrichtungen in Berlin keine technologische Forschung durchgeführt. Am Fachgebiet Energiesysteme der TU Berlin liegt der Forschungsschwerpunkt zwar auf Stromnetzen, zu Öl und Gas bestehen jedoch ebenfalls einige Kompetenzen. Das Fachgebiet Explorationsgeologie an der TU Berlin, das von Prof. Wilhelm Dominik geleitet wird, begleitet die Untersuchungen der Berliner GASAG am Gasspeicher Ruhleben wissenschaftlich. Wirtschaft Im Bereich Öl und Gas entwickelt und vertreibt die PSI AG in Berlin Produkte für den Weltmarkt. Kerngeschäft des Konzerns sind Softwarelösungen für Energieversorger, Industrie (Maschinen- und Anlagenbau, Automobilindustrie, Metallverarbeitung, Logistik) und Infrastrukturbetreiber (Telekommunikation, Verkehr, Umweltschutz, Public Safety, IT-Service). Im Geschäftsjahr 2006 wurde mit konzernweit über 1.000 Mitarbeitern ein Umsatz von 117 Mio. Euro erzielt. Bei Systemen zur Steuerung, Überwachung und Datenerfassung komplexer Netzinfrastrukturen für Energieversorger (Elektrizität, Gas, Öl, Wasser) ist PSI nach eigenen Angaben führend. Lösungen für Analyse, Simulation, Handel und Vertrieb sowie Kommunikation gehören ebenso zum Produktspektrum wie die Wartung der gelieferten Hard- und Software. In Berlin sind die Firmenzentrale, der Geschäftsbereich Öl und Gas sowie die Logistiksparte angesiedelt, nicht jedoch der Geschäftsbereich elektrische Energie. 168

98 Vgl. Klinski (2006). 99 Vgl. Kerzendorf (2007).


© GASAG Berliner Gaswerke AG

Erdgasspeicher der GASAG in Berlin

Ansonsten sind nur wenige Industriebetriebe bekannt, die in Berlin Produkte für die Öl- und Gasindustrie herstellen. Die BORSIG Membrane Technology GmbH ist Mitglied der Borsig-Gruppe und stellt Membranen für die chemische, die petrochemische sowie die Öl- und Gasindustrie her, die zur Gasrückgewinnung, -separation und -konditionierung auch in Verteilnetzen eingesetzt werden können. Größter Produktionssstandort ist Gladbeck, Firmensitz Berlin. Das Unternehmen unterhält Forschungskooperationen mit dem Leibniz-Institut für Katalyse, Außenstelle Berlin, und ist an der Berliner PolyAn GmbH beteiligt, die unter anderem Trennmembranen für petrochemische Prozesse herstellt. Die BORSIG ZM Compression GmbH, die Turbo- und Kolbenverdichter für Kraftwerke, Erdgasförderung, -transport und -tankstellen herstellt, hat ihren Sitz ebenfalls in Berlin, ihren Hauptstandort allerdings in Sachsen. Die Magwen Valves and Actuators GmbH fertigt Spezialarmaturen und Ventile unter anderem für Erdöl- und Erdgasanlagen (vgl. Kapitel 5.4). Die CAM Chemieanlagenbau GmbH baut Tanks und Behälter für Öl und Gas, aber auch für Klärwerke. Das Gasverteilnetz in der Region Berlin-Brandenburg wird von der NBB Netzgesellschaft Berlin-Brandenburg mbH & Co. KG betrieben. Dieses Unternehmen ist eine Ausgründung der Gasversorger GASAG AG und EMB Erdgas Mark Brandenburg GmbH, an welcher wiederum die GASAG über eine Mehrheitsbeteiligung verfügt. Forschung und Entwicklung wird vorrangig von den beiden Versorgern betrieben. Die EMB hat die Federführung bei der Errichtung einer Biogas-Großanlage in Rathenow. Der Hauptteil des dort produzierten Bioerdgases soll in das Netz der GASAG eingespeist werden (vgl. Kapitel 5.1.3). Das in Berlin ansässige Contracting-Unternehmen Greenvironment GmbH plant den Bau eines Biogas-Mikronetzes in Hessen.99

169


Profil und Empfehlungen An den wissenschaftlichen Einrichtungen Berlins findet derzeit nur sehr wenig Forschung zu Öl und Gas statt. Eine Ausnahme stellt Wasserstoff dar (vgl. Kapitel 5.2). Abgesehen von den Energieversorgungsunternehmen, die ihren Sitz in der Region haben, und der Softwarebranche ist auch die Unternehmensseite verhältnismäßig schwach besetzt. Potenzial für regionale Verbundprojekte ist nach derzeitigem Erkenntnisstand kaum vorhanden. Als mögliche zukunftsträchtige Themen für die Entwicklung des Feldes in der Region wurden unter anderem Membrantechnologien und Katalysatoren benannt. Dieses Bild muss allerdings vorläufig bleiben, erforderlich wären detaillierte Untersuchungen, insbesondere für Brandenburg.

5.7

Elektrische Antriebe

Innovationstrends Die elektrische Antriebstechnik bietet ein hohes Energieeinsparpotenzial. Allein in der Industrie, in der zwei Drittel des Stromverbrauchs auf elektrische Antriebe entfallen, könnte der Energieverbrauch durch den Einsatz effizienterer Antriebe um 27 Mrd. kWh gesenkt werden, was elf Kraftwerksblöcken der 400 MW-Klasse entspricht.100 Sparsamere Lösungen wie drehzahlgeregelte Antriebe sind verfügbar, dringen am Markt aber nur langsam durch. Bei der Weiterentwicklung steht die Energieeffizienz der Motoren dennoch auch weiterhin im Vordergrund. Wirkungsgradverbesserungen lassen sich beispielsweise durch optimierte Werkstoffe und durch Anpassungen in Bauform oder Regelung erreichen. Die Beiträge der Leistungselektronik, der Sensortechnik, der Messwertverarbeitung und der Simulation sind hier besonders gefragt. Höhere Ansprüche an die Energieeffizienz werden zukünftig nicht nur an Antriebe in der Industrie, sondern auch im Verkehr (Elektrofahrzeuge, Hybridantriebe, Schienenfahrzeuge) und im Bau (Öl-, Umwälz-, Zirkulationspumpen) gestellt. Im Haushalt (weiße Ware) schätzt der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) das Einsparpotenzial durch effizientere elektrische Kleinelektromotoren auf 8,2 TWh.101 Wissenschaft In Berlin befassen sich verschiedene Fachbereiche der Technischen Hochschulen mit elektrischen Maschinen. Mit der Leistungselektronik und der Hochspannungstechnik sind weitere relevante Disziplinen an der TU Berlin und an den Fachhochschulen vertreten, welche bereits in Kapitel 5.6.1 vorgestellt wurden. An der TU Berlin wurden bis zur Emeritierung seines langjährigen Leiters Prof. Rolf Hanitsch am Fachgebiet Elektrische Maschinen / Regenerative Energietechnik nicht nur Forschungsarbeiten zu elektrischen Antrieben durchgeführt, sondern auch zu Windkraft- und Solarenergieanlagen. Seit 2006 leitet Prof. Uwe Schäfer das Fachgebiet, das nunmehr die Bezeichnung Elektrische 170

100 ZVEI (2007). 101 Vgl. VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (2008).


Antriebstechnik trägt. Der Forschungsschwerpunkt liegt bei Antrieben für Straßenfahrzeuge, insbesondere bei Hybridantrieben. Zurzeit wird am Aufbau eines Prüfstandes für Hybridantriebe gearbeitet. Weitere Arbeitsgebiete am Fachgebiet sind unter anderem Windgeneratoren mit Permanentmagneten, Mittelspannungs-Antriebe und die Modellierung von Energiespeichersystemen (Batterien, Superkondensatoren) für Antriebssysteme. Die TFH Berlin verfügt über ein Elektrotechnik-Labor, in dem die praktische Ausbildung der Studenten zu Regel- und Steuerungstechnik, Leistungselektronik, elektrischen Maschinen, Antriebstechnik erfolgt. Das Labor wird von Prof. Till Hühns geleitet, der auf das Gebiet Elektrische Maschinen und Anlagen berufen wurde. Weitere vier Professoren an der TFH Berlin befassen sich schwerpunktmäßig mit elektrischen Antrieben und Maschinen. Durch Diplomarbeiten und kleinere Forschungskooperationen bestehen Kontakte zu Siemens und Ingenieurbüros in der Region. An der FHTW Berlin werden die Studierenden im Labor für Elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik‹ praktisch zu den Grundlagen elektrischer Maschinen, zu leistungselektronischen Bauelementen und Messverfahren geschult. Anwendungsorientierte Forschung, beispielsweise zu Schienenfahrzeugen, wird im Labor ebenfalls betrieben. In Brandenburg werden an der BTU Cottbus am Lehrstuhl Elektrische Maschinen und Antriebstechnik, der kommissarisch von Prof. Gerhard Lappus geleitetet wird, theoretisch und experimentell elektrische Antriebsysteme erforscht und entwickelt. An der FH Brandenburg gibt es ein Labor Elektrische Maschinen und Antriebe / Leistungselektronik, das von Prof. M. Krumm geleitet wird. Wirtschaft Wie bereits in Kapitel 4.2.2 ausgeführt wurde, ist ein großer Teil der in der elektrischen Energietechnik tätigen Arbeitskräfte in Berlin mit der Herstellung von Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren (Wirtschaftsklasse DK 31.10 ) beschäftigt. Größter Hersteller von elektrischen Maschinen ist die Siemens AG. Im Dynamowerk (Siemens Automation and Drives, A&D) produzieren 650 Mitarbeiter Großantriebe. Einsatzgebiet für die Synchron- und Asynchronmotoren sind beispielsweise Verdichter in der Öl- und Gasindustrie oder für Hochofengebläse, Antriebe für Erz- und Zementmühlen, Schiffe, U-Boote, Walzgerüste und Förderanlagen. Die Automotive-Sparte der Continental AG produziert und entwickelt in Berlin elektrische Antriebe und Komponenten für zukünftige Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Der Standort ist Zentrum für die Hybrid-Aktivitäten des Automobilzulieferers, es wird am Batterie- und Energiemanagement der Systeme gearbeitet. Continental kooperiert bei der Entwicklung mit großen Automobilkonzernen wie Daimler und BMW und ist mit der ZF Friedrichshafen AG eine strategische Partnerschaft eingegangen. Enge Kontakte bestehen zur TFH Berlin. In Berlin werden auch Kompressormotoren, Lenkungsaktuatoren und Kleinmotoren für die Automobilindustrie hergestellt. Ende 2007 hat die Brose171


Gruppe die Elektromotoren-Sparte der Continental AG übernommen.102 Die Aktivitäten im Hybridbereich in Berlin sind von der Transaktion nicht betroffen. Daneben gibt es in der Hauptstadt einige kleine und mittlere Unternehmen, die elektrische Antriebe oder Komponenten herstellen. Ein Beispiel ist die MENZEL Elektromotoren GmbH, die Elektromaschinen und Transformatoren für die Industrie bis zum Leistungsbereich von 10.000 kW fertigt und liefert. Im Werk Berlin sind 60 Mitarbeiter beschäftigt. Die PowerTronic Drive Systems GmbH produziert AC- und DC-Elektromotoren für verschiedenste Anwendungen. Die transresch Antriebssysteme Berlin GmbH fertigt Stromrichter für die Antriebstechnik. Die Baumer Hübner GmbH stellt Geräte zur Erfassung der Drehzahl oder der Position in der Antriebstechnik her. Bei der weißen Ware ist die Bosch Siemens Hausgeräte GmbH (BSH) das größte produzierende Unternehmen. Das Waschmaschinenwerk in BerlinSpandau stand 2006 kurz vor der Schließung. Nach längeren Verhandlungen einigten sich Arbeitgeber und Arbeitnehmervertreter auf die Fortführung der Produktion mit reduzierter Belegschaft. Diese Arbeitsplätze sind bis 2010 garantiert.103 Profil und Empfehlungen Zwar ist Berlin forschungsseitig bei den elektrischen Antrieben momentan nicht gleichermaßen sichtbar wie beispielsweise die RWTH Aachen, jedoch dürfte aufgrund der wissenschaftlichen Kompetenzen und der zahlreichen in der Region ansässigen Unternehmen Entwicklungspotenzial vorhanden sein. Zwischen dem Siemens-Dynamowerk und den Hochschulen bestehen Kontakte, das Potenzial für gemeinsame Forschungsprojekte mit der TU Berlin wurde allerdings als eher gering eingeschätzt. Organisierte Netzwerke sind nicht bekannt, einige Verbände aus dem Bereich der Elektrotechnik wie ZVEI oder VDE unterhalten Vertretungen in Berlin. Zum weiteren Vernetzungsbedarf liegen keine belastbaren Erkenntnisse vor, da im Rahmen der vorliegenden Studie nur wenige Interviews mit Repräsentanten der Sparte geführt wurden. Deshalb sollten Gesprächskreise durchgeführt werden, um das Potenzial für Verbundprojekte zu sondieren. Insbesondere sollte geprüft werden, welches Kooperationspotenzial im Hybrid-Bereich vorhanden ist, da hier Kongruenzen zwischen der TU Berlin und Continental bestehen. Außerdem besteht bei diesem Thema ein enger Anschluss an das Kompetenzfeld Verkehr, in dem Berlin beachtliche Stärken hat (vgl. Kapitel 5.10). Schließlich sollte die Unternehmenslandschaft in Berlin und Brandenburg, die nur in Teilen bekannt ist, genauer eruiert werden.

172


5.8

Informations- und Kommunikationstechnologie

Innovationstrends In der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) ist der Energiebegriff in dreierlei Hinsicht von Bedeutung.

102 Vgl. Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG (2007). 103 Vgl. Brönstrup (2006). 104 Vgl. Fiete (2007). 105 Koomey (2007). 106 IBM Deutschland GmbH (2007). 107 Symantec Corporation (2007). 108 Vgl. Brill (2007); Markoutsakis (2008).

1. Die Hardware muss zuverlässig mit elektrischer Energie versorgt werden. Vor allem bei portablen Geräten ist die Entwicklung sicherer und unkompliziert nachladbarer Speichersysteme mit hohen Energiedichten eine wichtige Voraussetzung, um der ständige Zunahme ihrer Leistungsfähigkeit und ihres Stromverbrauch gerecht zu werden. 2. Die zunehmende Verbreitung der IKT geht mit einem unerwünschten Anstieg des Stromverbrauchs einher. Der gesamte Energieverbrauch von Internet, Computer, Handys usw. lässt sich nur schwer ermitteln. Das Bundesumweltministerium geht beispielsweise davon aus, dass das Internet zwei Prozent und die IKT acht Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland ausmachen. Weltweit ist die IKT für etwa genauso viel Treibhausgasemissionen verantwortlich wie der Flugverkehr.104 Eine Studie105 im Auftrag des amerikanischen Chipherstellers AMD kommt zu dem Schluss, dass im Jahr 2005 weltweit etwa 14 GW elektrische Leistung allein für den Betrieb von Servern erforderlich waren, mit wachsender Tendenz. Diesem Trend kann durch die Entwicklung sparsamer Geräte entgegengewirkt werden (Energieeffizienz in der IKT). Wie andere Studien von IBM106 und Symantec107 zeigen, steht allerdings bei den Betreibern von Rechenzentren und IT-Infrastruktureinrichtungen nicht der Klimaschutzgedanke im Vordergrund. Vielmehr sind es die steigenden Energiekosten, die Unternehmen zunehmend zum Einsatz von energieeffizienten Produkten und Methoden, so genannter grüner IT, zwingen. Die Innovationstrends gehen in Richtung sparsamer Hardware (neue CPU, Ersatz älterer Hardware, bessere Systembalance) und effizienterer Ausnutzung der Ressourcen (Serverkonsolidierung, Virtualisierung, Applikationsebene). Auf der Ebene der Infrastruktur kann beispielsweise bei Rechenzentren durch verbesserte Auslegung der Gebäude, Optimierung der Verkabelung oder intelligente Kühlkonzepte der Energieverbrauch gesenkt werden.108 3. Andererseits lässt sich der Energieverbrauch in vielen Bereichen durch den Einsatz moderner IKT senken (Energieeffizienz durch IKT). Beispiele sind Videokonferenzen statt Flugreisen, Ersatz von Experimenten durch Simulationen, energieeffiziente Steuerung von Motoren, Anlagen, Gebäuden, und Verkehr. Als Querschnittstechnologie ist die IKT heute in praktisch allen technischen Bereichen unverzichtbar. Wissenschaft In Berlin wird am Fraunhofer IZM in der Abteilung High Density Interconnect & Wafer Level Packaging an Konzepten zur Stromversorgung von tragbaren 173


elektronischen Geräte geforscht (Mikrobrennstoffzellen, Mikrobatterien, photovoltaische Mikromodule, piezoelektrische Generatoren, vgl. Kapitel 5.2). Forschung zur Energieeffizienz in der IKT findet in Berlin nur in geringem Umfang statt. An der TU Berlin wird zur Zeit eine Konzeptstudie zur Energieeffizienz der gebäudetechnischen Infrastruktur in Rechenzentren erstellt. Entwickelt werden sollen innovative systemtechnische, gebäudetechnische und anlagentechnische Konzepte zum Problem Kühlung und Abwärmenutzung. Das Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung befasst sich unter anderem mit Nachhaltigkeitsaspekten der zunehmenden Verbreitung der IKT. Das Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbH hat im Auftrag des BMU eine Studie109 zum ›Zukunftsmarkt energieeffiziente Rechenzentren‹ erstellt, die Energieeffizienzpotenziale in Rechenzentren untersucht und die Wettbewerbsfähigkeit der EU und Deutschlands bei energieeffizienten Rechenzentren bewertet. Derzeit arbeitet das Institut an der Erstellung einer Best-Practice Broschüre ›Energieeffiziente Rechenzentren‹. Die Arbeitsgruppe ›Leistung und Energie, Prüfstellenwesen‹ der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) arbeitet mit dem Heise-Verlag aus Hannover bei der Entwicklung eines Energieverbrauchpasses für IT-Komponenten zusammen. Die Berliner Forschung hat keinen speziellen Fokus auf Energieeffizienz durch IKT. Einzelne Projekte an den mathematischen Forschungsinstituten WIAS und ZIB sowie die Beteiligung der TU Berlin am E-Energy Projekt des BMWi (vgl. Kapitel 5.6.1) zeigen jedoch, dass das Thema forschungsseitig verstärkt aufgegriffen wird. Aktivitäten der wissenschaftlichen Einrichtungen in Brandenburg auf dem Gebiet sind nicht bekannt, es wurden für die vorliegenden Studie jedoch auch keine spezifischen Recherchen durchgeführt. Wirtschaft Unternehmen in Berlin, die Stromquellen für Geräte der IKT herstellen oder entwickeln, sind nicht bekannt. Aufgrund der expandierenden Märkte haben inzwischen viele Unternehmen der Elektronikbranche die grüne IT als Geschäftsfeld für sich entdeckt. Praktisch alle großen Hard- und Softwarehersteller sind auf dem Gebiet tätig.110 Insgesamt ist davon auszugehen, dass in der Region nur wenige Aktivitäten auf dem Feld stattfinden. Eine erschöpfende Sichtung der Unternehmenslandschaft wurde für diese Studie allerdings nicht durchgeführt. In Berlin ist keiner der großen Hersteller von Unterhaltungs- und Gebrauchselektronik mit Produktionsstätten vertreten. Einige kleinere Unternehmen, die sich mit grüner IT befassen, sind bekannt. Ein Beispiel ist der Bladeserver Hersteller Cluster Labs GmbH, der eine Fertigungslinie in Berlin-Pankow hat. Nach Firmenangaben steht die Energieverbrauchsreduzierung der Server im Mittelpunkt der Produktentwicklung. Außerdem bietet der Hersteller eine fernsteuerbare Stromleiste und Software zur Senkung des Energieverbrauchs an. 174


Anwenderseitig hat der zweitgrößte Web-Hoster in Europa, die Strato AG, in seinen Rechenzentren in Berlin und Karlsruhe nach eigenen Angaben den Energieverbrauch pro Kunden um 30 Prozent senken können. Dieses Ergebnis wurde durch den Einsatz sparsamer Hardware, durch gebäudetechnische Maßnahmen bei der Kühlung und auf Applikationsebene durch den Einsatz effizienter Software (z. B. eines neuen Spamfilters, an dessen Entwicklung die HU Berlin beteiligt war) erreicht. Außerdem hat das Unternehmen e-shelter 2007 in Berlin-Spandau ein Datacenter errichtet, in dem nach Firmenangaben ebenfalls höchste Effizienz-Maßstäbe verwirklicht wurden. Verschiedene Unternehmen in Berlin befassen sich mit Energieeffizienz durch IKT. Die Aktivitäten der PSI AG, die Softwarelösungen für Energieversorger, Industrie und Infrastrukturbetreiber entwickelt, wurden bereits in Kapitel 5.6.2 vorgestellt. Auch einige kleinere Unternehmen sind in dem Feld tätig, zum Beispiel die deZem GmbH, die 2003 als universitäre Ausgründung entstand und sich auf die Entwicklung von Hard- und Software für die Visualisierung von Energieverbrauchsdaten in der Produktion und in Gebäuden spezialisiert hat. Die Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. – GFaI e.V. war zusammen mit der RWTH Aachen an der Erstellung eines Frameworks beteiligt, mit dem die Entwicklung verschiedener Softwaresysteme der Energie- und Umwelttechnik effizienter realisiert werden kann.

109 Fichter (2007). 110 Die großen IT-Konzerne wie Cisco, IBM, Hewlett-Packard, Dell, Sun Microsystems oder Fujitsu Siemens haben verschiedene Initiativen angestoßen. AMD, APC, Dell, Hewlett-Packard, IBM, Intel, Microsoft, Sun Microsystems u.a. haben sich zu der Entwicklungs- und Informationsplattform ›Green Grid‹ zusammengeschlossen. Dell, Electronic Data Systems Corporation, Google, Hewlett-Packard, Intel, Lenovo, Microsoft, PG&E und der World Wildlife pflegen außerdem ihr grünes Image mit der Initiative ›Climate Savers Computing‹. Cisco hat ein eigenes Informationsportal eingerichtet (www.gruene-it. org), ähnlich wie das Unternehmen Sun Microsystems, welches sich schon seit längerem mit der Energieeffizienz von Serversystemen beschäftigt (www. openeco.org).

Profil und Empfehlungen Bei der Entwicklung von Systemen für die Energieversorgung von tragbaren Geräten der IKT sind gute Kompetenzen am IZM in Berlin vorhanden. Das IZM ist regional und überregional vernetzt. Ob weiterer Vernetzungsbedarf besteht, ist nicht bekannt, da im Rahmen der vorliegenden Studie keine Interviews mit Vertretern des IZM geführt wurden. Da das IZM bereits mit Industriepartnern an der Kommerzialisierung seiner Entwicklungen arbeitet (z. B. im Verbundprojekt ProZell, vgl. Kapitel 5.2), sollte geprüft werden, ob bei erfolgreicher Umsetzung der Projekte durch Ausgründungen oder Ansiedlungen entsprechende Produktionskapazitäten in der Region aufgebaut werden können. Welche Chancen sich durch das zu erwartende Marktwachstum der grünen IT für Berlin und Brandenburg auftun werden, kann derzeit nicht abgeschätzt werden. Hier sollten die Ergebnisse der TU-Studie zur Energieeffizienz in Rechenzentren abgewartet werden. Falls sich das Thema als tragfähig erweisen sollte, wird längerfristig eine Kooperation mit einem der großen IT-Konzerne erfolgen müssen, da sich diese in jüngster Vergangenheit alle auf dem Feld positioniert haben und über starke Marktpositionen verfügen. Außerdem wurde das Feld in anderen Regionen Deutschlands bereits besetzt. Insbesondere ist eine Gruppe um die TU Dresden und die Unternehmen AMD, Infineon und T-Mobile unter die zwölf Finalisten in der ersten Runde des Spitzenclusterwettbewerbs des BMBF gelangt. Ziel ihres Projekts ›Energy Efficiency Innovations from Silicon Saxony‹ ist die Schaffung der technologischen Voraussetzungen, die Energieeffizienz der Datenverarbeitung, -speicherung und -übertragung um den Fak175


tor 10 zu verbessern.111 Die endgültige Förderentscheidung steht im September 2008 an. Von diesem starken Cluster muss sich in Berlin auf geeignete Weise abgrenzen. Die Chancen für Berlin dürften eher im Bereich der Infrastruktur (z. B. Rechenzentren) als im Bereich der Herstellung (Hardware) liegen. Der Einsatz von IKT zur Verbesserung der Energieeffizienz von Anlagen und Geräten ist ein wichtiges Querschnittsthema, dass die Wissenschaft in der Region stärker aufgreifen sollte. Wichtige Themen wie dezentrale elektrische Netze lassen sich sonst kaum bearbeiten. Gleiches gilt für die Gebäudeleittechnik, die Automatisierungstechnik, den Verkehr. In allen energiebezogenen Bereichen wird die IKT zunehmend von Bedeutung sein. Die Berliner Informatik verfügt grundsätzlich über hervorragende wissenschaftliche Kompetenzen. Dieses Asset gilt es zur Stärkung des möglichen Kompetenzfelds Energie zu nutzen. IKT / Medien ist ein Kompetenzfeld innerhalb der Innovationsstrategie des Landes Berlin (vgl. Kapitel 2.2). Etwa 3.700 Firmen und 31.000 sozialversicherungspflichtig Beschäftigte arbeiten in der IKT-Branche. Zahlreiche Innovationsnetzwerke haben sich etabliert, bislang allerdings nicht spezifisch zum Thema IKT und Energie.112 Das Kompetenzfeldmanagement, an das sich die Empfehlungen in erster Linie richten, wird von der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen im Rahmen der Berliner Landesinitiative ›Projekt Zukunft‹ wahrgenommen. Energieeffizienz wird im Masterplan für den IT-Standort nicht als Handlungsfeld benannt. Trotzdem wurde das Thema bereits aufgegriffen, wie die oben genannten Projekte belegen. Sollte es zur Etablierung eines Kompetenzfelds Energie kommen, sollten die Aktivitäten der beiden Felder bei Querschnittsthemen eng abgestimmt werden, um Synergiepotenziale optimal nutzen zu können.

5.9

Lichttechnik

Innovationstrends Der Anteil der elektrischen Beleuchtung am Gesamtstromverbrauch lag 2005 bei 9,5 Prozent.113 Das Einsparpotenzial ist groß, da die Hälfte der heute installierten Beleuchtung auf veralteter, ineffizienter Technik beruht.114 Neue sparsame Technik steht vielfach zur Verfügung, Hauptproblem ist die geringe Ersatzrate. Die Lichttechnik hat sich in den letzten Jahren zunehmend zu einer Hochtechnologie und einem Hightech-Marktsegment entwickelt. Klassische Glühlampen werden in Deutschland kaum noch produziert. Der Trend geht zu Energiesparlampen mit höherer Lichtausbeute, intelligenter Lichtsteuerung und Leuchtdioden (LED). Entwicklungsbedarf besteht hier ebenso wie bei organischen Leuchtdioden (OLED) oder effizienten Vorschaltgeräten.115 Dafür sind Prozess- ebenso wie Produktinnovationen erforderlich. Auch das Potenzial der Tageslichtnutzung in Gebäuden, die ebenfalls zur Lichttechnik zählt, ist bei Weitem noch nicht ausgeschöpft.

176


111 Vgl. Technische Universität Dresden (2008). 112 Vgl. Projekt Zukunft (o. J.). 113 Verband der Elektrizitätswirtschaft e.V. (2007). 114 Vgl. ZVEI (2007). 115 Vgl. VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (2008). 116 Vgl. TU Berlin (o. J.), Jahresbericht. 117 Vgl. den Internetauftritt des L-Labs: http: / / www.l-lab.de / DE / Mitarbeiter / MAvoelker.jsp.

Wissenschaft In Berlin findet in verschiedenen Einrichtungen lichttechnische Forschung statt. Prof. Heinrich Kaase war bis zu seiner Emeritierung Anfang des Jahres 2008 Leiter des Fachgebietes Lichttechnik der TU Berlin, einem von lediglich vier Universitätsinstituten (Berlin, Darmstadt, Ilmenau, Karlsruhe) in Deutschland auf dem Gebiet. Am Fachgebiet hat die Lichtmesstechnik einen hohen Stellenwert. Außerdem gehören die Nutzung von Solarstrahlung, Beleuchtungstechnik, physikalische Grundlagen und elektronische Vorschalttechnik von Lichtquellen zum Forschungsspektrum. Das Fachgebiet ist an verschiedenen Verbundprojekten mit regionalen und überregionalen Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft beteiligt, beispielsweise zur Tageslichtnutzung, zur energieeffizienten Beleuchtung und zur dezentralen drahtlosen Datenerfassung in Gebäuden.116 Ein eigener Schwerpunktsstudiengang Lichttechnik besteht nicht. Lehrleistungen für die Studiengänge Elektrotechnik, Architektur, Gebäudetechnik, Gestaltungstechnik und Wirtschaftsingenieurwesen und für einige weitere Studienrichtungen werden erbracht. Seit April 2008 wird das Fachgebiet von Prof. Stephan Völker geleitet, der zuvor Mitarbeiter am L-LAB in Paderborn, einem Forschungsinstitut für Lichttechnik und Mechatronik, war. Seine Arbeitsschwerpunkte lagen dort im Bereich Kontrastwahrnehmung unter mesopischen Bedingungen, Entwicklung und Validierung von dynamischen Wahrnehmungsmodellen, psycho-pysiologische Bewertung von Scheinwerfern unter den Aspekten der Verkehrssicherheit.117 An der FHTW Berlin werden im Studiengang ›Technisches Gebäudemanagement‹ lichttechnische Grundlagen beispielsweise zu Schalt- und Dimmapplikationen von Leuchtmitteln vermittelt. Im Labor für solares Bauen, das von Prof. Friedrich Sick geleitet wird, werden im Rahmen der praktischen Ausbildung der Studenten auch Aspekte der Tageslichtnutzung gelehrt. Der Laborleiter forscht aktiv auf diesem Gebiet. Prof. Peter Marx von der TFH Berlin, der seinen Forschungs- und Arbeitsschwerpunkt auf dem Gebiet der Lichttechnik hatte, ist nach seiner Emeitierung weiterhin beratend tätig. In Brandenburg wird am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung in Potsdam an organischen Leuchtdioden geforscht (vgl. Kapitel 3.3.3). Außerdem stellt Lichttechnik einen Arbeitsschwerpunkt von Prof. Heiko Steiniger vom Fachbereich Informatik / Elektrotechnik / Maschinenbau der FH Lausitz dar. Die Entwicklung großflächiger OLED für Beleuchtungszwecke ist ein Arbeitsgebiet an der TFH Wildau in der Arbeitgruppe von Prof. Sigurd Schrader (Bereich Physikalische Technik). Die Arbeiten umfassen die Herstellung und Charakterisierung von neuartigen Ladungstransport-, Emitter- und Elektrodenmaterialien sowie von Passivierungsschichten. Weitere Einrichtungen in Brandenburg, die schwerpunktmäßig an lichttechnischen Fragestellungen forschen, sind nicht bekannt, allerdings wurde die Wissenschaftslandschaft in Brandenburg im Bereich der Lichttechnik im Rahmen der vorliegenden Studie nicht intensiv gesichtet.

177


Wirtschaft Die Lichttechnik ist für die Region Berlin-Brandenburg ein wichtiger Wirtschaftsfaktor mit rund 4.000 Arbeitsplätzen.118 Allein in der Herstellung von Lampen und Leuchten sind in Berlin nach Angaben des Statistischen Landesamtes in fünf Betrieben rund 2.100 Mitarbeiter beschäftigt.119 Die OSRAM GmbH mit Hauptsitz in München, eine hundertprozentige Tochter der Siemens AG, ist der größte Betrieb der Branche in der Region und der weltweit zweitgrößte Lampenhersteller hinter Philips. Im Zuge der Neustrukturierung des Konzerns Ende 2007 wurde Osram in den Industriesektor des Konzerns eingegliedert. Das Produktspektrum in der Hauptstadt umfasst Beleuchtung für Automobile und Displays, Hochdruckentladungslampen und Glasvorerzeugnisse. Osram beschäftigt in Entwicklung und Produktion rund 2.150 Mitarbeiter, von denen jedoch nicht alle in der Lampenherstellung tätig sind. Beispielsweise gehört zum Werk auch eine Maschinenentwicklungsabteilung, die direkt der Zentrale untersteht. Der international tätige Leuchtenhersteller Semperlux AG hat seine Zentrale in Berlin. Hier sind 120 der weltweit 460 Mitarbeiter beschäftigt, und zwar in Forschung und Entwicklung, Produktion, Vertrieb und Verwaltung. Der Umsatz des deutschen Teils des Unternehmens lag 2007 bei fast 29 Mio. Euro. Das Produktportfolio umfasst Leuchten für den Außen- und den Innenbereich. Die Franz Sill GmbH Berlin entwickelt und produziert Leuchten und Strahlersystem ebenfalls für den Außen- und Innenbereich sowie Vorschaltgeräte. Einige kleinere Unternehmen wie die EPIGAP GmbH und die OSA optolight GmbH stellen Leuchtdioden her. Außerdem sind mehrere Lichtplanungsbüros wie L-PLAN LICHTPLANUNG und führende Messgerätehersteller wie die X-Rite GmbH OPTRONIK oder die LMT Lichtmesstechnik GmbH in Berlin ansässig. Darüber hinaus unterhält die TÜV Rheinland Group in Berlin die TÜV FahrzeugLichttechnik GmbH, die alle lichttechnischen Einrichtungen an Fahrzeugen nach internationalen Vorschriften und Normen prüft. Netzwerke und Verbände In Berlin gibt es einige Netzwerke und Verbände im Bereich der Lichttechnik. Der Verein zur Förderung des Fachgebiets Lichttechnik der TU Berlin dient dem Erfahrungsaustausch und will Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zwischen dem Fachgebiet und den Vereinsmitgliedern initiieren und unterstützen. OSRAM, Semperlux, Sill und weitere Unternehmen und Privatpersonen aus Berlin sind dem Verein beigetreten. Insgesamt sind 44 Privatpersonen und 58 Unternehmen Vereinsmitglieder, darunter auch der Weltmarktführer Philips. Die Deutsche Lichttechnische Gesellschaft e.V. mit Sitz in Berlin versteht sich als technisch-wissenschaftliche Heimat ihrer rund 2.300 an Licht interessierten Mitglieder. Sie führt Veranstaltungen und Fortbildungen durch, erstellt Publikationen und will zwischen Forschung und Praxis vermitteln. Die Fachverbände Elektroleuchten und Elektrische Lampen des ZVEI, die die Interessen der Lichtindustrie in Deutschland vertreten, haben ihren Sitz nicht in Berlin. 178


Der Verein Optec-Berlin-Brandenburg (OpTecBB) e.V. ist ein vom BMBF gefördertes Kompetenznetzwerk auf dem Gebiet der optischen Technologien. In Zusammenarbeit mit den Partnern des Quadriga-Prozesses war er an der Erarbeitung des Masterplans für die Entwicklung des Kompetenzfeldes Optische Technologien beteiligt.120 Darin werden zwei Handlungsfelder ›Stadt des Lichts‹ und ›Diodenlaser und Leuchtdioden‹ ausgewiesen. Schwerpunkte wurden bei der Entwicklung von Halogenmetalldampflampen in Verbindung mit neuartigen elektronischen Vorschalt- und Sensortechniken, bei energieeffizienten Beleuchtungskonzepten und bei Leuchtdioden gesetzt. Die Lichttechnik stellt folgerichtig auch einen ausgewiesenen Schwerpunkt innerhalb von OpTecBB dar, an dessen Ausbau gearbeitet wird. Beispielsweise wird im Netzwerk derzeit ein Pilotprojekt zur innovativen Beleuchtung mit LED unter Beteiligung von regionalen Unternehmen und Forschungseinrichtungen entwickelt. Profil und Empfehlungen Die Ausgangssituation zur Weiterentwicklung des Gebiets Lichttechnik ist in Berlin gut, diese sollte zielgerichtet vorangetrieben werden. Nahezu die gesamte Wertschöpfungskette ist in der Region abgedeckt. Das Fachgebiet Lichttechnik der TU Berlin ist mit Unternehmen vernetzt, Kontakte zu anderen wissenschaftlichen Instituten bestehen. Durch den personellen Umbruch am Fachgebiet hat sich allerdings eine veränderte Situation ergeben. Der neue Leiter sollte verstärkt in regionale Aktivitäten eingebunden werden. Bei den optischen Technologien besteht mit OpTecBB bereits eine Netzwerkorganisation, die sich das Ziel gesetzt hat, das Feld der Lichttechnik weiterzuentwickeln. Weitere Netzwerktätigkeiten sollten von dieser Stelle ausgehen. Bei der Tageslichtnutzung in Gebäuden bestehen ebenfalls Kompetenzen. Diese könnten in die Entwicklung des Feldes energieeffizientes Bauen (vgl. Kapitel 5.11) einfließen.

5.10

118 Quelle: Internetauftritt des Verbandes Deutscher Architekten- und Ingenieurvereine e.V. 119 Exakter in sieben fachliche Betriebsteile und fünf Betrieben. 120 OpTecBB e.V. et al. (2006). 121 Verband der Elektrizitätswirtschaft e.V. (2007). 122 Europäische Kommission (2008b).

Verkehr und Motoren

Innovationstrends Der Verkehr hat mit rund 28 Prozent einen größeren Anteil am Endenergieverbrauch in Deutschland als die Industrie.121 Über ordnungspolitische Maßnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs von Kraftfahrzeugen wird derzeit intensiv diskutiert. Die Reduktion der Kohlendioxidemission von Neuwagen auf durchschnittlich 130 Gramm pro Kilometer bis 2012 durch verbesserte Motorentechnik ist erklärtes, wenn auch umstrittenes Ziel der EU-Kommission. Weitere zehn Gramm sollen durch Effizienzverbesserung bei den Fahrzeugkomponenten und Einsatz von Biokraftstoffen eingespart werden.122 Auch in der Luft- und Schifffahrt und im schienengebundenen Verkehr sind weitere Effizienzsteigerungen möglich. Durch die geplanten ordnungspolitischen Vorgaben, aber auch durch steigende Treibstoffpreise und den durch die Klimaschutzdebatte bewirkten Bewusstseinswandel hat der Innovationsdruck auf die Hersteller in 179


jüngster Zeit zweifelsohne zugenommen. Zum Forschungs- und Entwicklungsbedarf zur Steigerung der Energieeffizienz im Verkehr existiert umfangreiche Literatur, deren Darstellung den Rahmen der vorliegenden Studie übersteigen würde.123 Deswegen werden im Folgenden lediglich einige Punkte angesprochen, die von den Interviewten als besonders wichtig für die Region genannt wurden. Ein wesentlicher Beitrag kann trotz des bereits sehr hohen Entwicklungsstandes auch in Zukunft durch Verbesserungen in der Motorentechnologie erwartet werden. Maßnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrads stehen dabei immer in engem Zusammenhang mit Fragen der Vermeidung von Schadstoffen (insbesondere Stickoxide und Partikel). Dies trifft auch auf Wasserstoffund Erdgasmotoren zu. Bei den Verbrennungsmotoren ist weniger ein großer technologischer Durchbruch zu erwarten als vielmehr ein kontinuierlicher Fortschritt durch viele Verbesserungen. Ein Beispiel stellen effiziente Brennverfahren wie die Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) dar, die Vorteile des Otto- und des Dieselmotors vereinen. Durch den Einsatz von synthetischen Kraftstoffen aus Biomasse oder fossilen Quellen (Biomass to Liquid Krafstoffe, Designer Fuels, vgl auch Kapitel 5.1.3) ist es möglich, die Eigenschaften von Kraftstoff und Motor besser aufeinander abzustimmen. Man spricht von Koevolution von Motor und Kraftstoff. Hilfsaggregate (engl. auxiliary power unit, APU) wie die SteamCell oder Thermogeneratoren (vgl. Kapitel 5.5) könnten die Energieverluste minimieren, indem sie die Abwärme des Hauptantriebs nutzen. Auch der Einsatz von Brennstoffzellen als APU wird untersucht. Hybridantriebe zur Rekuperation von Bremsenergie sind bereits in Serienmodellen erhältlich. Forschungsbedarf besteht bei diesen weiterhin, z. B. bei der Anpassung des Gesamtantriebssystems. Auch die Komponenten müssen optimiert werden, insbesondere die Speichersysteme. Dies gilt natürlich umso mehr für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen oder mit batterieelektrischem Antrieb, für die die Entwicklung leistungsfähiger und kostengünstiger Elektroenergiespeicher mit hoher Kapazität (z. B. Lithium-Ionen Akkus) die wesentliche Voraussetzung für eine breitere Marktdurchdringung darstellt. Mehr zum Forschungs- und Entwicklungsbedarf bei elektrischen Antrieben findet sich in Kapitel 5.7. Nur die Antriebskomponenten der Fahrzeuge zu betrachten greift allerdings zu kurz. Ebenso wichtig ist die Optimierung des Gesamtsystems, etwa im Hinblick auf Energiemanagement und Gewicht. Über das einzelne Fahrzeug hinaus kann die intelligente Planung und Steuerung des Verkehrs durch Telematik und Logistik indirekt erheblich zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs beitragen. Beispielsweise lassen sich durch bessere Koordinierung des Straßen-, Schienen-, Luft-, und Seeverkehrs Leerfahrten oder Staus vermeiden. Auch hier besteht erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf. In der Luftfahrt stellen die Triebwerke einen, wenn auch nicht den einzigen Ansatzpunkt zur Verbesserung der Energiebilanz dar. Dazu finden sich detaillierte Ausführungen in Kapitel 5.3. 180


Die Tätigkeitsschwerpunkte der Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen aus dem Verkehrsbereich in der Region Berlin-Brandenburg sind gut dokumentiert, wenn auch nicht mit speziellem Fokus auf Energieeffizienz. Einen Überblick über die Branche liefert der Report ›Verkehr und Mobilität in Berlin-Brandenburg‹124 aus dem Jahr 2008. Deshalb werden im Folgenden lediglich exemplarisch einige wissenschaftliche Einrichtungen und Unternehmen vorgestellt, deren Aktivitäten besonders energierelevant sind.

123 Vgl. z. B. für den Automobilbereich Schindler / Sievers (Hg.) (2007). 124 TSB / FAV (2008).

Wissenschaft Am Fachgebiet Verbrennungskraftmaschinen der TU Berlin werden derzeit verschiedene Forschungsprojekte, u.a. zu Otto- und Dieselmotoren und Turboladern, durchgeführt. Zur Ausstattung gehören dynamische und stationäre Prüfstände, ein Turboladerprüfstand und ein Durchflussprüfstand. Neben der Aufladung und Motorsteuerung bilden insbesondere die Motorprozesssimulationen einen Forschungsschwerpunkt. Das Fachgebiet unterhält Kontakte zu verschiedenen Industrieunternehmen wie IAV, Vattenfall Heat, Amovis, Daimler und Bombardier. Aufgrund der bevorstehenden Emeritierung des derzeitigen Fachgebietsleiters Prof. Helmut Pucher steht eine Neubesetzung an. Am Fachgebiet Kraftfahrzeuge der TU Berlin, das von Prof. Volker Schindler geleitet wird, stellt das Energiemanagement der Fahrzeuge einen der Forschungsschwerpunkte dar. Das Fachgebiet war an einem Projekt zur Einbindung einer APU ins Bordnetz beteiligt und an der Entwicklung des sparsamen, dreirädrigen Kleinfahrzeugs mit Erdgasmotor ›Clever‹. Weiterhin wurde eine Studie zur Versorgung des europäischen Marktes mit synthetischen Kraftstoffen aus Biomasse erstellt. Das Fachgebiet Elektronische Mess- und Diagnosetechnik der TU Berlin unter Leitung von Prof. Clemens Gühmann hat ebenfalls einen Fokus auf der Automobiltechnik, z. B. der Regelungstechnik für Fahrzeugantriebe. Den Hauptschwerpunkt am Fachgebiet Elektrische Antriebstechnik stellen Hybridantriebe dar (vgl. Kapitel 5.7). Einen Schwerpunkt an der TU Berlin bildet außerdem die Schienenverkehrstechnik, mit der sich drei Fachgebiete am Institut für Land- und Seeverkehr befassen. Besondere Kompetenzen sind an der TU Berlin und anderen Berliner Forschungseinrichtungen darüber hinaus in der Verkehrstelematik, der Logistik und der Luftfahrt vorhanden. In allen Bereichen spielen Fragen des effizienten Energieeinsatzes eine wichtige Rolle. Lehrinhalte aus den genannten Fachgebieten werden in den Bachelor- und Master-Studiengängen des Verkehrswesens und des Maschinenbaus vermittelt. Die FHTW Berlin hat einen Schwerpunkt auf der Fahrzeug- und Motorentechnik. Insgesamt acht Professoren lehren und forschen auf dem Gebiet (vgl. Kapitel 3.2.2). Die FHTW Berlin bietet auch einen Studiengang Fahrzeugtechnik an. An der TFH Berlin besteht keine Schwerpunktbildung im Bereich Fahrzeugoder Motorentechnik, entsprechende praktische und theoretische Kenntnisse werden jedoch im Rahmen einiger Studiengänge (z. B. Maschinenbau, Com-

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munication Systems) vermittelt. Geforscht wird an der TFH beispielsweise zum Energiemanagement von Fahrzeugen. In Brandenburg bestehen relevante Forschungsschwerpunkte an der BTU Cottbus, insbesondere am Lehrstuhl Fahrzeugtechnik und -antriebe und am Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe. An der TFH Wildau, der FH Lausitz und der FH Brandenburg bestehen ebenfalls einige Kompetenzen zu Verbrennungsmotoren und Verkehrssystemen. Wirtschaft Im Bereich Verkehr und Mobilität sind in der Hauptstadtregion rund 50.000 Menschen beschäftigt.125 Neben zahlreichen KMU sind auch mehrere Weltkonzerne mit Produktionsstätten vertreten. Einige dieser Unternehmen werden im Folgenden kurz vorgestellt. Die Bombardier Transportation ist im Bereich der Bahntechnik tätig und hat ihre weltweite Zentrale in Berlin. Zu den 400 Mitarbeitern in der Hauptstadt kommen weitere 1.900 im Werk Hennigsdorf – dem größten Standort des Unternehmens in Europa.126 Dort findet die Endmontage von Zügen für den Nah-, Regional- und Fernverkehr sowie von U-Bahnen statt. Außerdem befinden sich am Standort ein Test- und Inbetriebnahmezentrum sowie ein Engineeringzentrum. Bombardier unterhält über Diplom- und Studienarbeiten, aber auch über Kooperationsprojekte Kontakte zur TU Berlin, insbesondere zu den Fachgebieten Schienenverkehrstechnik, Experimentelle Strömungsmechanik sowie Fahrzeugtechnik. Die Stadler Pankow GmbH fertigt am Standort Berlin mit rund 550 Mitarbeitern Straßenbahnen und Niederflurtriebzüge für den Nah- und S-Bahnverkehr. Bei Kraftfahrzeugantrieben hat die IAV GmbH aus Berlin hervorragende Kompetenzen. Sie wurde 1983 als An-Institut der TU Berlin gegründet und arbeitet weiterhin mit dieser Hochschule zusammen. Gesellschafter sind Hersteller und Zulieferer aus dem Automobilbereich. Das Unternehmen ist ein führender Engineering-Dienstleister für die Automobilindustrie mit Kernkompetenzen in der Antriebsstrang-, Elektronik- und Fahrzeugentwicklung. Inzwischen hat es weltweit über 3.000 Mitarbeiter. Im Berliner Werk der Daimler AG werden Maybach Typ 12-Motoren, V12Biturbo-Benzin-, V6- und V8-Dieselmotoren für die Marke Mercedes-Benz, Komponenten und Teile für Mercedes-Benz und smart, Tauschmotoren sowie Neumotoren in Klein- und Sonderserien für Mercedes-Benz Pkw und Transporter gefertigt.127 Am Standort Berlin-Marienfelde sind 3.100 Mitarbeiter beschäftigt. Motoren werden dort nicht entwickelt, jedoch Komponenten und Zubehör. Im BMW-Motorradwerk Berlin-Spandau sind rund 2.100 Personen beschäftigt. Es ist der weltweit einzige Produktionsstandort für BMW-Motorräder. Außerdem werden in Berlin Komponenten für Automobile gefertigt. Die Motorrad-Entwicklungsabteilung befindet sich allerdings in München.128 182

125 TSB / FAV (2008). 126 Vgl. Doll (2008). 127 Quelle: Internetauftritt der Daimler AG. 128 Quelle: Internetauftritt des BMW-Motorradwerks: www.bmw-werk-berlin.de. 129 IHK Berlin (2007b).


© IAV GmbH

Motorenentwicklung bei der IAV GmbH in Berlin

Die Aktivitäten der Continental AG, die in Berlin an Hybridantrieben forscht, werden in Kapitel 5.7 beschrieben. Die im Bereich der Luftfahrtantriebe tätigen Unternehmen Rolls-Royce Deutschland und MTU sowie einige Zulieferer und Dienstleister werden in Kapitel 5.3 vorgestellt. Weitere Unternehmen aus dem Bereich lassen sich dem Internetauftritt der Berlin-Brandenburg Aerospace Alliance e.V. entnehmen. Außerdem sind in Berlin etliche Verkehrsunternehmen ansässig, die selbst Forschung und Entwicklung betreiben und als potenzielle Anwender von innovativen Verkehrstechnologien große Bedeutung haben. Die Deutsche Bahn AG mit ihren verschiedenen Tochtergesellschaften ist mit 18.900 Beschäftigten der größte Arbeitgeber in Berlin.129 Die Berliner Verkehrsbetriebe (BVG) betreiben mit 11.300 Mitarbeitern den größten Teil des öffentlichen Personennahverkehrs. Im Bereich der Luftfahrt ist die Deutsche Lufthansa AG mit 4.900 Beschäftigten das größte Unternehmen in Berlin (Unternehmenssitz ist Köln). Rund 2.000 Beschäftigte hat die Air Berlin PLC & Co. Luftverkehrs KG in der Hauptstadt. Daneben gibt es eine Reihe weiterer kleiner Verkehrsunternehmen in der Region. Netzwerke, Verbände und Projekte Berlin hat eine lange Tradition als Testfeld für neue Kraftstoffe und Antriebssysteme. Bereits in den 1970er und 1980er Jahren wurde der Einsatz von Methanol als emissionsarmer Kraftstoff für Ottomotoren getestet. In den 1980er 183


Jahren haben Daimler-Benz und BMW mit Unterstützung des BMFT in Berlin am Wasserstoffantrieb gearbeitet (Wasserstoff-Verbrennungsmotoren). Wichtige Erkenntnisse sind in der Speichertechnologie gewonnen worden (Speicher für flüssigen und gasförmigen Wasserstoff, Metallhydridspeicher). Auch die Erarbeitung von Sicherheitsrichtlinien profitiert nach wie vor von den damals gewonnenen Erkenntnissen. Beispiele aus der jüngsten Vergangenheit sind das vom BMU geförderte Projekt ›TUT – Tausend Umwelt-Taxis für Berlin‹, mit dem die Einführung erdgasbetriebener Taxi-Fahrzeuge forciert wurde, oder das TELLUS-Projekt, dessen Ziel die umweltverträgliche und nachhaltige Gestaltung des Stadtverkehrs war. Die Fachgebiete Verbrennungskraftmaschinen sowie Energieverfahrenstechnik und Umwandlungstechniken regenerativer Energien der TU Berlin, die IAV und weitere Industriepartner waren an dem mit Landes- und EU-Mitteln geförderten Projekt zur ›Homogeneous Charge Compression Ignition‹ (HCCI) beteiligt. Amovis GmbH und TU Berlin waren Partner in einem Projekt zur Einbindung der SteamCell APU in das Bordnetz eines Fahrzeugs. Die zweite Phase der Clean Energy Partnership (CEP), die die Systemfähigkeit von Wasserstoff als Energieträger im Verkehr erprobt, startet im Jahr 2008. Das Demonstrationsprojekt wurde bereits vorgestellt (Kapitel 5.2). Am EU-Projekt ›Railenergy‹, das 2006 begann und eine Reduktion des Energieverbrauchs im Eisenbahnverkehr um mindestens sechs Prozent zum Ziel hat, sind verschiedene Partner aus der Region mit einem Projektvolumen von 5,4 Mio. beteiligt.130 Weitere Projekte sind in Vorbereitung. Als vorbildhaft kann auch die 2005 in Berlin-Tempelhof eingerichtete Verkehrsregelungszentrale gelten, die dabei hilft, den Verkehr flächendeckend zentral zu überwachen und zu steuern. Am gleichen Standort wird von Siemens eine Verkehrsmanagementzentrale131 betrieben, in der die Verkehrsdaten aufbereitet werden. Das Bild der Verkehrslage wird den Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt und hilft beispielsweise Staus und Baustellen zu umfahren. Wesentlich beteiligt an der Umsetzung der meisten Projekte waren verschiedene Netzwerkorganisationen, allen voran der Forschungs- und Anwendungsverbund Verkehrssystemtechnik Berlin (FAV), der 1997 gegründet wurde. Er betreut ein Netzwerk aus Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Betreibern der Region aus dem Bereich Verkehr und Mobilität und initiiert Verbundprojekte und Kooperationen auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene. Der FAV ist ein Bereich der TSB Innovationsagentur Berlin GmbH. Das Netzwerk ›automotive BerlinBrandenburg‹ richtet sich speziell an die Automobilzulieferer der Hauptstadtregion. Es wird im Rahmen der Gemeinschaftsaufgabe ›Verbesserung der regionalen Wirtschaftsstruktur‹ gefördert. Das NEMO-Netzwerk ›eco optimized public transportation‹, das vom Standort Adlershof der TSB gemanagt wird, hat sich die Energieoptimierung der Fahrweise im schienengebundenen öffentlichen Personennahverkehr zum Ziel gesetzt. Das Exzellenznetzwerk EURNEX, das vom FAV koordiniert wird, hat die Integration der europäischen Eisenbahnforschung in den EU-Staaten und Russland zum Ziel. Die BerlinBrandenburg Aerospace Alliance e.V. bündelt die Interessen der regionalen 184


Luft- und Raumfahrtindustrie. Weitere Netzwerke und Projekte aus dem Verkehrsbereich finden sich in dem erwähnten Report ›Verkehr und Mobilität in Berlin-Brandenburg‹.

130 Vgl. TSB / FAV (2008), S. 35. 131 Homepage: www.vmzberlin.de. 132 Vgl. TSB / FAV (2008), S. 4. 133 TSB / FAV et al. (2005). 134 TSB / FAV / Zukunftsagentur Brandenburg (2007).

Profil und Empfehlungen ›Verkehr und Mobilität‹ ist ein Kompetenzfeld innerhalb der Innovationsstrategie des Landes Berlin. Das Management wird durch den FAV wahrgenommen. Der Bereich ist nach Einschätzung der Strategieverantwortlichen dabei, sich zu einem Cluster in der Region Berlin-Brandenburg zu entwickeln.132 Die Frage der Wettbewerbsfähigkeit der Region im Verkehrsbereich stellt sich vor diesem Hintergrund nicht. Vielmehr gilt es, innerhalb des Clusters den Blick auf die energierelevanten Kompetenzen zu fokussieren und zu klären, wie sich das Verhältnis zwischen einem möglichen zukünftigen Kompetenzfeld ›Energie‹ und energierelevanten Aktivitäten im Cluster ›Verkehr und Mobilität‹ gestalten könnte. Die strategische Entwicklung wurde bislang nicht mit besonderem Augenmerk auf Energie vorangetrieben. Der Masterplan133 aus dem Jahre 2005, der die Strategie zur Entwicklung des Bereichs beschreibt, betont den Aspekt der ›Nachhaltigen Mobilität‹. In der Fortschreibung des Masterplans134 wird diese als querschnittlich zu den thematischen Handlungsfeldern betrachtet. Für das Handlungsfeld Kraftfahrzeugtechnik werden im Masterplan von 2005 explizit innovative Antriebstechnik, Clean Energy Kraftstoffe und Antriebe als thematische Schwerpunkte genannt. Für die weiteren Handlungsfelder (Schienenverkehrstechnik, Logistik, Verkehrstelematik, Luft- und Raumfahrt) lassen sich folgende Aussagen zu energierelevanten Aspekten treffen: In der Schienenverkehrstechnik gehört die Region Berlin-Brandenburg zu den führenden Standorten in Deutschland. Als energierelevante Kooperationsthemen, die speziell für die Hauptstadt Berlin von Bedeutung sein könnten, wurden von den Interviewpartnern Aerodynamik sowie Heiz- und Klimatechnik genannt. In der Luftfahrttechnik kommt der Verbesserung der Turbinentechnologie eine zentrale Rolle zu. Interviews zu anderen energierelevanten Aspekten der Luft- und Raumfahrttechnik und zur Verkehrstelematik / Verkehrslogistik wurden nicht geführt. Deshalb können dazu keine weiteren Aussagen getroffen werden. Bei energierelevanten Aspekten der Kraftfahrzeugtechnik und bei Verbrennungsmotoren wurde die Region von den Befragten als kompetent eingeschätzt. Berlin verfügt über umfassendes Ingenieur-Know-how und gute Forschungs- und Entwicklungskompetenzen. Allerdings befinden sich weder Forschungsabteilungen noch – mit Ausnahme der beiden Werke von Daimler und BMW – Produktionsstätten der großen Automobilkonzerne in BerlinBrandenburg. Daher gibt es wenig Großserienproduktion und dementsprechend wenig Know-how für die Serienentwicklung. Der Automobilsektor in der Region ist eher kleinteilig strukturiert, und die Wertschöpfungsketten sind nicht vollständig geschlossen. Außerdem wird die Forschungsstärke anderer 185


Wissenschaftsstandorte (z. B. Aachen, Stuttgart, Graz) von den Befragten als größer eingeschätzt. Die zitierten Projekte belegen jedoch, dass Themen wie sparsame Brennverfahren, alternative Treibstoffe, Koevolution von Kraftstoff und Motor, Energiemanagement im Fahrzeug, energieeffiziente Fahrweisen usw. auch ohne explizite Schwerpunktsetzung in der strategischen Ausrichtung für die Kompetenzfeldentwicklung bereits aufgegriffen wurden und kompetent bearbeitet werden können. Folgerichtig haben diese Punkte explizit Eingang in die Fortschreibung des Masterplans gefunden. Als prioritäre Maßnahmen wird die Etablierung eines Kfz-Engineering-Zentrums genannt, in dem Forscher aus Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen gemeinsam arbeiten. Schwerpunkte sollen in der Fahrzeugtechnik sowie bei der Antriebsund Motorentechnik und neuen Kraftstoffen liegen. Erste Schritte zur Realisierung des Kfz-Engineering-Zentrums wurden eingeleitet. Außerdem soll Berlin als Testfeld für Clean Energy Antriebe und Biokraftstoffe gestärkt werden. Mit einer Steigerung der Forschungsanstrengungen der Industrie und einer Intensivierung der Forschungsförderung von Seiten der öffentlichen Hand ist zu rechnen. Innerhalb der Hightech-Strategie für den Klimaschutz135 des BMBF stellt klimaverträgliche Mobilität bereits einen Schwerpunkt dar. Das neue Verkehrsforschungsprogramm der Bundesregierung hat die Schwerpunkte ›Intelligente Logistik‹, ›Mobilität im 21. Jahrhundert‹ sowie ›Intelligente Verkehrsinfrastruktur‹ und soll ebenfalls die Förderung von intelligentem Verkehrsmanagement und alternativen Antrieben und Kraftstoffen vorantreiben. Für die Umsetzung des Programms sind von 2008 bis 2011 etwa 300 Mio. Euro vorgesehen.136 Auch im 7. Forschungsrahmenprogramm der EU wurden entsprechende Schwerpunkte bei Umwandlungstechnologien für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe für den Verkehrssektor sowie beim umweltschonenden Land-, See- und Luftverkehr gesetzt. Um einen angemessenen Anteil dieser Forschungsausgaben für BerlinBrandenburg zu sichern und die Branche in der Region langfristig zu qualifizieren, stellt die Stärkung der Wissenschaft einen der wichtigsten Bausteine dar. Dies betrifft die finanzielle wie die personelle Ausstattung einiger Institute. Insbesondere sollte der Lehrstuhl ›Verbrennungskraftmaschinen‹, der eine zentrale Rolle bei der Weiterentwicklung des Feldes spielt, nach der Emeritierung seines derzeitigen Leiters umgehend wiederbesetzt werden. Prinzipiell werden von Seiten der Unternehmen Wissenschaftler gewünscht, die über eine große Nähe zur Industrie verfügen und deren Kompetenzen mit den Bedürfnissen der Branche in der Region möglichst kongruent sind. Da die Vernetzung von Wissenschaft und Unternehmen in der Branche weit fortgeschritten ist und einen hohen Institutionalisierungsgrad erreicht hat, bietet es sich an, die energierelevanten Themen aus dem Verkehrsbereich innerhalb der etablierten Netzwerkorganisationen fortzuführen. Diese, insbesondere der FAV, verfügen über gute Branchenkenntnis und langjährige Erfahrung bei der Bildung von Verbünden aus Wirtschaft und Wissenschaft und 186


der Aufrechterhaltung von Verflechtungen über einzelne Projekte hinaus. Der insbesondere im Automotive-Bereich eingeschlagene Weg sollte weitergegangen werden. Für die anderen Handlungsfelder sollte bei der Fortschreibung des Masterplans für den Verkehr geprüft werden, ob es sinnvoll ist, das Thema Energieeffizienz weiter in den Vordergrund zu rücken. Sollte es zur Entwicklung eines Kompetenzfeldes Energie kommen, so ist eine enge Abstimmung mit den energierelevanten Aktivitäten im Verkehrsbereich unverzichtbar.

5.11

135 Vgl. BMBF (2007). 136 Vgl. BMWi (2008). 137 Vgl. The European Construction Technology Platform (2005). 138 McKinsey & Company, Inc. (2007). 139 Vgl. die ausführlichere Darstellung in Vogdt et al. (2005). 140 Vgl. Vogdt et al. (2005); Lang (2007).

Gebäude

Innovationstrends Der Gebäudebestand ist in den Ländern der Europäischen Union für etwa 40 Prozent des Energieverbrauchs verantwortlich.137 Einer Studie138 des Bundesverbandes der Deutschen Industrie (BDI) und der Unternehmensberatung McKinsey zufolge liegt das größte CO2-Vermeidungspotenzial in Wohngebäuden sowie in öffentlichen und in gewerblichen Immobilien. Ein großer Teil der Einsparmaßnahmen ließe sich sogar wirtschaftlich umsetzen. Dabei ist das Einsparpotenzial bei der energetischen Sanierung des Altbaubestands insgesamt höher als durch die Ausreizung der letzten technischen Möglichkeiten im Neubaubereich. Bei Neubauten ist durch gute Wärmedämmung der Gebäudehülle, Vermeidung von Wärmebrücken, Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung, Einsatz moderner Heizungsanlagen mit Brennwerttechnik, Kraft-Wärme-Kopplung oder erneuerbare Energien, die aktive und passive Solarenergienutzung und anderer Möglichkeiten die Realisierung sehr niedriger Energieverbrauchswerten technisch möglich und weitgehend auch ökonomisch sinnvoll.139 Die energetische Sanierung des Gebäudebestands gestaltet sich technisch und wirtschaftlich meist anspruchsvoller. Obwohl verschiedene Lösungen auf dem Markt verfügbar sind, besteht Forschungsbedarf in nahezu allen Bereichen. Beispielsweise müssen Materialien zur Wärmedämmung und zur Kurz- bzw. Langzeitspeicherung von Kälte und Wärme (Vakuumdämmung, Latentwärmespeicher, thermochemische Speicher, Untergrundspeicher) weiterentwickelt werden. Innovationen bei der Heiz- und Klimatechnik (Heizungspumpen, Wärmepumpen, solares Kühlen), bei der Beleuchtung (schaltbare Verglasungen, Licht lenkende Systeme, Leuchtmittel), bei der Einbindung regenerativer Energien und bei der Mess-, Steuer-, Regeltechnik sind erforderlich. In Zukunft werden bei der Ver- und Entsorgung dezentrale Anlagen eine wichtige Rolle spielen. Von großer Bedeutung ist außerdem die Abstimmung der Einzelmaßnahmen, d. h. die Betrachtung des Gesamtsystems Gebäude unter energetischen Gesichtspunkten bereits in der Planungsphase. Für die Energiebilanz eines Gebäudes sind nämlich die Erzeugung der Baustoffe sowie Errichtung, Abriss und Entsorgung, also der gesamte Lebenszyklus, von Bedeutung.140 Daher trägt beispielsweise die Entwicklung effizienter Herstellungsverfahren oder alterna187


tiver Baustoffe ebenso zur Energieeinsparung in der Bauwirtschaft bei wie bessere Verbrauchswerte. Außerdem werden nach Ansicht der Befragten über den energetischen Aspekt hinaus die Gesamt-Ökobilanzen für einzelne Stoffe und Elemente wie Dämmstoffe ein wichtiges Forschungsthema werden. Aufgrund der zunehmenden Komplexität werden Simulations-, Planungs- und Steuerungstools, die auf Methoden der IKT beruhen, an Bedeutung gewinnen. Neben den technologischen Fortschritten spielen organisatorische und rechtliche Fragen eine wichtige Rolle. Kritisiert wurde von einigen Befragten unter anderem, dass die Belange der Handwerker durch die Industrie bei der Entwicklung innovativer Produkte oft nicht frühzeitig genug berücksichtigt würden. Ein bekanntes Hemmnis auf Anwenderseite ist das Mieter-VermieterProblem (da der Vermieter aufgrund der derzeitigen Regelungen des Mietrechts meist keinen unmittelbaren wirtschaftlichen Nutzen aus Maßnahmen zur energetischen Gebäudesanierung hat, führt er diese vielfach nicht aus). Eine Möglichkeit, die Energieeinsparung auch unter wirtschaftlichen Bedingungen attraktiv zu gestalten, bieten zum Beispiel Contractingmodelle. Auf diese nichttechnischen Fragestellungen wird hier jedoch nicht weiter eingegangen. Wissenschaft Innerhalb des Innovationszentrums Energie der TU Berlin gibt es ein Cluster ›Energieeffiziente Gebäude und Städte‹, dessen Kern die vier Fachgebiete ›Bauphysik und Baukonstruktion‹, ›Baustoffe und Bauprüfung, Bauwirtschaft und Baubetrieb‹ sowie ›Entwerfen und Konstruieren – Massivbau‹ aus dem Institut für Bauingenieurwesen, das Fachgebiet Maschinen- und Energieanlagentechnik, das Fachgebiet ›Agententechnologien in betrieblichen Anwendungen und der Telekommunikation‹ sowie das Fachgebiet ›Heiz- und Raumlufttechnik‹ bilden. Letzteres ist zur Zeit nicht besetzt, eine Berufung wird nach Auskunft der TU Berlin aber zeitnah erfolgen. Das IEMB Institut für Erhaltung und Modernisierung von Bauwerken und die Deutsche Telekom Laboratories haben sich ebenso wie einige Industrieunternehmen als Partner angeschlossen. Arbeitsschwerpunkte sollen die Gebäudebestandsmodellierung zur Entwicklung eines Energiekatasters, die energetische Modernisierung durch den Einsatz innovativer Technologien, die Entwicklung leichter, material- und energiesparender Strukturen für bauliche Anlagen, die Entwicklung und Anwendung neuer adaptiver Baustoffe und -konstruktionen im Bereich der Energiespeicherung und Wärmeleitung bei niedrigem Eigenenergieinhalt, die Substitution CO2- und energieintensiver Baustoffe sowie die gebäudespezifische Kommunikation und Information sein.141 Sprecher des Clusters ist Prof. Frank U. Vogdt, der Leiter des Fachgebiets Bauphysik und Baukonstruktion, an dem nachhaltiges Bauen unter Betrachtung des gesamten Lebenszyklus des Gebäudes besonders betont wird. Untersucht werden am Fachgebiet unter anderem die Eigenschaften von Wärmedämmungssystemen. Außerdem werden am Institut für Bauingenieurwesen beispielsweise alternative Betreibermodelle untersucht. Ein eigener Studiengang mit Ausrichtung auf Energieeffizienz in Gebäuden und Städten 188


141 Vgl. die Selbstdarstellung des Clusters unter www.energie.tu-berlin.de. 142 Der Begriff ›Kompetenzfeld‹ wird an der FHTW in einem anderen Sinn als in der Innovationsstrategie des Landes Berlin verwendet. 143 www. energie-kompetenz.fhtw-berlin. de. 144 Vgl. Der Präsident der FHTW Berlin (2007).

besteht an der TU Berlin nicht, relevante Lehrinhalte werden aber in bau- und architekturwissenschaftlichen Studiengängen vermittelt. Das IEMB Institut für Erhaltung und Modernisierung von Bauwerken e.V., das im Wesentlichen durch Projekte des Bundes getragen wird, ist ein Forschungsinstitut, das satzungsgemäß der Förderung der Wissenschaft und Forschung, der Entwicklungshilfe sowie des Verbraucherschutzes und der Bildung verpflichtet ist. Ein Arbeitsschwerpunkt ist die Entwicklung von Konzepten zum nachhaltigen Bauen, zur Energieeinsparung und zur Minderung der CO2Emissionen im Gebäudebestand und im Neubau. Die Aufgaben des Energiebeauftragten des Bundes, unter dessen Leitung Maßnahmen zur energetischen Optimierung und zum Einsatz erneuerbarer Energie in den Bundesbauten entwickelt und betreut werden, werden am IEMB wahrgenommen. Leiter des Instituts ist Prof. Bernd Hillemeier. An der FHTW Berlin gibt es ein Kompetenzfeld142 ›Nachhaltige Energieversorgung für Gebäude‹. Das Zentrum bündelt die Aktivitäten der Professoren, die auf dem Gebiet der regenerativen Energien und der Gebäudetechnik tätig sind. Es umfasst die Arbeitsfelder ›Konzeption zum energie- bzw. klimagerechten Bauen‹, ›dynamische Gebäude- und Anlagensimulation‹, ›Planung, Optimierung und Simulation komplexer regenerativer Energiesysteme‹, ›Systemanalyse und Technikbewertung von Energiekonzepten‹, ›Netzintegration von Regenerativen Energiesystemen in Versorgungsnetze‹, ›Einsatz solar- und abwärmegetriebener Absorptionskältemaschinen‹, ›Solare Kühlung‹, ›Entwicklung von Simulationssystemen für regenerative Energiesysteme‹ sowie ›Lastmanagement durch Einsatz thermischer Speicher‹. Sprecher des Kompetenzfelds ist Prof. Friedrich Sick. Weitere beteiligte FHTW-Mitarbeiter werden aktuell auf der Webseite des Kompetenzfeldes gelistet.143 Verschiedene Forschungsund Modellprojekte wurden durchgeführt bzw. wissenschaftlich begleitet, beispielsweise zu Zeolithspeichern, zur Niedrigenergiesanierung unter Einsatz von Latentwärmespeichern und Vakuumdämmmaterialien oder zur Einbindung regenerativer Energien in das Heizsystem.144 Kenntnisse zur nachhaltigen Gebäudeenergie-Versorgung werden in den Studiengängen vermittelt, die sich mit regenerativen Energien und Gebäuden befassen (vgl. Kapitel 3.1). Mehrere Labore, die zum Teil auch für Forschungsarbeiten genutzt werden, stehen für die praktische Ausbildung der Studenten zu Themen wie solares Bauen, elektrische und mechanische Gebäudetechnik oder Wärmedämmung zur Verfügung. An der TFH Berlin werden Kenntnisse zum energieeffizienten Bauen und zum Energiemanagement von Gebäuden im Rahmen der einschlägigen Studiengänge an den Fachbereichen III ›Bauingenieur- und Geoinformationswesen‹ und IV ›Architektur und Gebäudetechnik‹ vermittelt. Eine besondere Ausrichtung auf regenerative Energien im Gebäudebereich besteht nicht, eine stärkere Einbindung dieser Themen in die Lehre ist aber geplant. Für die praktische Ausbildung der Studenten stehen Labors für Heizungstechnik, Klimatechnik sowie Elektro-, Mess- und Regelungstechnik mit umfangreicher Ausstattung 189


zur Verfügung. Kontakte in die Wirtschaft bestehen im Rahmen von Gutachten, Forschungs- und Diplomarbeiten. Am Steinbeis-Forschungszentrum (SFZ) für umweltbewusstes Bauen und Baustoffe an der Fachhochschule für Wirtschaft (FHW) Berlin werden unter der Leitung von Prof. Hans-Volker Huth Bauabläufe, -prozesse und -materialien auf ihre Umweltverträglichkeit überprüft. Es wurden unter anderem Systeme zur Dämmung von Altbauten auf Grundlage von nachwachsenden Rohstoffen entwickelt. In Brandenburg gibt es an der BTU Cottbus, an der FH Lausitz sowie an der FH Potsdam Studiengänge für Bauingenieurwesen und Architektur, in deren Rahmen auch Fragen der Energieeffizienz behandelt werden. Eine besondere Ausrichtung auf energieoptimiertes Bauen besteht an keiner dieser Einrichtungen. Lediglich der Lehrstuhl Stadttechnik an der BTU Cottbus beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit rationellem Energieeinsatz im Siedlungsbereich. Wirtschaft Insgesamt waren 2007 in Berlin-Brandenburg rund 162.000 Personen im Baugewerbe beschäftigt.145 Mehrere Tausend Architekten sowie Ingenieur- und Planungsbüros sind in Berlin ansässig, in deren täglichem Geschäft Fragen des Energieeinsatzes in Gebäuden zumindest am Rande eine Rolle spielen. Dazu kommen weitere spezialisierte Dienstleister wie Energieberater und Contracting-Unternehmen. Ein Überblick würde den Rahmen der vorliegenden Studie bei Weitem übersteigen. Deshalb werden im Folgenden exemplarisch einige Unternehmen vorgestellt, die besonders innovativ sind und sich auf rationellen Energieeinsatz im Gebäudebereich spezialisiert haben. Die Rubitherm Technologies GmbH aus Berlin-Marienfelde stellt Latentwärmespeicher (engl. Phase Change Material, PCM) auf Paraffin-Basis und auf Basis von zyklenstabilen nicht brennbaren Salzhydraten her. Geliefert werden die reinen, ungebundenen Speichermaterialien oder Halbzeug mit integrierten PCM. Die Dämmstatt W.E.R.F GmbH stellt ökologische Dämmprodukte auf Zellulosebasis her. Verschiedene kleine und mittlere Unternehmen in Berlin entwickeln und stellen Produkte für die Gebäudeautomation her. Beispiele sind die AUCOTEAM Ingenieurgesellschaft für Automatisierungs- und Computertechnik mbH, die daneben über weitere Geschäftsfelder verfügt. Die Dr. Riedel Automatisierungstechnik GmbH entwickelt und produziert Hard- und Software für die intelligente Vernetzung aller Komponenten der Gebäudetechnik zur Energieverbrauchsreduzierung. Die Kieback & Peter GmbH & Co. KG bietet Systemlösungen im Heizungs-, Lüftungs- und Klima-Bereich (HLK) sowie Produkte für die Gebäudeautomation an. Alleiniges Geschäftsfeld der S & R Schalt- und Regeltechnik GmbH ist nach Auslagerung der Brennstoffzellenentwicklung in eine eigene Gesellschaft die Gebäudeleittechnik. Die Parabel GmbH hat eine Schaltzentrale zur Einbindung von Solarthermie in den Heizungskreislauf von Gebäuden entwickelt. 190


145 Amt für Statistik Berlin-Brandenburg (2008a). 146 IHK Berlin / Handwerkskammer Berlin (2007). 147 Homepage: www.i-kub.de. 148 Homepage: www.netzwerkbauen.de. 149 Vgl. Senatsverwaltung für Stadtentwicklung des Landes Berlin (Hg.) (2005). 150 Vgl. Kirschner (2007). 151 Mehr Informationen zu den KlimaSchutz Partnern Berlin sind über die IHK Berlin erhältlich, beispielsweise über ihren Internetauftritt: www.berlin.ihk24.de.

Netzwerke, Verbände und Demonstrationsprojekte Nahezu alle Interessenverbände und berufständischen Körperschaften aus der Bauwirtschaft nehmen in der einen oder anderen Form Stellung zu energiepolitischen Fragen und informieren über rechtliche und technische Fragen, die sich aus den steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz in Städten und Gebäuden ergeben. Zu diesen Organisationen zählen die regionalen Handwerkskammern, die Industrie- und Handelskammern (IHK), die Fachgemeinschaft Bau Berlin und Brandenburg e.V., der Bauindustrieverband Berlin-Brandenburg e.V., die Baukammer Berlin, die Architektenkammer Berlin, der Bund der Berliner Haus- und Grundbesitzer-Vereine e.V., der Verband Berlin-Brandenburgischer Wohnungsunternehmen e.V. (BBU) und der Bund Deutscher Baumeister, Architekten und Ingenieure e.V. IHK Berlin und Handwerkskammer Berlin haben vor kurzem in einem gemeinsamen Papier mehr Wettbewerb am Energie- und Gasmarkt gefordert.146 Einen besonderen Schwerpunkt auf die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden legt der Landesverband der Bau- und Energieberater Berlin-Brandenburg e.V., die Interessenvertretung der Energieberater in der Region. Der Verband Deutscher Grundstücksnutzer e.V. hat im Jahr 2007 ein Energiesparprojekt aufgelegt, in dessen Rahmen Energiesparberatung und Energiesparseminare angeboten werden. Außerdem gibt es einige private und staatlich geförderte Initiativen, die sich dem Thema widmen, beispielsweise die Initiative für Klimaschutz und Beschäftigung in Berlin-Brandenburg,147 die an der Forschungsstelle für Umweltpolitik der FU Berlin koordiniert wird, oder das Netzwerk energieeffizientes Bauen in Friedrichshain-Kreuzberg, das sich als Knotenpunkt zwischen Auftraggebern und Auftragnehmern auf den Gebieten des klimagerechten und energiesparenden Bauens sowie der energetischen Gebäudesanierung versteht.148 Auch die lokale Agenda 21 betreibt einige relevante Aktivitäten. Die Geschäftsstelle des Innovationszentrums Bau e.V., einer Initiative, deren Ziel es ist, die Wettbewerbsfähigkeit kleiner und mittlerer Unternehmen des Bausektors durch die Förderung von Innovation und Technologietransfer zu stärken, ist an der TSB angesiedelt. In Berlin wurden zahlreiche stadtökologische Modellvorhaben durchgeführt, unter denen sich etliche Niedrigenergieprojekte befinden, die mit Landesmitteln gefördert wurden.149 Außerdem wurden von Wohnungsgesellschaften und Privateigentümern verschiedene Niedrigenergie-Sanierungsmaßnahmen in Angriff genommen. Ein Beispiel ist das Hochhaus der Wohnungsbaugesellschaft HOWOGE in der Schulze-Boysen-Straße, in dem der Primärenergieverbrauch durch Dämmmaßnahmen, Verbesserungen in der Haustechnik und ein BHKW um 34 Prozent gesenkt werden konnte.150 Auch die Wohnungsbaugesellschaft DEGEWO wurde mehrfach mit dem KlimaSchutzPartner-Preis151 für besonders klimaschonende Vorhaben und Projekte ausgezeichnet. In verschiedenen Bundesbauten wurden Pilotprojekte zur Nutzung effizienter und regenerativer Energiequellen integriert. Einige dieser Anlagen zur Nutzung von solarer Wärme, solarem Kühlen, Photovoltaik und Kraft-Wärme-Kopplung wurden bereits 191


vorgestellt. Ein weiteres Beispiel sind die Aquiferspeicher, die der Wärme- und Kälteversorgung der Berliner Parlamentsbauten dienen.152 Die TSB ist Partner im EU-Projekt Eco Build, in dessen Rahmen Technologien, Markteinführungsmaßnahmen und politische Rahmenbedingungen für energieeffiziente Gebäude untersucht werden. Die DENKMALplus Beteiligungsgesellschaft mbH plant, auf dem ehemaligen GASAG-Gelände ein so genanntes Europäisches Energieforum einzurichten. In dem CO2-neutralen Büro-Quartier soll Raum für eine private Energieuniversität und Unternehmen geschaffen werden.153 Profil und Empfehlungen Das Land Berlin hat die energetische Sanierung des Gebäudebestands in der Stadt zusätzlich zu der Förderung durch den Bund vor allem in den 1990er Jahren mit Eigenmitteln unterstützt und verschiedene Initiativen ergriffen, um den Anteil der erneuerbaren Energien im Wohnungsbestand zu erhöhen.154 Trotzdem besteht weiterhin hoher Sanierungsbedarf. Andere Großstädte wie Hamburg und Wien haben kürzlich ambitionierte Klimaschutzpakete aufgelegt und mit konkreten Förder- und Beratungsmaßnahmen und freiwilligen Selbstverpflichtungen unterlegt, in denen der Wohnbereich einen wichtigen Baustein darstellt. Auch in Berlin zielen die aktuellen Debatten in Politik und Öffentlichkeit vorrangig auf die Erfüllung der selbstgesetzten CO2-Reduktionsziele. Einige Wohnungsbaugesellschaften wie die Gesobau haben bereits erhebliche Investitionen in die energetische Sanierung ihres Wohnungsbestandes angekündigt,155 und der Verband der Berlin-Brandenburgischen Wohnungsunternehmen e.V. hat sich bereit erklärt, den Kohlendioxidausstoß durch den Energieverbrauch für Raumwärme und Warmwasser in den Wohnungsbeständen seiner Mitgliedsunternehmen um mindestens 30 Prozent gegenüber 1990 zu senken.156 Die Verbesserung der Energieeffizienz im Gebäudebereich ist nicht nur erklärtes Ziel der politischen Organe auf regionaler Ebene, sondern auch auf EU- und Bundesesebene. Dies belegen ordnungspolitische Vorgaben wie die EU-Gebäuderichtlinie, die Energieeinsparverordnung oder das geplante Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz sowie verschiedene Förderprogramme (vgl. Kapitel 2.1). Für den Erfolg der Maßnahmen ist es entscheidend, den Stand der Technik in die breitere Anwendung zu bringen. Berlin hat einen der größten Gebäudebestände in Europa und damit ein enormes Anwendungspotenzial. Als Bundeshauptstadt kann Berlin zugleich eine hohe Aufmerksamkeit für Leuchtturmprojekte erzielen. Vor diesem Hintergrund sollten die Möglichkeiten zur Förderung innovativer regionaler Unternehmen und Technologien verstärkt genutzt werden. Die äußeren Bedingungen für eine entsprechende Initiative sind günstig: Energieeffizienz und erneuerbare Energien im Gebäudebereich sowie neue Konzepte und Prototypen für das energiesparende Bauen sind Schwerpunkte der Forschungsinitiative ›Zukunft Bau‹, innerhalb derer das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) seine Bau-Forschungs192

152 Vgl. Köhler / Habus / Huenges (2007). 153 Vgl. DENKMALplus Beteiligungsgesellschaft mbH (2008). 154 Vgl. Senat von Berlin (2006). 155 Vgl. ij (2004). 156 Verband Berlin-Brandenburgischer Wohungsunternehmen e.V. (2007).


© Berlin Partner / FTB-Werbefotografie

Photovoltaik-Anlagen auf dem Dach des Bundeskanzleramts in Berlin

aktivitäten bündelt. Innerhalb des aktuellen 5. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung ist das BMWi ergänzend für Technologien und Verfahren für energieoptimiertes Bauen zuständig. Die Verbesserung von Energieeffizienz und Energieeinsparungen bei Gebäuden sind außerdem ein Schwerpunkt im 7. Forschungsrahmenprogramm der EU. Die Gründung einer gemeinsamen Technologieinitiative zur Energieeffizienz von Gebäuden wurde bereits initiiert (Energy Efficient Buildings Joint Technology Initiative, E2B JTI). Mit einer Intensivierung der Forschungsförderung ist daher zu rechnen. Die Möglichkeiten, durch stärkere Beteiligung an den entsprechenden EU-Gremien Einfluss auf die Ausgestaltung der Forschungsagenda zu nehmen und dadurch die Chancen für Berliner Akteure bei der Akquisition von Projekten zu verbessern, sollten genutzt werden. Nach Einsch��tzung der Experten sind die Berliner Hochschulen im Baubereich allerdings nicht so forschungsstark wie beispielsweise die TU München oder die Universität Stuttgart. Schwerpunkte bestehen an der TU Berlin bzw. an den Fachhochschulen bei der Lichttechnik, bei Nachhaltigkeitsfragen, in der Heiz- und Klimatechnik sowie bei der Einbindung regenerativer Energien. Bei den Unternehmen werden von den Interviewpartnern Stärken vor allem bei der Regelungs- und Automatisierungstechnik gesehen. Etliche kleine und innovative Unternehmen aus dem Bereich sind in der Region ansässig, die oft flexibler auf Anforderungen reagieren können als die großen Konzerne. Die Lichttechnik wurde als ein weiteres Feld identifiziert, in der die Stadt beachtliche Kompetenzen aufweist (vgl. Kapitel 5.9). Bei innovativen Speicher- und 193


Dämmmaterialien sind dagegen bislang nur wenige Aktivitäten vorhanden. Als ein weiteres zukunftsträchtiges Feld wurde die Entwicklung neuer innovativer Dienstleistungen benannt. Sie wurden im Rahmen dieser Studie allerdings nicht untersucht. Im Baubereich gibt es zahlreiche Netzwerke in Berlin und Brandenburg, die ihren Tätigkeitsschwerpunkt auf der Anwendungsseite haben. Die innovativen KMU unterhalten fast alle bilaterale Kooperationen mit wissenschaftlichen Einrichtungen in der Region und überregional oder beteiligen sich an Verbundprojekten. Dennoch wurde von mehreren Befragten Interesse an einer Intensivierung der Kooperation geäußert. Die Etablierung eines Netzwerks der Unternehmer und Wissenschaftler aus dem Baubereich, das seinen Schwerpunkt auf die Entwicklung innovativer Produkte für die Energieeffizienz im Gebäudebereich und die Initiierung entsprechender Leuchtturmprojekte unter Beteiligung Berliner Firmen legt, würde zur Entwicklung des Feldes beitragen. Einen Anknüpfungspunkt könnten hier die Aktivitäten des Innovationszentrums Bau e.V. bieten.

5.12

Industrie und Gewerbe

Der Anteil der Industrie am Endenergieverbrauch im Deutschland lag im Jahr 2006 bei rund 28 Prozent; Gewerbe, Handel und Dienstleistungen kommen zusammen auf 15 Prozent.157 Obwohl der Energieverbrauch bezogen auf die Bruttowertschöpfung in Deutschland sinkt, besteht in allen Bereichen ein enormes Einsparpotenzial. Dies betrifft beispielsweise die technische Erzeugung von Kälte, Antriebe (insbesondere elektrische und pneumatische), die Kompensation von Blindleistung, die Beleuchtung, die Nutzung von Abwärme und die Verbesserung von Verfahren und Prozessen. Die Realisierung dieses Einsparpotenzials ist unter zwei Gesichtspunkten von Interesse. Zum einen lässt sich durch den Einsatz energieeffizienter Technologien und Verfahren die Klimabilanz von Unternehmen verbessern, zum anderen können Kostenersparnisse und Image-Verbesserungen erzielt werden. Dieser anwendungsbezogene Aspekt, bei dem das Unternehmen als Nachfrager und Nutzer auftritt, ist nicht unmittelbar Gegenstand dieser Studie. Im Fokus stehen vielmehr Unternehmen, die innovative Produkte und Dienstleistungen zur Verbesserung der Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe entwickeln und herstellen. Dennoch sind aufgrund der Tatsache, dass auch die Nachfrageseite im Innovationsprozess eine wichtige Rolle spielt, einige Anmerkungen zu den anwendungsnahen Aktivitäten in Berlin angebracht. Zahlreiche Energieberater in Berlin und Brandenburg haben das Thema Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe als Geschäftsfeld entdeckt. Über die Energieberater in der Region mit der Zielgruppe kleine und mittlere Unternehmen gibt die Beraterbörse der KfW Mittelstandsbank Auskunft.158 Außerdem informieren IHK Berlin und Handwerkskammer Berlin ihre Mitgliedsunter194


nehmen und die Öffentlichkeit über Veranstaltungen und Internetauftritte. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Information zu anwendungsorientierten Förderinstrumenten wie den unlängst von der KfW aufgelegten ›Sonderfonds Energieeffizienz in kleinen und mittleren Unternehmen‹. Die Initiative EnergieEffizienz, die unter dem Dach der Deutschen Energieagentur in Berlin angesiedelt ist, hat ihr anfängliches Zielspektrum erweitert. Mittlerweile richtet sich ihr Informationsangebot nicht mehr nur an private Verbraucher, sondern auch an Industrie und Gewerbe sowie an den Dienstleistungssektor. Auch die Berliner Energieagentur ist auf dem Feld tätig. Die Kompetenzen der Region Berlin-Brandenburg bei Entwicklung und Herstellung von energieffizienten Lösungen für Industrie und Gewerbe wurden im Rahmen der vorliegenden Studie allerdings nicht näher untersucht, so dass nur einige eher allgemeine Ausführungen gemacht werden können. Einen Hinweis auf die Relevanz, die das Thema besitzt, liefert beispielsweise das 7. Forschungsrahmenprogramm der EU, in dem die Verbesserung der Energieeffizienz sowie Energieeinsparungen bei Gebäuden, Dienstleistungen und in der Industrie einen Schwerpunkt darstellen. Auch im aktuellen 5. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung wird die Entwicklung von Technologien zur Verbesserung der Energieeffizienz im Produzierenden Gewerbe gefördert. Dies betrifft im Einzelnen159 ■ innovative Entwicklungen für Thermoprozesse (neuartige Brennertechnik, effizientere Prozessgasnutzung), ■ Innovationen bei der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik zur Optimierung von Prozessen und Fertigungsverfahren, ■ neue Technologien zur Reduktion des Energieeinsatzes bei mechanischen, thermischen und physikalisch-chemischen Trennverfahren, ■ neue Technologien zur Bereitstellung von Kälte auf der Basis FCKW-freier und besonders energieeffizienter Systeme, ■ neue Technologien zur rationellen Stromnutzung (vor allem hocheffiziente Elektromotoren, Optimierung der Wärme / Kälteerzeugung mit Strom), ■ optimierte Energieflüsse durch neue Technologien zum verstärkten Recycling energieintensiver Produkte, ■ effizientere Techniken zur Nutzung industrieller Abwärme (neuartige Wärmetauscher, Hochtemperaturwärmepumpen, Wärmespeicher).

157 Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2008). 158 Im Internet unter www.kfw-beraterboerse.de. 159 Vgl. BMWA (2005).

Vergleicht man diese Themen mit den Ausführungen in dieser Studie, so ergeben sich verschiedene Anknüpfungspunkte (z. B. bei Verfahren zur Nutzung von Abwärme, bei der Kälteerzeugung oder bei elektrischen Antrieben). Auch in der Mess-, Regel- und Automatisierungstechnik gibt es Kompetenzen in der Region. Einige Unternehmen (z. B. aus der Photovoltaikbranche) wurden bereits genannt. Andere Beispiele sind die Pepperl+Fuchs GmbH, die in Berlin eine Fertigungsstätte hat, oder die HEITEC AG, ein Systemhaus für Automatisie195


rung und Informationstechnologie, das eine Niederlassung in Berlin unterhält und Mitglied im Nemo-Netzwerk SIVERPRO ist. Dessen Arbeitsschwerpunkt sind sichere verteilte Produktionssysteme. In diesem Zusammenhang befasst sich das Netzwerk auch mit der Energiegewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen. Die Technologiestiftung Berlin hat über einige Jahre das Netzwerk ›Intelligente Messsysteme‹ betreut, das die Kompetenzen der Unternehmen aus der Branche bündelte. In der Wissenschaft verfügt außerdem das Produktionstechnische Zentrum (PTZ) Berlin, in dem das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin und das Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) zusammenarbeiten, über besondere Kompetenzen in den Produktionswissenschaften. Diese Punkte belegen, dass Kompetenzen, um innovative Produkte zur Steigerung der Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe zu entwickeln und an den Markt zu bringen, in der Region Berlin-Brandenburg vorhanden sind, wenn auch vermutlich nicht in dem Maße wie in den Kerngebieten des Maschinenbaus. Das regionale Potenzial des Feldes und der Vernetzungsbedarf zwischen Wissenschaft und Unternehmen können derzeit nicht beurteilt werden. In jedem Fall handelt es sich um ein Querschnittsthema, das an Bedeutung gewinnen wird und deshalb eine vertiefte Untersuchung lohnt.

196


6

Erkenntnisse und Empfehlungen

6.1 Aussichtsreiche energiebezogene Handlungsfelder in Berlin-Brandenburg Die Untersuchung hat gezeigt, dass Berlin zwar nicht zu den führenden Zentren der Energieforschung in Deutschland gehört, aber in wichtigen Tätigkeitsfeldern herausragende Kompetenz besitzt. Auch bei der Produktion einiger energietechnischer Güter nimmt Berlin im bundesweiten Vergleich einen der vorderen Plätze ein. Vor diesem Hintergrund empfehlen die meisten befragten Experten eine Konzentration der Innovationsförderung auf solche Bereiche, in denen Unternehmen und Forschungseinrichtungen vergleichsweise gut aufgestellt sind oder die ein hohes Entwicklungspotenzial besitzen. Zu den Spitzenregionen bei Forschung und Produktion gehört Berlin in den Bereichen ■ Turbomaschinen (Kraftwerksturbinen und Turboverdichter) und ■ Photovoltaik (insbesondere Dünnschicht-Photovoltaik). Umfangreiches Know-how und Produktion sind außerdem vorhanden in den Bereichen ■ Antriebe (Verbrennungsmotoren, Hybridantriebe, elektrische Antriebe), ■ elektrische Netze, ■ Lichttechnik. Schließlich gibt es Bereiche, die nur von wenigen Wissenschaftlern und Unternehmen besetzt sind oder in denen die erwünschte Komplementarität zwischen Wirtschaft und Wissenschaft fehlt, deren Akteure aber über besondere Kompetenzen verfügen. Als entwicklungsfähig werden von der Mehrzahl der Befragten eingeschätzt ■ Solarthermie, ■ Abwärmenutzung und solares Kühlen, ■ Automatisierungstechnik für energieoptimierte Gebäude, ■ Brennstoffzellen und Wasserstoff. Den größten Beitrag zur Beschäftigung innerhalb des energierelevanten Produzierenden Gewerbes leistet dabei die elektrische Netztechnik (insbesondere Komponenten wie Schalter und Schaltanlagen).

197


Die meisten genannten Bereiche sind drei Themenblöcken zuzurechnen: der dezentralen Energieversorgung, der Energieeffizienz in Gebäuden und der Energieeffizienz im Verkehr. In diesen Kontext gehören weitere Technologien wie Windkraft, Blockheizkraftwerke und Energiespeicherung, die in Berlin allerdings relativ geringe Bedeutung haben. Auch die Region Berlin-Brandenburg insgesamt hat nach Einschätzung der meisten Befragten das Potenzial, sich in einigen Bereichen im Wettbewerb mit anderen Regionen zu behaupten. Technologien, die nur in Berlin oder nur in Brandenburg vertreten sind gibt es nicht. In allen Bereichen sind mehr oder weniger große Schnittmengen vorhanden. Die höchste Kongruenz zwischen beiden Ländern besteht bei der Photovoltaik, mit einigem Abstand gefolgt von den Turbomaschinen (Strahltriebwerke in Brandenburg) und den elektrischen Netzen (inklusive virtuelles Kraftwerk und Demand Side Management). Mit den übrigen Themen befassen sich in Brandenburg deutlich weniger Unternehmen bzw. Wissenschaftler als in Berlin. Daher wird man diese eher in Berlin verorten. In folgenden Bereichen liegt der Schwerpunkt forschungs- bzw. anwenderseitig in Brandenburg ■ Moderne Kraftwerkstechnologien, insbesondere Braunkohle, CO2-Abscheidung, CO2-Speicherung; auch Kesselbau für kleinere Leistungsklassen (in Berlin Gasturbinen und Turboverdichter für die CO2-Verpressung sowie Kesselbau), ■ energetische Nutzung von Biomasse (in Berlin wissenschaftliche Kompetenzen bei Biogas und Biokraftstoffen der 2. Generation, außerdem Engineering), ■ Windkraft (in Berlin Zulieferer, Service, Ingenieurbüros, einige wissenschaftliche Kompetenzen), ■ Geothermie (in Berlin einige wissenschaftliche Kompetenzen), ■ Mineralöl- und Gaswirtschaft (in Berlin führendes Softwarehaus). Spezifische Stärken und Schwächen einzelner Handlungsfelder in der Region Berlin-Brandenburg sind in Tabelle 20 dargestellt. Dort sind auch Ansatzpunkte zur Stärkung der Stärken bzw. zum Abbau von Schwächen in diesen Bereichen genannt.

198


Tabelle 20: Stärken und Schwächen, Chancen und Risiken sowie Erfordernisse in einzelnen energiebezogenen Handlungsfeldern Thema

Stärken / Chancen

Schwächen / Risiken

Erfordernisse

Photovoltaik

Wertschöpfungsketten in BerlinBrandenburg weitgehend geschlossen; Ausrüster vorhanden

Im Vergleich zu Mitteldeutschland: weniger Produktion, geringer Vernetzungsgrad, Vorsprung bei Wissenschaft und Ausbildung wird geringer

Industrienahe DünnschichtPhotovoltaikforschung durch Gründung eines entsprechenden Forschungsinstituts stärken

Bei Dünnschichttechnologie mit führend in Wissenschaft und Wirtschaft Hohe Wachstumsdynamik, großes Marktpotenzial Kapital für Investitionen sowie Forschungsförderung vorhanden

Konkurrenz zwischen Berlin und Brandenburg Keine Strategie zur Entwicklung des Feldes vorhanden Konkurrenz zwischen den Unternehmen Marktkonsolidierung und Verlagerung von Produktionskapazitäten ins Ausland

Turbomaschinen

Bedeutender Produktions- und Forschungsstandort mit vielen Arbeitsplätzen und wachsender Tendenz Bis auf Dampfturbinenfertigung gesamtes Produktionsspektrum vorhanden Gute wissenschaftliche Kompetenzen vorhanden, auch in Querschnittstechnologien

Wenig Kooperation der Großkonzerne untereinander und mit KMU Kooperation mit Wissenschaft zum Teil verbesserungsbedürftig

Wertschöpfungsketten schließen Regionale Verankerung der Unternehmen und Vernetzung vorantreiben Potenzial für Verbundprojekte bestimmen und diese initiieren Aktivitäten mit ostdeutschen Bundesländern koordinieren

Wissenstransfer vereinfachen Regionale Kooperationen der Großunternehmen mit KMU unterstützen

Konzern- und Forschungszentralen nicht in Berlin Nicht der Bedeutung der Branche angemessene Wertschätzung

Gute Marktchancen für Berliner Unternehmen bei Einführung von CCS-Technologien Elektrische Netze

Innovative Energieversorgungsunternehmen in der Region ansässig Viele Unternehmen und Arbeitsplätze Kompetenzen bei wichtigen Querschnittstechnologien vorhanden Verstärkung der Wissenschaftsbasis ist erfolgt Potenzialreiches Thema wegen Dezentralisierung der Energieversorgung und Marktliberalisierung

199

Berlin bei elektrischen Netzen und Speicherung als Wissenschaftsstandort noch nicht etabliert Forschungszentrum und Hauptsitz von Siemens außerhalb der Region Förderung könnte vorrangig zu Wertschöpfung anderswo führen

Potenzial für Verbundprojekte bestimmen, diese initiieren Maßnahmen auf dezentrale Netze konzentrieren, falls sich das Thema als tragfähig erweist


Thema

Stärken / Chancen

Schwächen / Risiken

Erfordernisse

Energiespeicherung

Potenzialreiches und zunehmend wichtiges Thema

Nur wenige Forschungsaktivitäten in der Region

Wissenschaft stärker besetzen

Wenig Kooperationen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft

Kooperationspotenzial zwischen Wirtschaft und Wissenschaft genauer bestimmen, Kooperationen unterstützen

Noch nicht ausreichend besetzt in Deutschland Elektrische Antriebe

Große Hersteller und KMU in Berlin ansässig

Geringer Vernetzungsgrad zwischen den Unternehmen

Speichertechnologien erforschen und entwickeln, die zur Steigerung der regionalen Wertschöpfung beitragen können

Geringe Komplementarität Verbrennungsmotoren

Umfangreiches Ingenieur-Knowhow und FuE-Kompetenz zu Verbrennungsmotoren und Antrieben vorhanden Motorenbau vorhanden

Verkehr (vgl. auch Verbrennungsmotoren, Abwärme)

Etabliertes Kompetenzfeld mit zahlreichen Unternehmen und guter wissenschaftlicher Basis Hoher Vernetzungsgrad

Keine FuE-Zentralen großer Motoren- oder Treibstoffhersteller in Berlin Kooperationen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft ausbaufähig Demonstrationsprojekte besitzen Ausstrahlungskraft, führen aber nicht notwendigerweise zu mehr Wertschöpfung in der Region

Großes Anwendungspotenzial Etliche produzierende KMU bei Gebäudeautomatisierung Kompetenzen bei der Einbindung erneuerbarer Energien, Nachhaltigkeit

Lichttechnik

Große Hersteller und KMU vor Ort Eines der wenigen lichttechnischen Universitätsinstitute in Berlin

Biomasse

200

Weitere Projekte akquirieren mit dem Ziel, die regionale Wertschöpfung längerfristig zu steigern Die im Masterplan entwickelten energiebezogenen Ziele in Abstimmung mit einem möglichen Kompetenzfeld Energie umsetzen

Zahlreiche Verbund- und Demonstrationsprojekte

Gebäude (vgl. auch Lichttechnik)

Berlin zu einem Zentrum für energieeffiziente Motoren und Antriebe ausbauen

Andere Regionen sind forschungsstärker Zum Teil geringe Ausrichtung der wissenschaftlichen Forschung auf Bedürfnisse der Unternehmen

Bei Erschließung des Anwendungspotenzials auf Möglichkeiten zur Einbeziehung innovativer regionaler Unternehmen achten Vernetzung dieser Unternehmen untereinander und mit Anwendern stärken

FuE von Osram größtenteils außerhalb

Vernetzung durch OptecBB vorantreiben KMU stärken

Brandenburg ist attraktiver Produktionsstandort

Andere Regionen sind deutlich forschungsstärker

Pilotprojekte zu Biogaseinspeisung und BtL

Kaum Anlagenhersteller

Berliner Akteure stärker in die brandenburgischen Netzwerke einbinden und Verbundprojekte initiieren


Thema

Stärken / Chancen

Schwächen / Risiken

Erfordernisse

Kraftwerke

Innovativer Energieversorger in der Region ansässig (Vattenfall)

Kooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaft in Berlin ausbaufähig, zum Teil geringe Komplementarität

Kooperation von Vattenfall mit der TU Berlin verstärken

Turbomaschinhersteller und -forschung Kraftwerksforschung an der BTU Cottbus Pilotprojekte für CO2-arme Kraftwerke und CO2-Verpressung Solarthermie

Bedeutender Produktionsstandort für Solarkollektoren Bis auf Rohstoffproduktion komplette Wertschöpfungskette abgedeckt

Keine gemeinsame Ausrichtung der Wissenschaft in der Region wenig Kooperation von Vattenfall mit der TU Berlin Kaum Forschung zur Solarthermie in den wissenschaftlichen Einrichtungen der Region

Vernetzung der Unternehmen verbessern

Vernetzungsgrad der Unternehmen verbesserungsfähig

Wissenschaft für das Thema interessieren, insbesondere Produktionstechnik

Potenzialreiches Thema Solares Kühlen

Wissenschaftliche Basis

Wenig Produkte und Unternehmen

Feld weiter beobachten und unterstützen

Brennstoffzellen und Wasserstoff

Berlin ist etabliert als Demonstrationsstandort

Keine strategische Ausrichtung der Aktivitäten erkennbar

Sichtbarkeit des Standorts durch bessere Vermarktung erhöhen

Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung ist vorhanden

Industrie zu kleinteilig

Bei der Akquisition von Projekten auf langfristige Stärkung der regionalen Wertschöpfung und Einbindung von KMU achten

Geringe Komplementarität Andere Regionen sind in Wissenschaft und Wirtschaft stärker, besser vernetzt und vermarkten sich erfolgreicher

Informationsund Kommunikationstechnologie

Forschung zur Energieversorgung portabler Geräte am IZM

BHKW, Mikro-KWK

Feldversuche

Kaum Forschung

Großes Anwendungspotenzial

Kaum Anlagenbau

Die Berliner IKT ist in Deutschland wissenschaftlich mit führend

Thema Energieeffizienz in der IKT ist von großen Herstellern und Forschung schon stark besetzt – in Deutschland und weltweit Risiko, dass energiespezifische IKT-Forschungsförderung nur geringe regionale Wertschöpfungseffekte hat

Ingenieur-Know-how Geothermie

Ergebnisse der Studie der TU Berlin zum Thema Energieeffizienz in Rechenzentren abwarten

GFZ ist eine der führenden wissenschaftlichen Einrichtungen

201

Kein Anlagenbau

Produktion in der Region ansiedeln, vorhandene produzierende Betriebe unterstützen Kein Engagement durch Berlin erforderlich


Thema

Stärken / Chancen

Schwächen / Risiken

Erfordernisse

Abwärmenutzung

Führender FuE-Standort

Marktdurchbruch Berliner Technologien bislang nicht erfolgt

Feld weiter unterstützen

(vgl. auch solares Kühlen)

Kesselbau

Ansiedlung von Produktion möglich Pilotprojekte der BSR zur Nutzung von Abwasserwärme Entwicklungsbüros und bedeutende Hersteller vorhanden

Produktion in Berlin ansiedeln

Know-how könnte abwandern, Produktion anderswo erfolgen Keine Wärmepumpenhersteller in der Region Zum Teil Konkurrenz zwischen den Unternehmen

Synergiepotenzial mit anderen Feldern bestimmen

Robuste, langlebige Technik, daher lange Innovationszyklen Öl- und Gasnetze

Führendes Softwarehaus (PSI) ansässig

Wenig Kooperationspotenzial

Weiter beobachten

Wind

Zulieferer, Ingenieurbüros, Betreiber

In Berlin keine Hersteller Wenig Forschung

Zulieferer und Servicebereichung in brandenburgische Aktivitäten einbinden

Keine Hersteller in der Region

Thema weiter beobachten

Anwendung in Brandenburg Wasserkraft

Forschung zu Wellenkraftwerken an der TFH Berlin

6.2 Maßnahmen zur generellen Stärkung des Technologiefelds Energie in Berlin Die im Rahmen der Untersuchung befragten Experten haben darüber hinaus auf Stärken und Schwächen des Standorts Berlin hingewiesen, die alle Bereiche des Energiesektors gleichermaßen betreffen, grundsätzlich aber auch für große Teile des Verarbeitenden Gewerbes gelten. Als Stärken Berlin werden danach angesehen ■ die Koordination der energierelevanten Forschungsaktivitäten an der TU Berlin, durch die Sichtbarkeit und Effizienz des Bereichs erhöht werden, ■ die Präsenz wichtiger Querschnittstechnologien wie Materialwissenschaften, Informatik, Mathematik, Nanotechnologie, Mikrosystemtechnik, Lasertechnik, Produktionstechnik, ■ die große Zahl von Hochschulabsolventen in den ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen, ■ der Sitz großer innovativer Energieversorgungsunternehmen in der Region, ■ die Strahlkraft Berlins als politisches Entscheidungszentrum für energierelevante Leuchtturmprojekte, ■ vergleichsweise niedrige Lohnkosten bei hoher Flexibilität der Arbeitnehmer, ■ relativ geringe Mieten und Kaufpreise für Gewerbeimmobilien, ■ die hohe Anziehungskraft der Stadt auf jüngere Arbeitnehmer. 202


Schwächen des Standorts für energierelevante Aktivitäten sind demgegenüber ■ die fehlende Profilbildung innerhalb des breit gefächerten Spektrums energiebezogener Forschungsthemen, ■ die wenig entwickelte Koordinierung solcher Tätigkeiten bzw. Bereiche, bei denen eine starke Position im Wettbewerb erreicht werden könnte, ■ die im Vergleich mit den ostdeutschen Flächenländern geringen Förderquoten, ■ ein gewisser Startnachteil, begründet in bereits früher ergriffenen Maßnahmen anderer Regionen zur Stärkung und Profilierung des Energiesektors, ■ das Fehlen eines strategischen Konzepts für die Entwicklung des Technologiefelds Energie in Berlin und die ungenügende Abstimmung mit Brandenburg, ■ das Fehlen eines Programms, das auf Landesebene klare energie- und klimaschutzpolitische Ziele setzt und diese mit quantitativen Maßnahmen unterlegt, ■ die große Zahl teilweise konkurrierender intermediärer Organisationen. ■ die einseitige Wahrnehmung Berlins als Dienstleistungsmetropole und das schlechte Image als Industriestandort, ■ der Fachkräftemangel, auch bedingt durch das schlechte Image Berlins und mangelnde berufliche Alternativen, ■ die nicht immer hinreichende Berücksichtigung der Belange ansässiger Betriebe (Bestandspflege), ■ das ungenügende organisatorische Know-how der Hochschulen bezüglich Patenten und Kooperationsvereinbarungen. Aus den Kompetenzprofilen und Entwicklungschancen der einzelnen Bereiche einerseits, den generellen Stärken und Schwächen des Standorts andererseits wurden übergreifende Empfehlungen abgeleitet, die in Tabelle 21 zusammengefasst sind. Diese Empfehlungen richten sich an die Akteure aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft, und zwar primär in Berlin.

203


Tabelle 21: Handlungsempfehlungen zur generellen Stärkung des Technologiefelds Energie in Berlin-Brandenburg Empfehlung

Adressat

Erarbeitung einer gemeinsamen Entwicklungsstrategie für das Technologiefeld Energie in der Region Berlin-Brandenburg, Abstimmung der Aktivitäten zwischen den beiden Bundesländern

Länder Wirtschaft Wissenschaft

Einflussnahme auf Bundesebene, um günstigere Rahmenbedingungen für die Entwicklung regionaler Unternehmen zu schaffen, beispielsweise bei der Einspeisevergütung für Photovoltaik, bei Maßnahmen zur Verbesserung der Marktchancen von CCS-Technologien (Emissionszertifikatehandel) und bei der Ausrichtung von Förderprogrammen

Länder

Verbesserte Abstimmung der energiebezogenen Aktivitäten von Senats- und Bezirksverwaltungen, anderen Behörden und Intermediären – vor allem bei Anwendung und Förderung von innovativen Energietechnologien sowie bei Ausbildung und Wissenschaft

Länder Bezirke Berlin Partner TSB ZAB

Beispiel gebendes Agieren bei Klimaschutz und Energiesparmaßnahmen (auch in Hinblick auf eine zielgerichtete Stimulierung des Markts in Berlin); Unterlegung der Ziele mit konkreten Maßnahmen und falls erforderlich ordnungspolitischen Eingriffen; Nutzung der Maßnahmen im Gebäudebereich und im Verkehr zur Förderung von innovativen Unternehmen und Leuchtturmprojekten

Länder

Verbesserung von Image und Wahrnehmung der Region als Standort innovativer Energieunternehmen und von Industrie generell

Länder Berlin Partner ZAB

Aufbau einer Plattform, um allen Akteuren unkomplizierten Zugang zu Informationen über energiebezogene regionale Kompetenzen, Projekte und Aktivitäten zu verschaffen

Länder Wissenschaft Wirtschaft

Ermittlung und Berücksichtigung der spezifischen Standortwünsche von Unternehmen, insbesondere aus dem Maschinenbau, dem Anlagenbau und der elektrischen Energietechnik

Länder Bezirke

Verbesserte Information darüber, dass Energie in den meisten Förderansätzen Berlins prinzipiell gleichberechtigt ist

Land Berlin

Intensivierung der Maßnahmen gegen den Facharbeitermangel und zur Ausbildung insgesamt (nicht nur Ingenieure, sondern auch Handwerker), um ausreichend qualifiziertes Personal bereitzustellen und von Beschäftigungseffekten in den energierelevanten Wachstumsmärkten zu profitieren

Länder Unternehmen Kammern

Abstimmung der energiebezogenen Studiengänge an den Universitäten und Fachhochschulen der Region (komplementär statt konkurrierend)

Wissenschaft

Akquisition von Unternehmen zur Schließung von Wertschöpfungsketten

Berlin Partner

Initiierung fachspezifischer Gesprächskreise zur Ermittlung des Potenzials und der Themen möglicher Kooperationsprojekte

Intermediäre TSB ZAB

Ausbau der Vernetzung und der Kooperationen zwischen Entwicklern, Herstellern und Anwendern durch Gründung geeigneter themenspezifischer Netzwerke; rasche Realisierung gemeinsamer Strukturen von Berlin und Brandenburg

Länder Intermediäre Wissenschaft Wirtschaft

Initiierung von Projekten, die Sichtbarkeit und regionale Wertschöpfung im Energiebereich stärken, durch Intermediäre und Netzwerke

Länder Intermediäre

Verbesserung der Rahmenbedingungen für Kooperationen mit Hochschulen, insbesondere Vermittlung des organisatorischen Know-how zu Patenten und Kooperationsvereinbarungen

Wissenschaft

204


Empfehlung

Adressat

Verstärkte Einbindung von Querschnittstechnologien wie IKT, Produktionstechnik, Materialwissenschaften bei der Entwicklung energierelevanter Projekte

Wissenschaft Länder

Erhöhung der Kooperationsbereitschaft mit KMU und Region

Großunternehmen

Gemeinsame strategische Ausrichtung der Wissenschaftslandschaft in Berlin und Brandenburg; Intensivierung der Zusammenarbeit zwischen den wissenschaftlichen Einrichtungen in der Region

Wissenschaft Länder

Prüfung, inwieweit Mittel und Personalausstattung der Institute verbessert werden müssen; Schließen von Lücken in Forschung und Ausbildung durch geeignete Neuberufungen (zum Beispiel bei erneuerbaren Energien und Energiespeicherung an der TU Berlin)

Länder Wissenschaft

Umgehende Besetzung vakanter Professuren mit industrienahen Forschern

Länder Wissenschaft

Abstimmung der Aufgabenverteilung zwischen den Kompetenzfeldern bei energiebezogenen Projekten und Aktivitäten, Nutzung von Synergien mit bestehenden Kompetenzfeldern (insbesondere IKT, Verkehr, Optik)

Kompetenzfeldmanagement

205


Anhang

Verbände, Netzwerke und Initiativen aus dem Technologiefeld Energie in Berlin Organisation

Web-Adresse

Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V.

www.ag-energiebilanzen.de

Arbeitsgemeinschaft für Wärme und Heizkraftwirtschaft AGFW – e. V. beim VDEW

www.agfw.de

Arbeitsgemeinschaft Solare Materialien e.V.

www.hmi.de / asm /

Association of European Refrigeration Compressor and Controls Manufacturers (ASERCOM) – Büro Berlin

www.asercom.org

BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.

www.bdew.de

Berlin-Brandenburg Aerospace Alliance e.V.

www.bbaa.de

Berliner Impulse

www.berliner-impulse.de

Biogas Crops Network

www.biogas-network.de

Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V. (BUND)

www.bund.net

Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. BEE

www.bee-ev.de

Bundesverband Kraft –Wärme –Kopplung e.V.

www.bkwk.de

Bundesverband Neuer Energieanbieter BNE e.V.

www.bne-online.de

Bundesverband Solare Mobilität e.V. – Büro Berlin

www.solarmobil.de

Bundesverband Solarwirtschaft (BSW-Solar) e.V.

www.solarwirtschaft.de

Bundesverband WärmePumpe (BWP) e. V.

www.waermepumper.de

Bundesverband Windenergie BWE e.V. – Geschäftsstelle Berlin

www.wind-energie.de

Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. Sektion Berlin-Brandenburg

www.dgs-berlin.de

Deutsche Lichttechnische Gesellschaft e. V.

www.ligt.de

Deutsche Solarthermie-Technologieplattform

www.dsttp.de

Deutscher Verband Flüssiggas e.V.

www.dvfg.de

Deutscher Verband für Materialforschung und –prüfung e.V.

www.dvm-berlin.de

Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband e.V. (DWV)

www.dwv-info.de

Deutsches Atomforum e.V.

www.kernenergie.de

Elektrotechnischer Verein (ETV) e.V. Bezirksverein Berlin-Brandenburg im VDE

www.vde-etv-berlin.de

Element 1 – Koordinierungsstelle Wasserstoff Berlin

www.element-1.org

EMV-Zentrum Berlin-Brandenburg e.V. (EMZ)

www.emv-zentrum.de

EnergieForum Berlin

www.energieforum-berlin.de

206


Organisation

Web-Adresse

Energiegarten e.V.

www.energiegarten.de

Fachverband Biogas e.V. – Hauptstadtbüro

www.biogas.org

Fördergesellschaft Erneuerbare Energien e.V. (FEE)

www.fee-ev.de

ForschungsVerbund Sonnenergie (FVS)

www.fv-sonnenergie.de

Forum für Zukunftsenergie e.V.

www.zukunftsenergien.de

Gesamtverband des Deutschen Brennstoff- und Mineralölhandels e.V. (GDBM)

www.gdbm.de

Gesellschaft für Energiewissenschaft und Energiepolitik e. V. (GEE)

www.gee.de

Gesellschaft zur Förderung angewandter Optik, Optoelektronik, Quantenelektronik und Spektroskopie e.V. (GOS)

www.gos-berlin.de

GRE – Gesellschaft für Rationelle Energieverwendung e.V.

www.gre-online.de

Industrie- und Handelskammer zu Berlin

www.berlin.ihk.de

Information und Kommunikation für Erneuerbare Energien e.V. (IKEE)

www.unendlich-viel-energie.de

Informationskreis Kernenergie

www.kernenergie.de

Innovationsnetzwerk Berliner Metall- und Elektroindustrie

www.innonetz-berlin.de

InnovationsZentrum Bau Berlin e.V.

www.izb-ev.de

IZ Klima – Informationszentrum klimafreundliches Kohlekraftwerk e.V.

www.iz-klima.de

Initiative für Klimaschutz und Beschäftigung in Berlin-Brandenburg

www.i-kub.de

Initiativkreis Berlin-Brandenburg- Das Erdgasfahrzeug e.V.

www.bb-faehrt-erdgas.de

Kerntechnische Gesellschaft e.V. (KTG)

www.ktg.org

Klimaschutzrat bei der Senatsverwaltung für Gesundheit, Umwelt und Verbraucherschutz

www.berlin.de / sen / umwelt / klimaschutz / klimaschutzrat /

Landesfachverband der Bau- und Energieberater e.V.

www.bauenergieberater-bb.de

Landwirtschaftliche Biokraftstoffe e.V. (LAB)

www.lab-biokraftstoffe.de

MEW – Die Mittelständische Mineralöl- und Energiewirtschaft Deutschland e. V

www.mineraloel-mittelstand.de

Optec-Berlin-Brandenburg (OpTecBB) e.V.

www.optecbb.de

Projektstelle Lokale Agenda 21 Berlin bei der GRÜNEN LIGA Berlin e. V.

www.agenda21berlin.de

RE-NEXT – renewable energies network for export and technology

www.re-next.de

Solarverein Berlin-Brandenburg e.V.

www.solarverein-berlin.de

TSB Technologiestiftung Berlin

www.technologiestiftung-berlin.de

Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e.V.

www.ufop.de

VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. Landesvertretung Berlin Brandenburg

www.vde.com

VDMA – Verband deutscher Maschinen und Anlagenbauer e.V. Hauptstadtbüro

www.vdma.de

Verband Bergbau, Geologie und Umwelt e.V.

www.vbgu.de

Verband der Deutschen Biokraftstoffindustrie e.V.

www.biokraftstoffverband.de

Verband der Deutschen Gas- und Stromhändler e.V. (EFET Deutschland)

www.efet.org

207


Organisation

Web-Adresse

Verband der Metall- und Elektroindustrie in Berlin und Brandenburg e.V.

www.vme-net.de

Verband deutscher Grundstücknutzer e.V.

www.vdgn.de

Verein Deutscher Ingenieure Bezirksverband Berlin-Brandenburg e.V. (VDI)

www.vdi-bb.de

Verein zur Förderung der Nutzung von Geothermie und weiteren Innovativen Energieformen e.V.

www.vgie.de

Vereinigung der Unternehmensverbände in Berlin und Brandenburg e.V.

www.uvb-online.de

Vereinigung Rohstoffe und Bergbau e. V.

www.v-r-b.de

Vitako Bundes-Arbeitsgemeinschaft der Kommunalen IT-Dienstleister e.V

www.vitako.de

Wirtschaftsverband Kernbrennstoff-Kreislauf e.V.

www.kernbrennstoff.de

Wirtschaftsvereinigung Bergbau e.V.

www.wv-bergbau.de

ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e.V. – Landestelle Berlin

www.zvei.de

Verbände, Netzwerke und Initiativen aus dem Technologiefeld Energie in Brandenburg Verband

Web-Adresse

barum111 (Initiative der Landkreise Uckermark und Barnim)

www.barum111.de

Bbpro – Förderverein Biokraftstoffe Brandenburg e.V. Brandenburgische Energie Technologie Initiative

www.eti-brandenburg.de

Bundesverband Biogene und Regenerative Kraft- und Treibstoffe e.V.

www.biokraftstoffe.org

GENI Gesellschaft für Netzintegration e.V.

www.geni.ag

GA-Netzwerk Kooperationsnetzwerk Energiewirtschaft / Energietechnologie (EWET)

www.ewet-bb.de

GA-Netzwerk Mineralölwirtschaft / Biokraftstoffe Gesellschaft zur Förderung der Solarenergienutzung e.V. – Solarzentrum Frankfurt / Oder

www.solarzentrum-ffo.de

NEMO – Netzwerk Innovative Biomassenverwertung

www.nemo-biomasse.de

Verband der Sanierungsgesellschaften Braunkohle / Chemie e.V.

www.verband-sanierungsgesellschaften.de

Wirtschaftsverband Kohle e.V.

www.wirtschafts-verband-kohle.de

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Literatur

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9:46 Uhr

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18.07.2008

TSB Technologiestiftung Berlin

Studien zu Technologie und Innovation

Zum Autor

Sebastian Vogel

Sebastian Vogel Studium der Physik, der Vergleichenden Literaturwissenschaft, Politikwissenschaft und Philosophie in Augsburg und Vermont (USA). Promotion in Theoretischer Physik mit einer Arbeit zur selbstorganisierten Strukturbildung auf Festkörperoberflächen. Von 2003 bis 2007 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Theoretische Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Seit Juli 2007 Mitarbeiter der TSB Technologiestiftung Berlin im Bereich Neue Technologiefelder.

www.technologiestiftung-berlin.de ISBN 978-3-929273-70-0

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