Der Klimawandel mit seinen katastrophalen Folgen lässt nur einen Schluss zu: Es eilt! Unsere Energieversorgung muss so rasch wie möglich CO2-neutral werden. Gleichzeitig soll diese Transformation aber auch bezahlbar und sozialverträglich sein.
Dafür entwickeln Wissenschaftler:innen von Helmholtz Energy zum einen innovative Technologien. Sie beantworten hierbei Fragen wie Energie umwelt- und klimagerecht erzeugt, umgewandelt, gespeichert und verteilt werden kann. Sie entwerfen zum anderen sektorenübergreifende Energiesystemlösungen, die zusätzlich gesellschaftliche Dimensionen einbeziehen. Jülicher Forscher:innen gestalten als wissenschaftliche Architekten dieses Energiesystem der Zukunft mit.
Das Forschungszentrum Jülich ist bei den Programmen 'Energiesystemdesign', 'Materialien und Technologien für die Energiewende', 'Fusion' sowie 'Nukleare Entsorgung, Sicherheit und Strahlenforschung' am Forschungsbereich beteiligt. Finden Sie hier Informationen zu Programmen und ihren Topics. ↓
Hinter der Forschung in Helmholtz Energy stecken viele kluge Köpfe. Finden Sie hier eine Übersicht mit allen Jülicher Ansprechpersonen auf Ebene des Forschungsbereichs und seiner Programme. ↓
Erfolgreiche Forschung gelingt nur im Verbund. Verschaffen Sie sich hier einen Überblick über die an diesem Forschungsbereich beteiligten anderen Helmholtz-Zentren. ↓
Das Helmholtz-Programm „Energiesystemdesign“ zielt darauf, ein technisch und ökonomisch umsetzbares sowie gesellschaftlich akzeptiertes funktionales Energiesystem zu schaffen. Helmholtz-Forscher:innen entwickeln dafür erforderliche Modelle, Methoden und Technologien – von smarten Wohnquartieren und Stadtteilen, techno-ökonomischen Energieszenarien bis hin zu digital gesteuerten europäischen Stromnetzen.
Die flexibel einsetzbare ETHOS Modellsuite sowie einzigartige Infrastrukturen, wie der Jülicher „Living Lab Energy Campus“, ermöglichen eine enge Zusammenarbeit mit Forschungs- und Industriepartnern. Dadurch können Lösungen für ein resilientes, dezentrales und integriertes Energiesystem schnell berechnet und in die Praxis übertragen werden.
Das Helmholtz-Programm „Materialien und Technologien für die Energiewende“ deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab, die für eine nachhaltige Transformation der Energieversorgung und -nutzung notwendig ist.
Die Jülicher Forscher:innen konzentrieren sich auf zentrale Bereiche der Energiewende, wie die erneuerbare Stromerzeugung, wiederaufladbare Speicher, sowie Synthese und Nutzung von grünem Wasserstoff und anderer chemischer Energieträger. Dabei wird sowohl Grundlagenforschung betrieben, um Materialeigenschaften und Funktionalitäten zu verstehen, als auch anwendungsorientierte Forschung zur Entwicklung von Komponenten und Systemen.
Ein besonderer Fokus liegt auf der Entwicklung und Optimierung von Photovoltaiksystemen, Batterien, Elektrolyseuren und Brennstoffzellen – von der Materialforschung bis hin zu einsatzfähigen Anlagen. Parallel dazu wird untersucht, wie Stoffkreisläufe geschlossen und Ressourcen effizient genutzt werden können. Durch fortschrittliche Modellierung und Simulation auf Hochleistungsrechnern wird die Entwicklung neuer Technologien beschleunigt und optimiert.
Die Sonne und ihre Sternengeschwister machen es vor: sie gewinnen aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie. Fusionsreaktoren sollen es in Zukunft ermöglichen, diese Prozesse auch auf der Erde in Gang zu setzen. Das Ziel ist eine sichere, umweltfreundliche und langfristig zur Verfügung stehende Energieversorgung.
Das Helmholtz-Programm „Fusion“ ruht dabei auf drei Säulen: dem Bau des ITER-Tokamaks in Frankreich, dem Betrieb und weiteren Ausbau des Stellerators Wendelstein 7-X in Greifswald und der Vorbereitung eines Demonstrationskraftwerks.
Allen Fusionskraftwerken gemein sind die extremen Plasma-Temperaturen von mehr als 100 Millionen Grad Celsius. Mit Hilfe von starken Magnetfeldern wird das Plasma gezähmt und somit die umschließende Wandkonstruktion geschützt. Es verbleiben aber immer noch erhebliche Wechselwirkungen zwischen Wand und Plasma. Jülicher Forscher:innen widmen sich diesem Querschnittsthema, das Fusionsreaktoren jeglicher Bauart betrifft.
Im Topic „Plasma-Wand-Wechselwirkung“ entwickeln und analysieren Jülicher Forschende neue Materialien, die den extremen Bedingungen in Fusionsreaktoren standhalten. Sie untersuchen sowohl die physikalischen und chemischen Prozesse, die an der Grenzfläche zwischen Plasma und Wandmaterialien ablaufen als auch die Auswirkungen von Plasma-Verunreinigungen durch die Erosion von Wandbestandteilen, welche zum Erlöschen des Plasmas führen können.
Die Stromerzeugung aus Kernenergie wurde 2023 in Deutschland beendet. Die radioaktiven Abfälle müssen sicher entsorgt werden. Erst in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts wird die Entscheidung für einen Endlager-Standort für hoch-radioaktive Abfälle getroffen. Bis dahin müssen diese Abfälle zwischengelagert werden. Gleichzeitig wird der zukünftige Energiemix in Europa langfristig Kernenergie enthalten.
Die Mission des Helmholtz-Programms „Nukleare Entsorgung, Sicherheit und Strahlenforschung (NUSAFE)“ ist Sicherheit. Gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und dem Karlsruher Institut für Technologie entwickeln Jülicher Wissenschaftler:innen in einem abgestimmten Forschungsprogramm hierzu Lösungen.
Die Jülicher Beiträge sind auf Aspekte der sicheren Entsorgung radioaktiver Abfälle und den sicheren Betrieb kerntechnischer Anlagen im (europäischen) Ausland fokussiert. Zudem unterstützt das NUSAFE Programm die Bemühungen der Bundesregierung zu einer nachhaltigen Kompetenzentwicklung in der nuklearen Sicherheit.
Hinter der Forschung in Helmholtz Energy stecken viele kluge Köpfe. Finden Sie hier eine Übersicht mit allen Jülicher Ansprechpersonen auf Ebene des Forschungsbereichs und seiner Programme. Weitere spezifische Ansprechpartner:innen finden sich auf den betreffenden Topic-Seiten.
Die Koordination von Helmholtz Energy obliegt dem Helmholtz-Vizepräsidenten für diesen Forschungsbereich Bernd Rech (HZB). Die Programmsprecher sind Veit Hagenmeyer vom KIT (Energiesystemdesign), Olivier Gullion vom Forschungszentrum Jülich (Materialien und Technologien für die Energiewende), Robert Wolf vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (wissenschaftlich assoziiertes Zentrum im Programm Fusion) sowie Dirk Bosbach vom Forschungszentrum Jülich (Nukleare Entsorgung, Sicherheit und Strahlenforschung, NUSAFE).
Folgende Helmholtz-Zentren sind im Rahmen der PoF IV in Helmholtz Energy eingebunden: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Forschungszentrum Jülich (FZJ), Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Außerdem ist das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) wissenschaftlich assoziiert.
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