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 des Forschungsbereichs Helmholtz Energie 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 im Bereich 'Materie' 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, sozio-ökonomischen Studien bis hin zu digital gesteuerten europäischen Übertragungsnetzen.
Einzigartige Infrastrukturen, wie der Jülicher „Living Lab Energy Campus“, arbeiten eng mit Forschungs- und Industriepartnern zusammen, um Lösungen für ein resilientes, dezentrales und integriertes Energiesystem schnell in die Praxis übertragen zu können.
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 dabei auf Photovoltaik, Batteriekonzepte, Wasserstoff und andere chemische Energieträger, Elektrolyse und Brennstoffzellen sowie Hochtemperatur-Technologien. Sie erforschen einerseits die Grundlagen von elektronischen oder atomaren Strukturen, ihre Eigenschaften und Funktionalitäten. Andererseits entwerfen sie Konzepte für komplette Brennstoffzellen, Photovoltaikanlagen, Batterien, Wasserstofftechnologien oder Gasturbinen über die Hochskalierung von grundlegenden Demonstratoren bis hoch zur Marktfähigkeit. Dabei berücksichtigen sie auch, wie Stoffkreisläufe geschlossen und Ressourcen geschont werden können. Ergänzt werden die Arbeiten durch fortgeschrittene Modelle und Simulationsrechnungen auf Hochleistungscomputern.
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.
Das letzte Kernkraftwerk Deutschlands ging am 15. April 2023 vom Netz. Dennoch muss die Sicherheit der vorhandenen kerntechnischen Anlagen und die sichere Entsorgung und Lagerung der radioaktiven Abfälle für lange Zeiträume gewährleistet werden.
Das Helmholtz-Programm „Nukleare Entsorgung, Sicherheit und Strahlenforschung (NUSAFE)“ widmet sich der Sicherheitseinschätzung von Kernreaktoren sowie dem Schutz der Bevölkerung und der Umwelt vor Strahlenexposition.
Die Expert:innen des Forschungszentrums Jülich gehen der Frage nach, wie sich radioaktiver Abfall im Laufe der Zeit verändert und wie er sicher in Endlagern verwahrt werden kann. Gemeinsam mit Forschenden des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und des Karlsruher Instituts für Technologie evaluieren sie zudem die Sicherheit und Zuverlässigkeit bestehender und neuer Kernkraftwerke in anderen Ländern und Nachbarstaaten.
Hinter der Forschung im Bereich 'Energie' 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 dieses Bereichs obliegt dem Helmholtz-Vizepräsidenten für den Forschungsbereich Energie 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 den Forschungsbereich Energie 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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