„Die Energiewende ist eine Materialwende“

10.07.2017

„Die Energiewende ist eine Materialwende“

Fachtagung zu langfristigen Strategien für „grüne“ Energietechnologien

Welche Einspar- und Ersatzpotenziale gibt es für kritische Metalle in Funktionsmaterialien? Mit diesem Thema befassen sich hochrangige Experten während eines Symposiums am 13. Juli an der TU Darmstadt. Der Tagungsleiter Professor Oliver Gutfleisch skizziert im Interview die wissenschaftlichen Herausforderungen.

Porträt von Prof. Oliver Gutfleisch in einem Laborraum. Bild: Katrin Binner
Prof. Oliver Gutfleisch. Bild: Katrin Binner

Prof. Oliver Gutfleisch leitet das Fachgebiet Funktionale Materialien am Fachbereich Material- und Geowissenschaften der TU Darmstadt und hat die wissenschaftliche Leitung, Geschäftsbereich Funktionswerkstoffe, der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS in Hanau inne.

TU Darmstadt: Der Titel des Symposiums – „The great transition – the importance of critical metals for green energy technologies“ – spielt auf die Notwendigkeit einer grundlegenden Wende hin zu nachhaltigen Energietechnologien an. Wie lautet die Herausforderung für Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft?

Professor Oliver Gutfleisch: Die Nichtnachhaltigkeit unserer fossil geprägten Gesellschaft und Wirtschaft steht am Anfang vom Ende. Die zunehmend kritische Verfügbarkeit primärer und sekundärer Ressourcen beeinflusst schon heute gegenwärtige und künftige Entwicklungen von modernen Funktionsmaterialien und den daraus resultierenden Energietechnologien. Insbesondere sind strategische Metalle ein Schlüssel für diese „Große Transformation“.

Ihr effizienter Einsatz bzw. ihre Substitution durch besser verfügbare Elemente sind eine Herausforderung für Wissenschaft und Industrie. Ein prominentes Beispiel sind die seltenen Erden, wie sie im hessischen LOEWE-Schwerpunkt RESPONSE an der TU Darmstadt bearbeitet werden. Die energieeffizientesten Elektromotoren und Generatoren enthalten seltenerdhaltige Permanentmagnete mit hohen Energiedichten. Wichtigstes Beispiel sind große Offshore-Windkraftanlagen, wie sie weltweit in immer größeren Stückzahlen errichtet werden.

Es handelt sich hier um die gegenwärtig energieeffizienteste Technologie mit dem geringsten Wartungsaufwand. Die großen Sechs-Megawatt-Anlagen enthalten bis zu drei Tonnen gesintertes Neodym-Eisen-Bor – das entspricht ungefähr der Masse an Magnetmaterial, welche für die Herstellung von 150.000 Festplatten benötigt wird. Durch den umfangreichen Einsatz dieser Permanentmagnete hat sich eine versorgungskritische Abhängigkeit von Seltenerdelementen ergeben – die Bedarfe an seltenen Erden und den Magnetmaterialien werden in der Zukunft jedoch drastisch ansteigen.

Welche neuen Forschungsergebnisse werden auf der Tagung präsentiert? Welche Debatten sind zu erwarten?

Ausgewiesene nationale und internationale Experten werden Keynote-Vorträge zum aktuellen Stand und künftigen Entwicklungen in Photovoltaik, Photokatalyse, synthetischen Brennstoffen, Li-Ionen-Batterietechnik, neuen Supraleitern und Magnetmaterialien für Elektromobilität, Windturbinen und Kühltechnologien sowie in der Thermoelektrik halten. Debattiert werden Substitutionspotentiale für kritische Metalle in diesen Funktionsmaterialien, ihre Nachhaltigkeit und welche neuen Abhängigkeiten sich aus dieser Großen Transformation ergeben könnten.

Welche wissenschaftlichen Fachkreise kommen in Darmstadt zusammen? Und wie wird der Dialog fortgesetzt?

Es werden führende Physiker, Chemiker und Materialwissenschaftler aller deutschen außeruniversitären Forschungseinrichtungen, also der Max-Planck-Gesellschaft, der Fraunhofer-Gesellschaft, der Leibniz-Gemeinschaft und der Helmholtz-Gemeinschaft sowie natürlich der Universitäten zusammenkommen. Dabei sein werden auch Experten aus der Schweiz und aus Frankreich sowie aus der Industrie.

Mit dem Darmstadt-Symposium zu „Critical Materials“ versuchen wir ein Forum zu schaffen, das sich in Zukunft regelmäßig mit der Kritikalität, Substituierbarkeit und Rezyklierbarkeit von Strategiemetallen auseinandersetzen wird, denn die Energiewende ist auch eine Materialwende! Wir werden dann auch die inhärenten Konfliktpotentiale – verbunden mit der begrenzten Verfügbarkeit bestimmter Elemente – beleuchten und die Konsequenzen nicht nur aus materialwissenschaftlicher Perspektive, sondern auch aus ökonomischer und politikwissenschaftlicher Sicht diskutieren, um Handlungsoptionen für die Politik zu entwickeln.

Symposium „The great transition“

Leiter der Konferenz am 13. Juli 2017 (9 bis 18 Uhr, Orangerie Darmstadt) sind die Professoren Oliver Gutfleisch und Wolfram Jaegermann (beide TU Darmstadt). Die Veranstaltung wird von den Fachausschüssen Funktionswerkstoffe und Werkstoffe der Energietechnik der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) zusammen mit der Darmstädter Jung-DGM organisiert.

Mitveranstalter sind die Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS, die TU Darmstadt mit ihrem hessischen LOEWE Exzellenz-Schwerpunkt RESPONSE, ihrer Graduate School of Energy Science and Engineering und ihrem Profilbereich Energiesysteme der Zukunft, und der EU EIT Raw Materials.

Lesetipp

R. Gauss und O. Gutfleisch: Magnetische Materialien – Schlüsselkomponenten für neue Energietechnologien, in: Rohstoffwirtschaft und gesellschaftliche Entwicklung, ed. P. Kausch und J. Matschullat, März 2016, Springer Spektrum Heidelberg, Springer-Verlag GmbH, ISBN 978-3-662-48854-6, pp. 99-118.

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