Tailor-Made Materials for the Transformation of the Energy Sector

New tailor-made materials are required in the portfolio issue. Pictured: Extremely heat-resistant turbine blades made ​​of titanium. Photo: HZG

Technische Fortschritte im Energiebereich basieren häufig auf neuen Materialien und Werkstoffen, die höhere Effizienz bei der Energieumwandlung ermöglichen. Die Entwicklung neuartiger Materialien ist deshalb der Schlüssel für Innovationen auf dem Energiesektor und bildet ein Kernelement der Hightech-Strategie der Bundesregierung.

„Um den Umbau der Energieversorgung im vorgegebenen Zeitrahmen zu ermöglichen, müssen die Entwicklungszeiten für neue Materialien deutlich verkürzt werden“, erklärt Prof. Dr. Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft. Daher hat die Helmholtz-Gemeinschaft beschlossen, die Materialentwicklung für die zukünftige Energieversorgung als Portfoliothema verstärkt zu fördern. Fünf For-schungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, die in der experimentellen Material- und Werkstoffentwicklung aktiv sind, werden ihre Forschung ausbauen und bündeln. Diese Expertise wird von den Partnern aus der Industrie gesucht und international anerkannt, sodass Helmholtz-Zentren nicht nur zahlreiche Kooperationen mit Partnern aus der Wirtschaft eingehen, sondern auch in internationalen Kooperationen häufig eine führende Rolle einnehmen.

„Wir können die Entwicklungszeiten neuer Materialsysteme deutlich verkürzen, wenn es gelingt, die Eigenschaften von Werkstoffen in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung und der Verarbeitung vorherzusagen und Werkstoffe mit den erforderlichen Eigenschaften maßzuschneidern“, sagt Prof. Dr. Harald Bolt vom Forschungszentrum Jülich, der die Aktivitäten im Portfoliothema koordiniert.

Die Forschung und Entwicklung zielt insbesondere auf Innovationen in der Dünnschichtphotovoltaik und auf neue hitzebeständige Werkstoffe ab, die es ermöglichen, fossile und solarthermische Kraftwerke bei höheren Temperaturen zu betreiben, was den Wirkungsgrad erhöht. Dabei werden die elektronischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften sowohl theoretisch modelliert, als auch praktisch analysiert und optimiert. Die Ergebnisse aus der Modellierung fließen in die Materialentwicklung ein, umgekehrt aber fließen auch die Untersuchungsergebnisse unter Lastbedingungen in die Modellbildung zurück, so dass deren Vorhersagekraft steigt.