Forschungszentrum Jülich

Am 17. August 2023 besuchten wir mit 20 Personen des Bezirks Nordrhein das Forschungszentrum Jülich zum Schwerpunktthema „Energie und Klimaforschung“. Nach der Anmeldung am Haupteingang des FZJ wurden wir von unserem Gästeführer, Herrn Ansgar Meise begrüßt, der uns zur Zentralbibliothek begleitet. Hier stellt Herr Meise das Forschungszentrum, dessen Struktur, Organisation, Aufgaben und Finanzierung vor (siehe Bild „Forschung in Jülich auf einen Blick“).

Wandel gestalten

Mit dieser Mission arbeiten im Forschungszentrum Jülich mehr als 7.000 Menschen Hand in Hand sowie über 900 Gastwissenschaftlerinnen und Gastwissenschaftler aus 65 Ländern. Das FZJ gehört zu den großen Forschungseinrich­tungen in Europa und leistet als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Beiträge zur Lösung der großen gesellschaftli­chen Herausforderungen unserer Zeit. 2050 will die EU klimaneutral sein. Bis 2030 sollen dafür die CO 2-Emissionen um 55 Prozent gegenüber 1990 sinken. Zugleich gilt es, die Stromversorgung zu sichern und die Industrie wettbe­werbsfähig zu halten. Jülicher Wissenschaft­lerinnen und Wissenschaftler modellieren Szenarien, um herauszufinden, wie diese Ziele zu erreichen sind. Sie geben Empfehlungen für ein künftiges Energiesystem, das auf erneuerbare Ener­gien baut, und entwickeln Technologien da­für. Eine Schlüsselrolle spielt Wasserstoff: Er soll fossile Brennstoffe ersetzen, Energie speichern, Mobilität ermöglichen und als Grundstoff für die chemische Industrie dienen – effizient und kostengünstig. Und „grün“ soll er sein, also er­zeugt mit Hilfe erneuerbarer Energien.

Nach dem Mittagessen im Seecasino des FZJ besuchen wir als erstes die „Mechanische Werkstatt“, die überwiegend für die Institutsbereiche des FZJ tätig ist. Wenn hochspezialisierte wissenschaftliche Fragestellungen zu beantwor­ten sind, reichen Forschungsinstrumente von der Stange oft nicht aus. Die Mechanische Werkstatt entwickelt maßge­schneiderte Geräte, die so individuell sind wie die wissenschaftlichen Anliegen. Jedes dieser Geräte und Vorrichtun­gen sind Einzelstücke und genau auf die Anforderungen abgestimmt, die die Forscher vorgeben. Dabei werden im Einsatz mit dem innovativen und hochmodernen Gerätepark spezielle Bearbeitungs-, Löt- und Schweißtechniken rea­lisiert, um auch ungewöhnliche Materialien und Werkstoffe, wie z. B. Wolfram, Titan, Keramiken und Gläser bearbei­ten zu können. Das hier eingesetzte Personal ist hoch spezialisiert. Auch die eingesetzten Werkzeuge und Materialien sind nicht im Baumarkt zu finden, z. B. mikrofeine Schrauben und Unterlegscheiben, mit bloßem Auge kaum erkenn­bare Fräsbohrer mit einem Durchmesser von 0,3 mm.

Der nächste Schwerpunkt unseres Besuchs ist das Institut für Energie und Klimaforschung (IEK). Hier, beim IEK-3, wer­den wir in einem Vortrag zur „Techno-ökonomischen Systemanalyse“ informiert. Darunter sind Wandlungsstrategien für eine nachhaltige Zukunft zu verstehen. Hier erforschen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wie ein nachhaltiges Energiesystem erreicht werden kann und wie dieses aussehen könnte. Hierfür entwickeln sie vielfältige hoch-komplexe und realitätsnahe Energiesystemmodelle (siehe Bild “Komplexe Energiesystemmodelle und Daten­strukturen“).

Im IEK-14 werden wir zum Thema „Elektro-chemische Verfahrenstechnik“ informiert. Mit Hilfe elektrischer Energie durch Elektrolyse wird Wasserstoff erzeugt (siehe Bild „Elektrolyseverfahren“) und kann so als Gas oder verflüssigt durch Rohrleitungen transportiert oder in Druckkesseln über lange Zeit gespeichert werden ohne Einsatz von Batterien. Bei der Wasserspaltung dient sauberes Wasser als Wasserstofflieferant. Mit Hilfe von elektrischem Strom wird in einem Elektrolyseur aus dem Wasser Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt. Der energetische Wirkungsgrad der Elektrolyse von Wasser liegt bei über 70 %. Wasserstoff kann z. B. mittels Brennstoffzellen in Strom zurückgewandelt werden. Bei der Wasserstoffherstellung, -speicherung und anschließenden Rückverstromung mittels Brennstoffzellen liegt der Wirkungsgrad derzeit allerdings bei „nur“ max. 50 %. Zum Abschluss unseres Besuchs sehen wir die Anlage mit der das Elektro­lyseverfahren erforscht wird.

Voll gestopft mit Informationen beenden wir den Besuch beim Forschungszentrum Jülich. Wir müssen gestehen, nicht alles verstanden zu haben, aber trotzdem war die Veranstaltung ein voller Erfolg, der uns beeindruckende Ein­blicke in die Forschungstätigkeit des FZJ verschaffte. Alleine bei dem äußerst komplexen Thema Wasserstoff zeigt sich auch, dass ein Besuch im FZJ mit der weit verbreiteten laienhaften Ansicht Schluss macht: Jetzt machen wir mal kurz in Wasserstoff und schon sind alle Energie- und Klimaprobleme gelöst. Deshalb wäre ein Besuch des FZJ für viele Personengruppen sehr empfehlenswert.

Nicht zuletzt war beeindruckend, mit welcher Begeisterung, großer Leidenschaft und tiefem Fachwissen unsere heutigen Vortragenden, die Wissen­schaftlerinnen und Wissenschaftler sowie alle Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der besichtigten Institute ihre For­schungsarbeit verrichten.

Komplexe Energiesystemmodelle

Elektrolyseverfahren

Vor der mechanischen Werkstatt