Der Wohlstand wächst weltweit. Mit dem Wohlstand steigt aber auch rasant der Hunger nach Energie – mit den bekannten Folgen fürs Klima. Wir brauchen wesentlich mehr „alternative“ Energieformen und müssen sie effizienter nutzen als bisher. Neue Werkstoffkonzepte helfen dabei. Beispiel Solarzellen: mit neuen Materialien lassen sich Solarzellen wirtschaftlicher herstellen. CIS-Dünnschicht-Solarmodule, die seit 2006 in Deutschland produziert werden, bestehen aus einer Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Verbindung. 100-mal dünner als herkömmliche Siliziummodule, reduziert der geringe Materialverbrauch die Kosten deutlich. Ganz neue Wege geht die nach ihrem Erfinder genannte „Grätzel-Zelle“, die ähnlich den Pflanzen organische Farbstoffe nutzt. Eine weitere kostengünstige Alternative bilden organische Solarzellen auf Kunststoffbasis.
Weitgehend etabliert ist die Windkraft. Aktuelle Entwicklungen zielen vor allem auf höhere Ausbeute durch größere Flügel aus Kohlefaser verstärkten Verbundwerkstoffen und Maßnahmen, die Lebensdauer und Wartungsintervalle verlängern – Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb von Offshore-Anlagen im Meer.
Für die mobile Energienutzung brauchen wird alternative Energieträger wie Wasserstoff. Damit er umweltfreundlich hergestellt und gespeichert werden kann, sind vor allem werkstofftechnische Anstrengungen nötig. So ließen sich alternative Herstellverfahren aus durch Sonnenstrahlung angeregten Reaktionen (biologische, chemische oder an Halbleiter-Grenzflächen) entwickeln. Bei der Speicherung des Wasserstoffs hilft die Nanotechnologie weiter. Nanoporöse Materialien können große Mengen Wasserstoff sicher aufzunehmen, erfordern allerdings noch viel Forschungsaufwand.
Seit dem Jahr 2000 ist der Anteil erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch kontinuierlich von 2,9 Prozent auf 9,5 Prozent in 2009 gestiegen. Im Jahr 2005 beschloss die Bundesregierung das 5. Energieforschungsprogramm „Innovation und neue Energietechnologien“, um den Übergang zu einer nachhaltigen Energieversorgung weiter voranzutreiben.
Förderschwerpunkte sind Energieeffizienz und erneuerbare Energien. Bis 2008 wurden rund 1,7 Mrd. Euro für Forschung und Entwicklung bereitgestellt. Eine Neuauflage des Programms ist geplant.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert speziell die Entwicklung von Höchstleistungswerkstoffen für mehr Energieeffizienz und CO2-Einsparung, die organische Photovoltaik sowie die Solarenergietechnik der nächsten Generation. Außerdem beteiligt sich das Ministerium am nationalen Innovationsprogramm für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.
