Nachhaltigkeit, Klima und Energie

Nachhaltigkeit, Klima und Energie sind die großen gesellschaftlichen Herausforderungen der Gegenwart und Zukunft. Unsere Produktionsweisen und unser Konsumverhalten sollen ressourcenschonender, umweltfreundlicher, sozial verträglicher und damit nachhaltiger werden. Die Bundesregierung hat sich in ihrer Hightech-Strategie dem Leitbild des nachhaltigen Wirtschaftens verpflichtet. Forschung für nachhaltige Entwicklung und eine umwelt- und gesellschaftsverträgliche Energieversorgung ermöglichen innovative Lösungen und schaffen Entscheidungsgrundlagen für zukunftsorientiertes Handeln gemäß unserer Verantwortung für die heutigen und kommenden Generationen.

Die Forschungsagenda Green Economy der Bundesregierung verbindet Ökonomie, Ökologie und Gesellschaft mit dem Ziel, ein nachhaltiges Wirtschaftssystem zu etablieren, das natürliche Ressourcen schont, negative Umweltauswirkungen minimiert, das Klima schützt, klimatische Veränderungen berücksichtigt, sozialen Anforderungen gerecht wird und so ein qualitatives Wachstum ermöglicht. Mit der Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 hat die Bundesregierung unter Federführung des BMBF Weichen für den Wandel zu einer stärker biobasierten, nachhaltigen und an natürlichen Stoffkreisläufen orientierten Industrie und Gesellschaft gestellt.

Die Urbanisierung führt weltweit zu einem Bedarf an planerischen, technologischen, infrastrukturellen, sozialen und ökonomischen Lösungen für nachhaltige urbane Entwicklungs- und Transformationsstrategien. Bei der Bewältigung der daraus resultierenden Aufgaben sind alle gesellschaftlichen Akteure gefragt und müssen einbezogen werden. Alle Politikfelder sind betroffen, deshalb müssen die Aufgaben konzeptionell und praktisch zusammengeführt werden. Zudem gilt es, Forschungsergebnisse in die kommunale Praxis zu übertragen. Dies geschieht z. B. auf der Innovationsplattform Zukunftsstadt und im Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt) der Bundesregierung. Im 6. Energieforschungsprogramm „Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung“ hat die Bundesregierung die Ziele der Energieforschungspolitik festgelegt. Das Programm unter der Federführung des BMWi definiert Rahmen und Struktur der Energieforschung des Bundes, benennt Leitlinien der Förderung von FuE und informiert über vorrangige Förderbereiche. Derzeit laufen die inhaltlichen Vorbereitungen für eine programmatische Neuauflage.

Bioökonomie

Die Bioökonomie zielt darauf ab, durch nachhaltige Erzeugung und Nutzung biologischer Ressourcen und biologischen Wissens Produkte, Verfahren und Dienstleistungen in allen wirtschaftlichen Sektoren bereitzustellen. Deutschland setzt zur Lösung globaler Herausforderungen, wie etwa der Energie- und Rohstoffsicherung unter Berücksichtigung von Klimaschutz, Ressourcenschonung und der Ernährungssicherung einer wachsenden Weltbevölkerung, auf einen Strukturwandel hin zu einer wissensbasierten Bioökonomie.

Wesentliche Grundlage hierfür sind die Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 (NFSB 2030) aus dem Jahr 2010 und die Nationale Politikstrategie Bioökonomie der Bundesregierung aus dem Jahr 2013, die die NFSB 2030 ergänzt und dabei deutlich über den Forschungsbereich hinausgeht. Mit dem Aktionsplan Wegweiser Bioökonomie aus dem Jahr 2014 wurde die NFSB 2030 konkretisiert. Die NFSB 2030 wurde unter Federführung des BMBF gemeinsam mit fünf weiteren Ministerien erarbeitet. Mit der Forschungsstrategie bündelte die Bundesregierung bis Ende 2016 insgesamt 2,4 Mrd. Euro an Mitteln für Forschung und Entwicklung der einzelnen Ressorts. Die Forschungsstrategie ist auf fünf prioritäre Handlungsfelder fokussiert:

  • weltweite Ernährungssicherheit,
  • nachhaltige Agrarproduktion,
  • gesunde und sichere Lebensmittel,
  • industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe und
  • Energieträger auf Biomassebasis.

Die Umsetzung der Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie in Fördermaßnahmen des BMBF wurde in einem 2017 veröffentlichten Evaluationsbericht positiv bewertet. Es wird empfohlen, die Forschungsförderung weiterhin „missionsorientiert an Beiträgen zur Bewältigung großer gesellschaftlicher Herausforderungen“ auszurichten und die Ziele der Strategie auch künftig konsequent weiterzuverfolgen.

Eine stärker biobasierte nachhaltige Wirtschaft verlangt Maßnahmen, die auf unterschiedliche Kompetenzen und Wissenschaftsgebiete zurückgreifen, die sowohl inter- als auch transdisziplinär sind. Im Mittelpunkt stehen in den kommenden Jahren die Generierung neuen Wissens, die Stärkung des systemischen Ansatzes in der Bioökonomie, die Weiterentwicklung von Innovationsbündnissen zwischen Forschung und Industrie sowie die Effizienzverbesserung bei der umweltverträglichen Nutzung biologischer Ressourcen. Dazu müssen sich alle relevanten Akteure der Innovationskette in Plattformen und Netzwerken zusammenfinden. Kompetenzen und Wissen müssen geteilt sowie national und international genutzt werden. Der Bioökonomierat mit Experten aus diversen Fachdisziplinen in Wissenschaft und Wirtschaft unterstützt diesen Prozess.

Damit innovative Produkte und Systemlösungen mit hohem Wertschöpfungspotenzial schnell und effizient in die Märkte gelangen, müssen kritische Stellen im Innovationsprozess frühzeitig identifiziert und gezielt verbessert werden. Erfolgreiche Beispiele dafür sind die BMBF-Fördermaßnahmen Ideenwettbewerb Neue Produkte für die Bioökonomie und der Gründerwettbewerb Go-Bio. Beide forcieren die Verwertung von wissenschaftlichen Erkenntnissen für innovative Produkte und Dienstleistungen in der Bioökonomie.

Damit der Erfolg der Bioökonomie langfristig gewährleistet werden kann, muss die Leistungsfähigkeit der Ressource Boden als Grundlage der land- und forstwirtschaftlichen Produktion dauerhaft sichergestellt und gegebenenfalls verbessert werden. Das ist das Ziel der vom BMBF initiierten Maßnahme Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie – BonaRes, mit der Verbundforschung zu bewirtschafteten Böden zum Erhalt bzw. der Steigerung der Bodenfruchtbarkeit gefördert wird.

Neben dem BMBF fördert das BMEL Vorhaben der Bioökonomie insbesondere über das Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe, das aktuell mit 84 Mio. Euro aus dem Haushalt des BMEL und aus Mitteln des Energie- und Klimafonds hinterlegt ist, das Programm zur Innovationsförderung mit 53,4 Mio. Euro sowie über das Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft mit 20 Mio. Euro. Darüber hinaus vertreten BMEL und BMBF auf europäischer Ebene die deutschen Interessen im Standing Committee for Agricultural Research (SCAR) und in der Joint Programming Initiative Agriculture, Food Security and Climate Change (FACCE-JPI).

Seit 2015 fördern BMEL und BMBF in gemeinsamer Abstimmung innovative Vorhaben der Pflanzenforschung sowie anwendungsorientierte interdisziplinäre Verbundprojekte der Grundlagenforschung für die Bioökonomie.

Die Transformation zur nachhaltigen biobasierten Wirtschaft hängt nicht allein von technologischen Innovationen, sondern auch von sozialen Prozessen und Wechselwirkungen zwischen Gesellschaft, Technik, Wirtschaft und Ökologie ab. Deshalb fördert das BMBF seit 2014 die geistes-, sozial- und wirtschaftswissenschaftliche Forschung zur Bioökonomie in einem eigenen Schwerpunkt. Das BMEL räumt der Intensivierung eines partizipativen Diskurses mit der Gesellschaft ebenfalls einen breiten Raum ein: Im Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe ist der gesellschaftliche Diskurs zur Bioökonomie ein Schwerpunkt.

Umwelt- und Nachhaltigkeitsforschung

Forschung für nachhaltige Entwicklung erarbeitet innovative Lösungen nicht nur für die globalen Herausforderungen Klimawandel, Biodiversitätsverlust, Bodendegradation und Rohstoffmangel; es geht gleichzeitig darum, den sozialen Zusammenhalt der Gesellschaft sowie die Wettbewerbsfähigkeit unserer Wirtschaft und damit unseren Lebensstandard zu sichern. Somit liefert Nachhaltigkeitsforschung Entscheidungsgrundlagen für zukunftsorientiertes Handeln.

Mit dem aktuellen Rahmenprogramm Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA3) ist vorgesehen, im Rahmen verfügbarer Haushaltsmittel bis 2020 ca. 2 Mrd. Euro für die Nachhaltigkeitsforschung zur Verfügung zu stellen. FONA3 setzt Schwerpunkte auf drei Leitinitiativen, in denen politisch besonders prioritäre gesellschaftliche Aufgaben gebündelt aufgegriffen werden:

  • Green Economy: Übergang zu einer international wettbewerbsfähigen, umwelt- und sozial verträglichen Wirtschaftsweise (siehe auch Infobox Kunststoffe in der Umwelt),
  • Zukunftsstadt: Nachhaltige Entwicklung von Städten und urbanen Räumen,
  • Energiewende: Transformation der Energieversorgung.

Die Projektförderung hierzu bezieht sich auf die drei FONA3-Leitinitiativen. Darüber hinaus wird erforscht, wie Maßnahmen zur Effizienzsteigerung bei den genannten Transformationen zur Nachhaltigkeit ergänzt werden müssen, um Rebound-Effekte weitestgehend zu vermeiden. Es werden neue Formen der Governance und der Bürgerbeteiligung zur Unterstützung der Transformationsprozesse erforscht. Gefördert werden zudem inter- und transdisziplinär arbeitende Nachwuchsforschergruppen.

Über die drei Leitinitiativen hinaus unterstützt das BMBF im Rahmen von FONA3 Forschung zur Vorsorge. Diese findet auf drei Feldern zu „Lebensqualität und Wettbewerbsfähigkeit erhalten und verbessern“, „Ressourcen intelligent und schonend nutzen“ sowie „Gemeinschaftsgüter Klima, biologische Vielfalt und Meere schützen“ statt.

In FONA3 wurden Forschung und Bildung zur nachhaltigen Entwicklung erstmals systematisch zusammengeführt. FONA3 bindet die Nachhaltigkeitsforschung enger in den gesellschaftlichen Diskurs ein. Ein Schwerpunkt der gesellschaftsbezogenen Nachhaltigkeitsforschung ist die Sozial-ökologische Forschung (SÖF). In einem inter- und transdisziplinären Forschungsansatz entwickelt sie Orientierungs- und Handlungswissen zur Umsetzung der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie und der Deutschen Anpassungsstrategie (DAS). Die SÖF greift Themen auf, die gesellschaftliche Aushandlungsprozesse und Wertediskussionen zum Gegenstand haben, um realistische Lösungsoptionen für den Übergang zu einer nachhaltigen Gesellschaft finden zu können.

Das BMU untersucht im Rahmen seiner Ressortforschung u. a. Möglichkeiten, wie der gesellschaftliche Wandel in Richtung Nachhaltigkeit unterstützt werden kann. Dabei werden systemische Ansätze für die deutsche Umweltpolitik herausgearbeitet, unter denen dieser Wandel erfolgreich gestaltet werden kann. Ziel ist die Entwicklung einer transformativen Umweltpolitik. Zentrales Element dieser Entwicklung ist das 2016 verabschiedete Integrierte Umweltprogramm 2030 des BMU (IUP). Das IUP enthält zum einen übergreifende Maßnahmen für einen Wandel von Gesellschaft und Wirtschaft und fasst zum anderen Maßnahmen in fünf Schwerpunktbereichen zusammen. Parallel zur Erarbeitung des IUP wurde 2016 im Auftrag des BMU ein Bürgerdialog durchgeführt. Zudem werden vom BMU regelmäßig repräsentative Umfragen zu Umwelt- und Naturbewusstsein sowie vertiefende Studien zu sozialem Handeln durchgeführt.

Weitere Ressorts tragen mit ihren Forschungsprogrammen im jeweiligen Zuständigkeitsbereich zum Schutz der Umwelt und zur Nachhaltigkeit bei. So sind Umweltaspekte ein integraler Bestandteil der Konzeption und Priorisierung von Verkehrs- und Infrastrukturentscheidungen. Die Ressortforschung des BMVI leistet umweltbezogene wissenschaftliche Beiträge zur Nationalen Nachhaltigkeitsstrategie aus der Perspektive Mobilität bzw. zur Nationalen Mobilitätsstrategie aus der Perspektive Nachhaltigkeit und Umwelt mit dem Themenfeld 2 „Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten“ des BMVI-Expertennetzwerks (siehe auch III 1.5 Mobilität).

Kunststoffe in der Umwelt

Welches Ausmaß hat gegenwärtig die weltweite Plastikverschmutzung, was sind ihre Ursachen und Wirkungen? Diesen Fragen geht der neue Forschungsschwerpunkt Plastik in der Umwelt des BMBF nach. Im Rahmen der Leitinitiative Green Economy fördert das BMBF innovative Forschung, die dazu beiträgt, diese Wissenslücken in einem ganzheitlichen Ansatz zu schließen und gleichzeitig Ansätze für Gegenmaßnahmen zu entwickeln. 18 Verbundprojekte mit rund 100 Partnern – aus Wissenschaft und Wirtschaft, Verbänden und Kommunen – wollen ein Gesamtbild zeichnen, wie Kunststoffe produziert, eingesetzt, genutzt, gehandelt und entsorgt werden. Insbesondere in Gewässern ist Plastik ein großes Umweltproblem. Kunststoffpartikel sind dort eine allgegenwärtige Gefahr für Fische, Vögel und Meeressäuger. Zudem gelangt auch Mikroplastik
in Binnengewässer und Meere. Dort können die kleinen Teilchen, die kleiner als fünf Millimeter sind, beispielsweise von Muscheln und Garnelen aufgenommen werden und so in die menschliche Nahrungskette gelangen. Auch im Meersalz kann Mikroplastik enthalten sein.

Mit dem Nationalen Programm für nachhaltigen Konsum hat die Bundesregierung 2016 einen Schwerpunkt auf die Nachfrageseite einer nachhaltigen Wirtschaftsweise gelegt. Das Programm zeigt, wie nachhaltiger Konsum in verschiedenen Handlungsfeldern ermöglicht wird und mit welchen konkreten Maßnahmen die Konsumentinnen und Konsumenten unterstützt werden können. Dabei spielen Forschung und Innovationen eine wichtige Rolle – etwa hinsichtlich Verbraucherverhalten und -kommunikation sowie sozialer Innovationen für nachhaltigen Konsum.

Eine nachhaltige Produktion wird maßgeblich durch betriebsinterne Umweltmanagementsysteme unterstützt. Daher lässt das BMU im Rahmen seiner Ressortforschung Optionen zur erweiterten Nutzung
von Umweltmanagementsystemen, und hier insbesondere von EMAS, in Richtung Nachhaltigkeit untersuchen.

Klimaschutz und Klimaanpassung

Auf der UN-Klimakonferenz in Paris Ende 2015 haben sich alle 196 Vertragsparteien der Klimarahmenkonvention (UNFCCC) auf ein umfassendes, gerechtes und ambitioniertes Abkommen geeinigt, das einen völkerrechtlich verbindlichen Rahmen für Klimaschutz, Anpassung und klimafreundliche Finanzströme schafft. 174 Parteien haben das Abkommen bisher ratifiziert.

Die Klimaforschung hat die Basis dafür gelegt. Maßgeblich sind insbesondere die vom Weltklimarat IPCC bereitgestellten Sachstandsberichte, in denen das aktuelle Wissen zum Klimawandel zusammengetragen und bewertet wurde. Die Aussagen des IPCC ermöglichen wissenschaftsbasierte Entscheidungen der Politik, ohne jedoch konkrete Lösungswege vorzuschlagen oder politische Handlungsempfehlungen zu geben. Die vom BMBF und BMU gemeinsam betriebene Deutsche IPCC-Koordinierungsstelle unterstützt deutsche Beiträge für die IPCC-Berichte und deutsche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die an den Klimasachstandsberichten mitarbeiten.

Die Klimaforschung in wissenschaftlichen Institutionen sowie in Ressortforschungseinrichtungen erarbeitet Wissensgrundlagen für eine abgestimmte Klima- und Energiepolitik der Europäischen Union, die sowohl hinsichtlich des Klimaschutzes als auch der Strategien zur Klimaanpassung als Leitbild für nachhaltige Entwicklung auf nationalen und regionalen Ebenen fungiert. Im Klimaschutzplan 2050 und im ressortübergreifenden hat die Bundesregierung beschrieben, wie sie zu den Klimaschutzzielen des Abkommens von Paris beitragen will.

Der erste Fortschrittsbericht zur Umsetzung der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) mit seinem Aktionsplan (APA II) setzt den strategischen Rahmen für die Politik für eine Anpassung an den unvermeidbaren Klimawandel und gibt eine Übersicht über aktuelle und künftige Aktivitäten des Bundes. Der Monitoringbericht und die Vulnerabilitätsanalyse des Bundes stellen die bereits beobachteten und zukünftig möglichen Auswirkungen des Klimawandels dar. Neben der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie bieten die Deutsche Strategie zur Anpassung an den Klimawandel und der Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung zentrale Anknüpfungspunkte für die Forschungspolitik im Bereich des Klimaschutzes bzw. der Klimaanpassung.

Die Bundesprogramme zur Klimaforschung tragen durch systemische, bedarfsgerechte und innovationsorientierte Ansätze sowie die Vorsorgeforschung zur Umsetzung der klimapolitischen Ziele der Bundesregierung bei. Die Forschungsförderung im Bereich Klimaschutz, Klimaanpassung sowie der integrierten Analyse und Bewertung des Klimawandels, seiner Konsequenzen und möglicher Handlungsoptionen erfolgt schwerpunktmäßig durch das BMBF, ergänzt durch die Ressortforschung des BMU, des BMEL sowie des BMVI (siehe auch Organisationenband).

Schwerpunkte der BMBF-Vorsorgeforschung zum Klima sind: verlässliche Klimamodelle, belastbare Klimainformationen und -projektionen, insbesondere hinsichtlich Häufigkeit und Ausmaß zukünftiger Extremwetterereignisse, sowie eine verbesserte regionale Klimafolgenabschätzung, der Umgang mit den Risiken des Klimawandels und die Stärkung der Klimaresilienz in Städten. Außerdem wird Forschung zu den wirtschaftlichen Auswirkungen des Klimawandels und integrierten Ansätzen zur sozioökonomischen Bewertung von Klimawandel und klimapolitischen Instrumenten gefördert. Entwicklungsvorhaben und gezielte KMU-Förderprogramme setzen Innovationsimpulse in der Wirtschaft. Spezielle Förderelemente sind zudem auf die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses in den Feldern Klima, Biodiversität und Stadtentwicklung ausgerichtet. In der Vorsorgeforschung enthalten sind zwei regionale Kompetenzzentren für Klimawandel und angepasste Landnutzung in Afrika, die in enger Kooperation mit derzeit zwölf Ländern des westlichen und fünf Ländern des südlichen Afrika aufgebaut werden.

Unter führender Beteiligung des BMBF verbessert die gemeinsame Programmplanungsinitiative der EU-Mitgliedstaaten (Joint Programming Initiative) im Bereich der Klimaforschung (JPI Climate) die Koordination und europaweite Zusammenarbeit in der Klimaforschung etwa im Hinblick auf die Entwicklung und Verbesserung von Klimadienstleistungen (siehe auch Infobox Stadtklima im Wandel). BMBF, BMVI und BMEL beteiligten sich am Aufbau der Forschungsinfrastruktur Integrated Carbon Observing System (ICOS) zur europaweiten Messung von Treibhausgasen. Durch den Betrieb des ICOS-Atmosphärenmessnetzes und der zentralen Labore wird langfristig die Entwicklung von Klimagasquellen untersucht und die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Emissionsminderung bewertet.

Das vom BMWi geförderte Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) leistet Beiträge zur Erforschung des Klimawandels und gegen das Fortschreiten der Klimaerwärmung. Das Zusammenspiel aus Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr, Sicherheit und Digitalisierung ergibt ein hohes Know-how, das von innovativen Klimaschutztechnologien bis zu Methoden der Überwachung, Analyse und Prognose des Klimas reicht.

Das BMU stellt über seinen jährlichen Ressortforschungsplan Mittel zur Erarbeitung wissenschaftlich fundierter Entscheidungsgrundlagen und -hilfen zur Umsetzung seiner politischen Ziele bereit. Die Forschungsbedarfe zum Klimaschutz und zur Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels wie z. B. die Analyse und Weiterentwicklung rechtlicher, fiskalischer und ökonomischer Instrumente zur Minderung des sowie zur Anpassung an den Klimawandel sind auf deren verbesserte Umsetzung gerichtet. Auch die Vulnerabilität (Verwundbarkeit) gegenüber dem Klimawandel, die Wege hin zu mehr Klimaresilienz einschließlich der ökonomischen Bewertung möglicher umweltpolitischer Anpassungsmaßnahmen sowie notwendige Governancestrukturen und Beteiligungsformate zur Unterstützung der Umsetzung der Maßnahmen werden untersucht. Das Umweltbundesamt (UBA) als wissenschaftliche Behörde und Ressortforschungseinrichtung des BMU „übersetzt“ die politischen Fragen in Forschungsfragen, schreibt die entsprechenden Vorhaben öffentlich aus und leistet politisch verwertbare Beratung, verfolgt aber mit dem Forschungsprogramm des Umweltbundesamts auch eigene Forschungsziele (siehe auch Organisationenband).

Stadtklima im Wandel

Ausgedehnte Hitzeperioden, starke Unwetter oder Hochwasser stellen städtische Räume vor große Herausforderungen. Der Klimawandel kann solche Extremwetter begünstigen. Städte brauchen daher leistungsfähige Planungsinstrumente und Stadtklimamodelle zur Anpassung an die veränderten Bedingungen. Solche Maßnahmen stehen mitunter im Konflikt mit anderen Herausforderungen, die sich beispielsweise aus dem Bedarf an Wohnraum und starkem Siedlungsdruck ergeben. In der Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ – Urban Climate Under Change [UC]² wird ein neues, innovatives Stadtklimamodell entwickelt, das zukünftig alle relevanten Umweltparameter für einzelne Gebäude abbilden und Planungen simulieren kann. Damit können fachübergreifende Analysen durchgeführt und Maßnahmen zur Verbesserung des Stadtklimas und der Luftreinhaltung geplant werden. So erhalten Städte ein praxistaugliches Instrumentarium zur Bewältigung heutiger und zukünftiger Klima-bedingungen und Luftbelastungen. Die Maßnahme startete Mitte 2016 und umfasst 30 Teilprojekte zu Modellentwicklung, Evaluierung und Nutzertauglichkeit.

Im Zuständigkeitsbereich des BMVI liegt der Deutsche Wetterdienst (DWD), der ein eigenständiges Forschungs- und Entwicklungsprogramm verfolgt. Durch Grundlagenforschung (insbesondere im Hans-Ertel-Zentrum für Wetterforschung) werden neue Erkenntnisse gewonnen, auf deren Basis die Vorlaufforschung konkrete Problemlösungen vorbereitet. Dazu werden auch Forschungsaufträge an externe wissenschaftliche Einrichtungen vergeben. Im DWD-internen Forschungsprogramm IAFE (Innovation in der angewandten Forschung und Entwicklung) werden diese schließlich in die operationelle Praxis übertragen.

Die Ressortforschung des BMEL ist mit ihren wissenschaftlichen Untersuchungen zum Klimaschutz (besonders Thünen-Institut) und zur Anpassung an den Klimawandel (besonders Julius Kühn-Institut im Verbund mit den anderen Ressortforschungseinrichtungen des BMEL) verantwortlich für den Bereich Land- und Forstwirtschaft. Land- und Forstwirtschaft sind Verursacher von Treibhausgasemissionen, haben aber auch das Potenzial, als Treibhausgassenke zu fungieren. Dies ist ein Alleinstellungsmerkmal gegenüber anderen Sektoren.

Mit Blick auf die Verstetigung des DAS-Prozesses und die Erreichung strategischer Ziele bei der Anpassung an den Klimawandel richtet der Bund unter Federführung des BMU ein Gesamtangebot für Klimadienste und Dienste zur Unterstützung der Klimaanpassung ein (Klimavorsorge-Portal). Um die Eigenvorsorge Betroffener, insbesondere vor häufigeren und heftigeren Extremereignissen, durch intensivere Nutzung bereits verfügbarer Instrumente der Klimawandelanpassung zu verbessern, entwickelt das UBA hierfür Klimaanpassungsdienste. In nationaler Umsetzung des globalen Rahmenwerks für Klimadienste (Global Framework for Climate Services – GFCS) wurde dazu bereits im Herbst 2015 der Deutsche Klimadienst (DKD) mit einer Geschäftsstelle beim Deutschen Wetterdienst (DWD) installiert. Die Fachbehörden des BMVI entwickeln seit 2007 Werkzeuge, die Prognosen und Projektionen im Bereich Klima und Wasser erlauben. Diese Datenbereitstellung ist von ressortübergreifender Bedeutung und soll im Rahmen des DAS-Prozesses der Bundesregierung als operationeller Dienst verstetigt werden.

Die Forschung zu Klimasystem, Klimaschutz und Klimaanpassung kann sich in Deutschland insgesamt auf ein vielfältiges, stark gegliedertes institutionelles Forschungssystem stützen, das von Bundesbehörden und Forschungseinrichtungen sowie Universitäten, kooperativen Institutionen und forschungsnahen Unternehmen gebildet wird. Sie erfassen Klimadaten, beobachten Klimaentwicklungen, modellieren das Klima und entwickeln Projektionen und Prognosen für Klimafolgen. Bewertungen und Analysen der Klimaentwicklung dienen als Grundlage für Beratungsleistungen für Wissensnutzer oder für konkrete technologische Lösungen für Klimaschutz und Anpassung. Viele dieser Institutionen haben sich im Deutschen Klima-Konsortium e. V. (DKK) zusammengeschlossen.

Biodiversität

Biodiversität umfasst die Vielfalt der Arten, der Ökosysteme und die genetische Vielfalt. Biologische Vielfalt sichert den Menschen Nahrungsmittel, Rohstoffe, Medizin und sauberes Wasser. Ebenfalls ist die Biodiversität für weitere sogenannte Ökosystemleistungen wie die Regulation des Klimas oder den Hochwasserschutz notwendig. Um den massiven Verlust der biologischen Vielfalt zu stoppen, hat die Bundesregierung dezidierte Maßnahmen und Ziele in der Nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt (NBS) festgelegt. Der von BMBF und BMU getragene Förderschwerpunkt Forschung zur Umsetzung der Nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt verfolgt das Ziel, durch innovative Lösungen den Verlust an biologischer Vielfalt in Deutschland zu mindern. Die Projekte mit Forschungs- und Praxispartnern entwickeln beispielhafte Ansätze zum Management von artenreichen Landschaften und Arten sowie zur Bildung in Sachen Umwelt. Darüber hinaus fördert das BMU über das 2011 initiierte Bundesprogramm Biologische Vielfalt zahlreiche Projekte, die die NBS in besonders beispielhafter und maßstabsetzender Weise realisieren.

Wie Biodiversität und Ökosystemleistungen besser in private und öffentliche Entscheidungsprozesse einbezogen werden könnten, ist Gegenstand des BMU-geförderten Projekts Naturkapital Deutschland – TEEB-DE (2011–2017). Als Teil der globalen Initiative The Economics of Ecosystems and Biodiversity (TEEB) entstanden verschiedene Berichte zur Sammlung und Auswertung des vorhandenen Wissens zur Bedeutung von Ökosystemleistungen. Das BMU und das Bundesamt für Naturschutz (BfN) haben mit der Dialog- und Aktionsplattform Unternehmen Biologische Vielfalt 2020 eine Schnittstelle für Verbände aus Wirtschaft und Naturschutz geschaffen, um beispielhafte Aktivitäten zur Integration von Biodiversitätsschutz in die Wirtschaft anzuregen und sichtbar zu machen.

Das BMBF-Rahmenprogramm Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA³) widmet sich wichtigen Fragen der Biodiversitätsforschung. Beispielsweise erforschen die Projekte in der Fördermaßnahme BioTip Prozesse und Dynamiken, die zu ökologischen Kipppunkten (Tipping Points) führen. Neue Erkenntnisse zu komplexen Wechselwirkungen von gesellschaftlichen und ökologischen Systemen können helfen, Strategien und Handlungsoptionen zur Vermeidung von abrupten, nur schwer umkehrbaren Zustandswechseln (Kippeffekten) zu entwickeln. Das Verbundprojekt Bridging in Biodiversity Science (BIBS) versucht die seit Langem bestehende Trennung der Biodiversitätsforschung in einzelne Fachdisziplinen, Skalen und Systeme zu überwinden; in diesem Brückenkonzept werden verschiedene sich schnell verändernde Ökosysteme untersucht und Empfehlungen für politische Entscheidungsträger und die breite Öffentlichkeit erarbeitet.

Darüber hinaus beteiligt sich das BMBF an folgenden internationalen Initiativen und Großprojekten:

  • Auf europäischer Ebene engagieren sich BMBF und DFG in dem seit 2005 bestehenden ERA-Net BiodivERsA. Das Netzwerk von 32 Forschungsförderorganisationen aus 21 europäischen Ländern und sechs Überseegebieten fördert die Forschung zu Biodiversität und Ökosystemleistungen sowie die Entwicklung von Lösungen für die hiermit verbundenen gesellschaftlichen Probleme.
  • Das BMBF fördert seit 2001 die Global Biodiversity Information Facility (GBIF). Diese internationale Initiative hat zum Ziel, wissenschaftliche Daten aus naturkundlichen Forschungssammlungen sowie Beobachtungsdaten zur Biodiversität über das Internet weltweit dauerhaft frei verfügbar zu machen.
  • Seit 2011 fördert das BMBF das Projekt German Barcode of Life (GBOL). Das Projekt eines internationalen Konsortiums hat das Ziel, die Artenvielfalt aller deutschen Tiere, Pilze und Pflanzen anhand ihres genetischen DNA-Barcodes (Fingerabdrucks) zu erfassen.

Deutschland unterstützt den Weltbiodiversitätsrat IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services). Dieses zwischenstaatliche Gremium stellt politischen Entscheidungsträgern zuverlässig unabhängige wissenschaftliche Informationen über den Zustand und die Entwicklung der Biodiversität zur Verfügung. Die deutsche IPBES-Koordinierungsstelle fördert die Integration nationaler Fachexpertise in die IPBES und unterstützt nationale Beratungs- und Entscheidungsprozesse.

Forschung zur biologischen Vielfalt für Ernährung, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei wird über die entsprechende Strategie des BMEL koordiniert. Das BMEL unterstützt seit 2006 u. a. Projekte zur Entwicklung und Umsetzung innovativer Konzepte mit Vorbildcharakter durch seine Modell- und Demonstrationsvorhaben. Darüber hinaus wurden bundesweite Bestandsaufnahmen und Untersuchungen in Auftrag gegeben. Ziele sind u. a. die Erfassung, Inventarisierung und Dokumentation sowie das Monitoring genetischer Ressourcen. Mit dem stetigen Ausbau der Ex-situ-Sammlungen genetischer Ressourcen in Deutschland werden der Forschung wichtige Daten bereitgestellt. Auch international engagiert sich das BMEL, z. B. beim Ausbau des globalen Informationssystems für pflanzengenetische Ressourcen.

Bundeswasserstraßen sind nicht nur Verkehrswege, sondern über weite Strecken ökologisch bedeutsame Lebensräume. Im Geschäftsbereich des BMVI führt die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) fortlaufend Forschungsprojekte durch, um Erhalt und Förderung der biologischen Vielfalt bei Maßnahmen an den Bundeswasserstraßen stärker zu berücksichtigen und das Wissen über Arten und Biotope als wertvolle Elemente der Biodiversität zu erweitern.

Küsten-, Meeres- und Polarforschung, Geowissenschaften

Das BMBF fördert Projekte und Forschungseinrichtungen in der Küsten-, Meeres- und Polarforschung sowie in den Geowissenschaften als Teil der Vorsorgeforschung im Rahmenprogramm FONA³ – Forschung für Nachhaltige Entwicklung. Ziel der Forschungsförderung ist die Entwicklung von Prognoseinstrumenten für Klima- und Umweltschutz sowie von Planungsinstrumenten für einen verbesserten Meeresschutz sowie eine nachhaltige Ressourcennutzung. Im Berichtszeitraum wurden die Forschungsthemen der Projektförderung durch spezifische Fachprogramme zur Küsten-, Meeres- und Polarforschung (MARE:N) sowie zur geowissenschaftlichen Forschung (GEO:N) konkretisiert. Zudem beschäftigte sich das Wissenschaftsjahr 2016*17 mit dem Thema Meere und Ozeane (siehe auch III 5 Transparenz und Partizipation).

Das Fachprogramm der Bundesregierung MARE:N– Küsten-, Meeres- und Polarforschung für Nachhaltigkeit aus dem Jahr 2016 untersucht die Rolle der Ozeane als Wärme- und Kohlendioxidspeicher und analysiert, wie sich steigende Meeresspiegel und verändertes Klima auf die Küstenregionen auswirken. Ebenfalls wird untersucht, welche Folgen die Vermüllung und Versauerung der Meere für die biologische Vielfalt und die Versorgung der Menschen haben. Dieses Programm soll helfen, das ökologische Gleichgewicht der marinen und polaren Regionen zu erhalten und die Nutzbarkeit natürlicher Ressourcen und Ökosysteme langfristig zu sichern. Die programmbezogene Forschungsförderung der Küsten-, Meeres und Polarforschung wird in Deutschland durch die Förderung verschiedenster Infrastrukturen und Forschungseinrichtungen unterstützt. So verfügt Deutschland zur grundlagenorientierten Meeresforschung über sehr leistungsfähige Forschungsschiffe. Sie ermöglichen Forschung in allen meereswissenschaftlichen Disziplinen und in allen Ozeanen inklusive beider Polarregionen.

Das Fachprogramm des BMBF GEO:N – Geoforschung für Nachhaltigkeit aus dem Jahr 2015 fördert Themen der terrestrischen und marinen Geowissenschaften sowie der geowissenschaftlichen Erdbeobachtung. GEO:N verbindet grundlagen- und anwendungsorientierte geowissenschaftliche Forschung und fördert die interdisziplinäre Forschung. Konkrete Arbeiten haben sich mit der Erkundung und Nutzung des geologischen Untergrunds – als Teilaspekt der Umsetzung der Energiewende – beschäftigt. Weitere Themen waren die Früherkennung von Naturgefahren wie Erdbeben und Flutkatastrophen sowie Forschung zum Paläoklima als Beitrag zur Prognose des vom Menschen verursachten Klimawandels. Die geowissenschaftliche Forschung trägt zur effizienten und umweltverträglichen Nutzung knapper Ressourcen bei.

Neben der Projektförderung gibt es auch im Bereich der Geowissenschaften institutionell geförderte Einrichtungen. So ist die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (GBR) eine technisch-wissenschaftliche Oberbehörde im Geschäftsbereich des BMWi. Die GBR betreibt die zur Beratung des Ressorts notwendige Zweck- und Vorlaufforschung. Sie nimmt als nationaler geologischer Dienst zugleich zahlreiche internationale Aufgaben wahr. Im Inland hat sie überwiegend koordinierende Funktionen. Als Bundesoberbehörde ist die GBR Bestandteil der wissenschaftlich-technischen Infrastruktur Deutschlands und übernimmt gesetzlich festgelegte Aufgaben. Sie setzt sich für die nachhaltige Nutzung von natürlichen Rohstoffen und die Sicherung des menschlichen Lebensraums ein. Als zentrale geowissenschaftliche Beratungseinrichtung der Bundesregierung hat die GBR Forschung in den Themenfeldern Energierohstoffe, mineralische und marine Rohstoffe, Polarforschung, Grundwasser und Boden, Geodatenmanagement etc. durchgeführt.

JPI Oceans

Die Joint Programming Initiative Healthy and Productive Seas and Oceans (JPI Oceans) wurde 2011 auf den Weg gebracht. Sie ist eine koordinierende und strategische Plattform zur Harmonisierung der Meeres- und Küstenforschung in Europa. Derzeit arbeiten 21 Mitgliedstaaten an einem gemeinsamen, integrierten Ansatz für die marine und maritime Forschung und Technologieentwicklung in Europa.

Die Aktivitäten von JPI Oceans richten sich auf die marine Umwelt, den Klimawandel, die maritime Wirtschaft und die Gesellschaft. Sie umfassen drei Kernziele:

Ermöglichung einer wissensbasierten und nachhaltigen maritimen Wirtschaft,

Sicherstellung eines guten Umweltzustands der Meere und Harmonisierung der Aktivitäten im Küstenraum,

Optimierung der sozioökonomischen Reaktionen auf den Klimawandel mit dem Ziel, dessen Auswirkungen auf die Gesellschaft und die Meeresumwelt zu mindern.

JPI Oceans ist aktuell auf vier Aktionsfeldern tätig:

Untersuchung der Auswirkungen von Mikroplastik in der Meeresumwelt,

Identifizierung potenzieller Umweltauswirkungen des Tiefseebergbaus,

breite Nutzung und Verwendung von Forschungsinfrastrukturen für Monitoring,

Interkalibrierung für die EU-Wasserrahmenrichtlinie.

Für die Pilotaktionen „Mikroplastik“ und „Tiefseebergbau“ hat das BMBF die Koordinierung übernommen.

Ressourceneffizienz, Rohstoffe, Wasser- und Landmanagement

Natürliche Ressourcen bilden die Grundlage unseres Lebens. Um Lebensqualität und Wohlstand für künftige Generationen zu sichern, sind Schutz und effiziente Nutzung natürlicher Ressourcen notwendig. Zunehmende Rohstoffknappheit bei gleichzeitig wachsendem Bedarf ist mit höheren Kosten und Umweltproblemen entlang der Wertschöpfungskette verbunden. Dem gegenüber steht die Notwendigkeit einer zuverlässigen Rohstoffversorgung der Wirtschaft. Mit den handlungsleitenden Strategien (Nationale Nachhaltigkeitsstrategie, Hightech-Strategie) begegnet die Bundesregierung diesen Herausforderungen. Die übergeordneten Ziele sind, die Gesamtrohstoffproduktivität in Deutschland deutlich zu erhöhen und das Wirtschaftswachstum vom Ressourcenverbrauch zu entkoppeln. In der Rohstoffstrategie der Bundesregierung und in den Programmen FONA3 und ProgRess II (Deutsches Ressourceneffizienzprogramm) werden diese Ziele konkretisiert, Maßnahmen erarbeitet und durch die Forschungsförderung unterstützt.

Auf internationaler Ebene setzte sich die Bundesregierung während der deutschen G7-Präsidentschaft für die Gründung der G7-Allianz für Ressourceneffizienz ein. Diese wurde als dauerhaftes Forum für den Austausch von Best-Practice-Beispielen auf der internationalen Agenda verankert. Der Weltressourcenrat (International Resource Panel – IRP) und die OECD erhielten den Auftrag, neueste wissenschaftliche Erkenntnisse zusammenzustellen und Empfehlungen für die Politik vorzulegen. Beim G20-Gipfel 2017 wurde ein neuer Dialogprozess zur Ressourceneffizienz ins Leben gerufen. Damit ist die nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen ein fester Bestandteil der G20-Agenda.

Das BMBF trägt durch Förderung von Forschung, Entwicklung und Innovation zusammen mit der gewerblichen Wirtschaft in erheblichem Umfang zur Steigerung der Ressourceneffizienz bei. Dies umfasst neue Konzepte, Technologien und Dienstleistungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette zur effizienten Nutzung von abiotischen und biotischen Rohstoffen und zum schonenden Umgang mit den weiteren natürlichen Ressourcen. Im Rahmenprogramm Forschung für Nachhaltige Entwicklung – FONA³ des BMBF mit seinen drei Leitinitiativen Green Economy, Zukunftsstadt und Energiewende ist die Forschung zur intelligenten und schonenden Nutzung von Ressourcen ein Schwerpunktthema.

Das FuE-Programm Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland zielt auf die effiziente Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe. In diesem Rahmen wird die Fördermaßnahme r4 – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe. Mit der BMBF-Fördermaßnahme CO2Plus – Stoffliche Nutzung von CO2 zur Verbreiterung der Rohstoffbasis (2015–2019) wird die Forschung und Entwicklung zur stofflichen Nutzung von CO2 als Rohstoff für die chemische Industrie und nachgelagerte Industriezweige gefördert. Die Fördermaßnahme r+impuls – Impulse für industrielle Ressourceneffizienz unterstützt die Umsetzung von FuE-Ergebnissen über Pilotanlagen bis hin zu industrietauglichen Referenzanlagen. Das Forschungskonzept Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft bildet den Rahmen für mehrere geplante Förderbekanntmachungen (2018–2023), ein erster Schwerpunkt soll auf der Förderung von Produktkreisläufen und neuen Geschäftsmodellen liegen.

Die natürlichen Ressourcen Wasser, Land und Fläche stehen im Fokus der BMBF-Förderschwerpunkte Nachhaltiges Wassermanagement (NaWaM) und Nachhaltiges Landmanagement. Derzeit unter NaWaM laufende Fördermaßnahmen konzentrieren sich auf das Regionale Wasserressourcen-Management (ReWaM, 2015–2018) sowie die Erhöhung der Wasserverfügbarkeit durch Wasserwiederverwendung und Entsalzung (WavE, 2015–2020). Für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Ressource Wasser und einen langfristigen Schutz unserer Gewässer wird das BMBF ein neues Forschungs- und Innovationsprogramm der Bundesregierung zu den drängendsten nationalen und internationalen Herausforderungen auflegen (Wasser-Forschung und Wasser-Innovation, 2018–2028).

Auf europäischer Ebene engagiert sich das BMBF in der Joint Programming Initiative Water Challenges for a Changing World (JPI Water) für die Weiterentwicklung gemeinsamer Forschungsstrategien.

In der Fördermaßnahme Innovationsgruppen für ein nachhaltiges Landmanagement werden nachhaltige, praktikable Lösungen für Regionen entwickelt, die vor dem Hintergrund klimatischer und wirtschaftlich-struktureller Veränderungen vor besonderen Herausforderungen stehen. Die Innovationsgruppen setzen dabei den Schwerpunkt auf die Gestaltung der regionalen Energiewende und eine integrierte Flächennutzung sowie auf Ansätze des Kulturlandschaftsmanagements und Landschaftspflege (2012–2019).

Neue Geschäftsmodelle, nachhaltiger Konsum und Transformationsprozesse werden in der Fördermaßnahme Nachhaltiges Wirtschaften im Förderschwerpunkt Sozial-ökologische Forschung (SÖF) angesprochen.

Die Fördermaßnahme CLIENT II – Internationale Partnerschaften für nachhaltige Innovationen fördert internationale Partnerschaften im Klima-, Umwelt- und Energiebereich (2017–2023). Themenübergreifend werden darin die wirtschaftsorientierten internationalen Forschungsaktivitäten von FONA³ gebündelt. Für die einzelnen Themenbereiche wurden ausgewählte Schwellen- und Entwicklungsländer als Schwerpunktregionen festgelegt.

Ferner leistet das BMBF mit der international ausgerichteten Fördermaßnahme Globale Ressource Wasser (GRoW) als Teil von FONA³ und der Agenda 2030 einen Beitrag zum Erreichen des Ziels 6 (SDG 6, Sustainable Development Goal): sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen für alle.

Das BMWi setzt die Rohstoffstrategie der Bundesregierung um und stellt ein Bündel von Fördermaßnahmen im Bereich Rohstoffverfügbarkeit und Rohstoffeffizienz zur Verfügung. So können beispielsweise bilaterale Rohstoffpartnerschaften neue Bezugsquellen für die Industrie eröffnen. Innovationen durch Forschungsprogramme in der Rohstoff- und Materialeffizienz und im Recycling verringern die Importabhängigkeit.

Das BMU finanziert auf Basis seines Ressortforschungsplans u. a. Forschungsvorhaben zur Ressourceneffizienz bzw. zum Ressourcenschutz, zu Umweltwirkungen der Rohstoffgewinnung, im Bereich ökologische Produktpolitik/ökologisches Flächenmanagement sowie in der Zusammenarbeit mit gesellschaftlichen Kooperationspartnern und zu übergreifenden Fragen der Umweltpolitik.

Das BMVI untersetzt aufgrund der Zuständigkeit für das Management der großen Flüsse als Wasserstraßen umweltpolitische Zielsetzungen der Bundesregierung zum Umgang mit der natürlichen Ressource Wasser. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde betrachtet darüber hinaus die Einzugsgebiete und forscht in diesem Sinne zur Integration der vielfältigen Gewässerfunktionen und Gewässernutzungen. Die Schwerpunkte umfassen u. a. die prozessorientierte Entwicklung der Modellinstrumentarien für Vorhersagen und den (Schad-)Stofftransport bis hin zum Sedimentmanagement. Lösungen, die die Wasserqualität von Oberflächen-, Grund- und Trinkwasser verbessern und sozioökonomische Fragen berücksichtigen, sind eine wesentliche Herausforderung.

Das BMVI hat im Rahmen seines Forschungsprogramms Modellvorhaben der Raumordnung (MORO) ein Forschungsvorhaben zum Thema „Mittel- und langfristige Sicherung mineralischer Rohstoffe in der landesweiten Raumordnung und in der Regionalplanung“ durchgeführt. Damit werden den Akteuren auf Landes-, Regional- und Kommunalebene Hinweise für die Planungspraxis zu diesem wichtigen Thema gegeben.

Ökologie, Naturschutz, nachhaltige Nutzung

Das Verständnis ökologischer und gesellschaftlicher Zusammenhänge ist die Voraussetzung für eine Wirtschaftsweise und ein Konsumverhalten innerhalb der ökologischen Grenzen. Forschung kann mit neuen Erkenntnissen und Erklärungsmustern dazu beitragen, Wege zu einer gesamtgesellschaftlichen Verhaltensänderung in Richtung eines nachhaltigen Lebensstils und damit eines nachhaltigen Konsums aufzuzeigen. Mit der FONA3-Leitinitiative Green Economy werden Forschungsprojekte zu nachhaltigen Konsum- und Lebensstilen gefördert. Dabei spielen Forschungsthemen wie Rebound-Effekte, regionale Konsummuster und Warenströme, soziale Innovationen, konsumbedingte Emissionen (z. B. CO2- und CH4-Emissionen oder Mikroplastik im Meer) und die Wirkung verschiedener Informationsinstrumente eine wichtige Rolle.

Die SPACES-Initiative des BMBFScience Partnerships for the Adaptation to Complex Earth System Processes – zielt auf die Durchführung von wissenschaftlichen Kooperationsprojekten in der Region südliches Afrika, die zur Formulierung wissenschaftsbasierter Empfehlungen für das Erdsystem-Management an die Politik beitragen und die nachhaltige Nutzung sowie den Erhalt der verschiedenen Ökosystemleistungen der Region sichern (siehe auch IV 3 Weltweite Zusammenarbeit).

Forschung kann aufzeigen, wie angesichts zunehmender Nutzungskonkurrenzen verantwortungsvoll mit bedrohten Lebensräumen und knappen Ressourcen umgegangen werden sollte. Die Naturschutzforschung widmet sich der Entwicklung von wirksamen Instrumenten für den Schutz von Lebensräumen. Wichtig ist dabei z. B. das effiziente Management der verschiedenen Schutzgebietstypen. Auf dem Gebiet der Ökologie und des Naturschutzes vergibt das BMU auf Basis seines jährlichen Ressortforschungsplans gemeinsam mit dem Bundesamt für Naturschutz und dem Umweltbundesamt umfangreiche Forschungsvorhaben.

Die Weiterentwicklung ökologisch bedeutsamer Lebensräume an den Verkehrswegen wird durch die Forschung des BMVI in der Bundesanstalt für Gewässerkunde vorangetrieben. In diesen Kontext fällt auch das Bundesprogramm Blaues Band Deutschland, eine gemeinsame Initiative von BMVI und BMU. Damit Deutschlands Wasserstraßen wieder naturnaher werden, forschen BfG, UBA, BfN und die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) über die Renaturierung von Flüssen und Auen als Lebensräume für die Tier- und Pflanzenwelt. Ziel ist die Schaffung eines Biotopverbundes von nationaler Bedeutung. Darüber hinaus werden neue Akzente für Freizeit und Erholung in den Gewässerlandschaften gesetzt.

Nachhaltige Agrarwirtschaft und ländliche Räume

Eine zunehmende Beanspruchung von Böden, Gewässern, Luft und Klima, der Verlust an biologischer Vielfalt sowie Temperatur- und Wasserversorgungsextreme stehen dem steigenden Wunsch nach hochwertigen Nahrungs- und Futtermitteln zur weltweiten Ernährungssicherung sowie der Versorgung mit erneuerbarer Energie und nachwachsenden Rohstoffen gegenüber. Die moderne und nachhaltige Agrarproduktion muss daher zunehmend ressourcen- und umweltschonende Produktionstechniken und Verfahrensketten berücksichtigen. Das Programm zur Innovationsförderung des BMEL unterstützt die Entwicklung vielfältiger Produkte und Verfahren zur klimaeffizienten und ressourcenschonenden Produktion von landwirtschaftlichen Erzeugnissen, zur verträglichen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln, zur Züchtung klimaangepasster Kulturpflanzen und zur tier- und umweltgerechten Nutztierhaltung. Im Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen der nachhaltigen Landwirtschaft (BÖLN) werden Forschungs- und Entwicklungsvorhaben sowie Maßnahmen zum Technologie- und Wissenstransfer für eine nachhaltige Erzeugung, Verarbeitung und Vermarktung hochwertiger Agrarprodukte insbesondere im ökologischen Landbau adressiert.

Mit der administrativen Umsetzung und Begleitung der Forschungsvorhaben hat das BMEL die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) und die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) als Projektträger beauftragt. Weitere Themen innerhalb des Schwerpunkts nachhaltige Agrarproduktion und ländliche Räume werden von Ressortforschungsinstituten des BMEL bearbeitet (siehe auch Organisationenband).

Die Deutsche Agrarforschungsallianz (DAFA) bündelt die Kompetenzen der deutschen Agrar- und Ernährungsforschung. Das Netzwerk verfolgt das Ziel, die Leistungsfähigkeit, die Transparenz und die internationale Sichtbarkeit der deutschen Agrarforschung zu verbessern.

Raumordnung, Stadtentwicklung und Wohnen

Stadt und Land stehen in Deutschland unter einem enormen Veränderungsdruck. Demografische und ökonomische Prozesse und der Klimawandel erzeugen Handlungsbedarf. Es gilt, soziale Spaltungen zu mindern, sozioökonomische und räumlich-städtebauliche Strukturen zu stabilisieren sowie zugleich umwelt- und gesellschaftsverträgliche neue technische Systeme in Infrastrukturen, gewerblichen Unternehmen und privaten Haushalten zu etablieren. Damit dies gelingt, hat die Bundesregierung 2012 die Nationale Plattform Zukunftsstadt ins Leben gerufen. Kommunen, Bundesressorts, Wirtschaft, Wissenschaft und die Zivilgesellschaft haben in der Plattform anwendungsorientiert, ressortübergreifend und transdisziplinär nach Lösungsansätzen gesucht. Ziel war es, Wege für eine nachhaltige und zukunftsorientierte Entwicklung der Städte und Stadtregionen im Sinne der nationalen Stadtentwicklungspolitik aufzuzeigen. Im Februar 2015 wurde der Öffentlichkeit daraufhin die strategische Forschungs- und Innovationsagenda Zukunftsstadt (FINA) vorgestellt. Anfang 2016 wurde die Innovationsplattform Zukunftsstadt (IPZ) gestartet, die die Empfehlungen der FINA umsetzen und den besseren Transfer von Wissen und Technologien in die kommunale Praxis sicherstellen soll. Im Frühjahr 2017 wurde eine IPZ-Geschäftsstelle eingerichtet (siehe Infobox Innovationsplattform Zukunftsstadt). Konkrete, thematisch anknüpfende BMBF-Fördermaßnahmen laufen bereits:

  • Nachhaltige Transformation urbaner Räume adressiert die Themen Lebensqualität und demografischer Wandel, Infrastrukturentwicklung, urbane Wirtschaft im Wandel und Partizipation in der Stadt.
  • Mit Stadtklima im Wandel entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit Stadtplanerinnen und Stadtplanern ein praxistaugliches Stadtklimamodell, das u. a. die Wirkung konkreter Planungsmaßnahmen auf das Mikroklima in der Stadt abbilden kann.
  • Im Wettbewerb Zukunftsstadt wurden Städte, Gemeinden und Landkreise dazu aufgerufen, gemeinsam mit ihren Bürgerinnen und Bürgern, der Wissenschaft sowie Verwaltung, lokalen Verbänden und Unternehmen eine nachhaltige und ganzheitliche Vision für ihre Stadt, ihren Stadtteil, ihre Gemeinde oder ihren Landkreis zu entwickeln (Phase 1), zu planen (Phase 2) und umzusetzen (Phase 3). In der bis Juni 2018 laufenden zweiten Phase (Planung) befinden sich 23 Kommunen.
  • Mit der Umsetzung der Leitinitiative Zukunftsstadt sollen Akteure auf kommunaler Ebene unterstützt werden, mit Risiken des Klimawandels umzugehen und damit ihre Klimaresilienz zu stärken, Klimaschutzziele zu erreichen, Umwelt- und Lebensqualität sozial gerecht zu gestalten, Mobilitätsangebote sowie Infrastrukturen an die Anforderungen der Bürgerinnen und Bürger und die Erfordernisse der Nachhaltigkeit anzupassen und gesellschaftliche wie auch technologische Innovationen vorzubereiten, die zur nachhaltigen Stadt führen.

Der Klimawandel betrifft nicht nur das Stadtklima, vielmehr tritt er als planerisch zu bewältigende Herausforderung bereits auf der Ebene der Raumordnung auf. Das BMVI hat im Rahmen der Modellvorhaben der Raumordnung (MORO) das Forschungsvorhaben „Klimawandelgerechter Regionalplan (KlimREG)“ durchgeführt, dessen Ergebnisse in einer Handlungshilfe (als Publikation und Webtool) für die Akteure der Regionalplanung und -entwicklung zusammengefasst wurden. Das Bundesinteresse lag in einer Synopse der Planungspraxis, in der Weiterentwicklung des raumordnerischen Instrumentariums und in Hilfestellungen für die regionalplanerische Klimaanpassung. Darüber hinaus wurden im Forschungsfeld zur regionalen Klimaanpassung Leitfäden, Onlinetools, gute Beispiele, Expertisen zu ausgewählten Themen zur Verfügung gestellt.

Städte und ländliche Räume stehen hierbei gleichermaßen vor einem tief greifenden Transformationsprozess. Dabei kristallisieren sich als Leitidee die Nachhaltigkeit und das Bild einer kompakten, gemischten, urbanen, durchgrünten und lebenswerten Stadt heraus.

Die Ressortforschung des BMU steht neben den eigenen Arbeiten auch in einem intensiven Austausch zur BMBF-FONA3-Leitinitiative Zukunftsstadt. Bereits seit Jahren ist etwa das Monitoring der Flächeninanspruchnahme für die Siedlungsentwicklung ein zentrales Thema, um die weitere Inanspruchnahme natürlicher Flächenressourcen zu reduzieren und die vorhandenen, aber brachliegenden Siedlungsflächen effizienter zu nutzen. Auch der Klimawandel stellt neue Anforderungen an die Städte infolge von Hitzewellen, Starkniederschlägen und Stürmen. Der Klimawandel und der demografische Wandel fordern darüber hinaus eine permanente Neujustierung der Infrastruktur für die Daseinsvorsorge, ein neues Austarieren des Verhältnisses zwischen öffentlicher Gewährleistung und privatem Engagement. Daher untersucht das UBA in verschiedenen Forschungsprojekten die Möglichkeiten einer Transformation hin zu nachhaltigen Infrastrukturen. „Klimawandel und Energiewende gestalten“ lautet seit 2016 das vollständig neue vierte Leitbild der Raumordnung (die anderen drei sind: Wettbewerbsfähigkeit, Daseinsvorsorge, Raumnutzung).

Im Rahmen des zentralen Stadtentwicklungs- und wohnungspolitischen Forschungsprogramms Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt) wurden eine Reihe von Forschungsfeldern, Studien, Initiativen und Modellvorhaben zu innovativen wohnungs- und städtebaulichen Entwicklungen finanziert. Die städtebauliche Begleitforschung des Bundes zielt zusätzlich auf die Umsetzungsoptimierung der Bund-Länder-Programme der Städtebauförderung. Quartiersentwicklung, Sanierung und Energieeffizienz stehen im Mittelpunkt der Förderprogramme der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW), die ebenfalls meist mit einer wissenschaftlichen Begleitforschung unterstützt werden. Diese Ziele verfolgt auch das Aktionsprogramm Modellvorhaben der Raumordnung (MORO) des BMVI. Das BMVI ist zudem beteiligt am, das anwendungsorientierte wissenschaftliche und praktische Erkenntnisse für die Entscheidungsträger im Stadt- und Regionalverkehr erarbeitet (siehe auch III 1.5 Mobilität).

Nachhaltige Entwicklung urbaner Regionen weltweit (New Urban Agenda, Habitat III)

In den Städten entscheiden sich weltweit Fragen der ökologischen, ökonomischen und sozialen Entwicklung, aber auch der Regierbarkeit, Sicherheit und politischen Teilhabe. Der globale Fahrplan für die nachhaltige Stadtentwicklung der kommenden 20 Jahre liegt vor: die New Urban Agenda. Sie ist das Ergebnis der UN-Konferenz „Habitat III“ zu Wohnen und nachhaltiger Stadtentwicklung, die am 20. Oktober 2016 in Quito (Ecuador) stattfand. Mit der New Urban Agenda haben die Staaten ein Dokument vorgelegt, das sich mit der Entwicklung, Funktion und nachhaltigen Ausgestaltung von Städten befasst – und das zum ersten Mal unter dem Eindruck einer stark verstädterten Welt und mit der Perspektive weiteren Stadtwachstums. Die New Urban Agenda stellt klare Forderungen für eine moderne Stadt: kompakte Siedlungsentwicklung mit angemessenen Freiräumen, sparsamer Umgang mit Ressourcen, Stärkung öffentlicher Verkehrsmittel und gesunde Lebensbedingungen für alle. Sie wird damit zum Werkzeugkasten für Akteure der kommunalen Ebene und ist eine Richtschnur und politische Stärkung in ihrem Engagement für eine nachhaltige und integrierte Stadtentwicklung. Zudem ist die New Urban Agenda ein wesentlicher Baustein für die Umsetzung der UN-Nachhaltigkeitsziele „Sustainable Development Goals“ (SDGs) (insbesondere SDG 11 inclusive and resilient cities). Sie folgt mit ihren Forderungen einer energiesparenden und erneuerbare Energien fördernden Stadtentwicklung den Beschlüssen der UN-Klimakonferenz COP 21 in Paris. Die Forschung zu nachhaltigen urbanen Regionen stärkt die Problemlösungskompetenz in Deutschland und in den Partnerländern sowie die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Forschungseinrichtungen und Unternehmen.

Das Handlungsfeld Raumordnung ist international vernetzt, etwa mittels Beteiligung am Forschungsnetzwerk zur europäischen Raumbeobachtung (ESPON). Stadtentwicklungsprozesse werden auch global in den Blick genommen. Da die Bevölkerung international in vielen urbanen Regionen deutlich schneller wächst als die Infrastruktur, stehen die Städte vor großen logistischen und finanziellen Herausforderungen. Sie müssen für Millionen von Menschen durch nachhaltige Maßnahmen und Investitionen möglichst gute Lebensbedingungen schaffen. Hier setzen die BMBF-Förderschwerpunkte Rapid Planning und Nachhaltige Entwicklung urbaner Regionen an (siehe auch Infobox Nachhaltige Entwicklung urbaner Regionen weltweit sowie IV 3.2 Zusammenarbeit mit den BRICS-Staaten).

Energierelevante Forschungsthemen werden auch mit der ressortübergreifenden Forschungsinitiative Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt adressiert. Das BMWi und das BMBF fördern seit Frühjahr 2017 sechs Leuchtturmprojekte, die zeigen sollen, wie in Stadtquartieren der Energieverbrauch gesenkt, die intelligente Vernetzung von Strom, Wärme und Mobilität gelingen und erneuerbare Energien sinnvoll in die Energieversorgung integriert werden können. Unter umfassender Einbindung der Kommunen und der lokalen Bevölkerung sowie Berücksichtigung sozialer, ökologischer und wirtschaftlicher Aspekte sollen die Vorhaben praxisrelevante, zukunftsweisende Gesamtkonzepte für eine nachhaltige Gestaltung der Zukunftsstadt entwickeln und demonstrieren.

Bauforschung

Bauwesen, Bau- und Wohnungswirtschaft nehmen maßgeblichen Einfluss auf gesellschaftspolitisch relevante Themen. Die Bundesregierung unterstützt die nachhaltige Entwicklung des Gebäudesektors und setzt mit der Forschungsinitiative Zukunft Bau langjährig wichtige Impulse für den Klimaschutz, die Energie- und Ressourceneffizienz, das klimagerechte und bezahlbare Bauen sowie für die Bewältigung des demografischen Wandels. Im Rahmen der Initiative wurden Forschungsprojekte vom BMUB (entsprechend der Neuorganisation der Bundesregierung künftig vom BMU) sowie vom BBSR gefördert. Die Forschungsinitiative umfasst derzeit vier Förderbereiche:

  • Antragsforschung: Bei der Antragsforschung hat das BMUB Forschungsmittel als Zuwendung für Forschungsvorhaben aus dem Bauwesen vergeben, die von besonderem öffentlichem Interesse sind. Zu den Forschungsschwerpunkten gehörten: kostengünstiger Wohnungsbau; Energieeffizienz und erneuerbare Energien im Gebäude- und Quartiersbereich; Innovationen für den Gebäudebestand; nachhaltiges Bauen, Bauqualität; demografischer Wandel; neue Materialien und Techniken; Verbesserung der Bau- und Planungsprozesse; Innovationen für das Bauen und Wohnen.
  • Ressortforschung (Auftragsforschung): Zu den Forschungsclustern gehörten Themen wie Regelwerke Bau; Energieeffizienz, CO2-Minimierung; Bauprodukte und Ressourceneffizienz (Bauqualität, Nachhaltigkeit, Baukultur); kostengünstiges Bauen (Bündnis bezahlbares Bauen und Wohnen); Bauwirtschaft, Entwicklung der Baubranche; Organisation des Bauwesens, Prozesse und Digitalisierung.
  • Modellvorhaben im Effizienzhaus Plus: Mit diesem Programm werden Bauherren unterstützt, deren Gebäude in der Jahresbilanz mehr Energie produzieren, als für deren Betrieb und Nutzung notwendig ist. Die Energie wird insbesondere für Elektromobilität oder für die Quartiersversorgung zur Verfügung gestellt.
  • Modellvorhaben zum nachhaltigen und bezahlbaren Bau von Variowohnungen: Mit dem Programm wurde der forschungsbedingte Mehraufwand für Modellvorhaben gefördert, die flexibel den besonderen Anforderungen von Studierenden, Auszubildenden sowie Rentnerinnen und Rentnern gerecht werden. Die Bauvorhaben mussten dabei nachhaltig und bezahlbar sowie bei hoher architektonischer und wohnlicher Qualität flexibel nutzbar sein.

40 Jahre Energieforschungsprogramm der Bundesregierung

Forschung, Entwicklung und Innovation sind nicht nur Wegbereiter einer nachhaltigen Energieversorgung Deutschlands auf der Grundlage von erneuerbaren Energien; Forscherinnen und Forscher sowie Entwicklerinnen und Entwickler sind zugleich auch wichtiger Partner im energiepolitischen Dialog. Umso wichtiger ist eine ambitionierte und zielgerichtete Forschungsförderung: Mit dem Energieforschungsprogramm schafft die Bundesregierung einen kohärenten Rahmen für praxisgerechte und zielorientierte Innovationsprozesse im Energiebereich.

Seit 1977 adressiert die Bundesregierung mit den Energieforschungsprogrammen zentrale Fragen der Energiepolitik. Ziel ist es, mithilfe von Forschung und Entwicklung Lösungen für aktuelle energiepolitische Herausforderungen zu entwickeln und so den Handlungsspielraum der Politik zu vergrößern, der im Wesentlichen von Fragen technischer Machbarkeit einerseits und ökologischer, ökonomischer wie sozialer Vertretbarkeit andererseits bestimmt wird. Die Energieforschungsprogramme der Bundesregierung fassen dabei als mehrjährig angelegte Rahmenplanungen die zentralen energieforschungspolitischen Schwerpunkte aller beteiligten Ressorts zusammen und gewährleisten so eine zielgerichtete, an den aktuellen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und politischen Bedarfen ausgerichtete Forschungsförderung durch den Bund.

In den sechs Energieforschungsprogrammen der Bundesregierung wurden bis Ende 2017 insgesamt rund 18.000 Forschungsprojekte gefördert. Insgesamt hat die Bundesregierung seit Beginn der Projektförderung inflationsbereinigt rund 15 Mrd. Euro in die Förderung investiert (Quelle: Bundesbericht Energieforschung 2017, Basisjahr 2010). Thematische Leitlinien waren dabei anfangs im Lichte der Ölpreiskrise vor allem die Gewährleistung der Energieversorgung Deutschlands und eine verbesserte Wirtschaftlichkeit. Hinzu kamen mit dem 1. Energieforschungsprogramm 1977 die Energieeffizienz sowie im Laufe der Zeit Umweltschutzaspekte sowie Innovationen im Bereich der erneuerbaren Energien. So hat das damalige Bundesministerium für Forschung und Technologie als Vorgänger des heutigen BMBF bereits Anfang der 1990er-Jahre mit dem 1000-Dächer-Programm und den Vorhaben „100 MW Wind“ bzw. „250 MW Wind“ gezeigt, dass die Versorgung einer Industriegesellschaft auf der Grundlage von Wind und Sonnenenergie keine Utopie sein muss.

Fördermaßnahmen wie diese waren damit technischer und gedanklicher Wegbereiter der Energiewende. Diese steht nach dem Beschluss zum Atomausstieg durch die Bundesregierung auch ganz im Fokus des aktuellen, 6. Energieforschungsprogramms von 2011. Durch eine klare Schwerpunktlegung auf technologieoffene Forschung und Entwicklung im Bereich Speicher, Netze, erneuerbarer Energieerzeugung und Energieeffizienz sowie systemischer Fragstellungen und Sektorkopplung legt das Programm die Grundlage dringend benötigter Innovationen für den erfolgreichen Umbau des Energiesystems in Richtung Nachhaltigkeit. Es ist damit programmatischer Ausgangspunkt zukunftsweisender Fördervorhaben wie etwa die „Kopernikus-Projekte“ zur Energiewende oder „Carbon2Chem“.

Das 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung ist aktuell in Vorbereitung.

Energieforschung und Energietechnologien

Die Energieforschungsförderung der Bundesregierung verfolgt das Ziel, wirtschaftliche und technologische Risiken bei der Entwicklung von innovativen Energietechnologien zu vermindern. Hierdurch soll der Umbau des Energiesystems unterstützt werden, um eine zuverlässige, wettbewerbsfähige und auf erneuerbaren Energien basierende Energieversorgung bereitzustellen.

Die Grundlinien und Schwerpunkte der Förderpolitik der Bundesregierung im Bereich Energietechnologien werden durch das aktuell 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung festgelegt (siehe auch Infobox 40 Jahre Energieforschungsprogramm der Bundesregierung). Mit dieser 2011 verabschiedeten Strategie schafft die Bundesregierung die Voraussetzungen für einen umweltschonenden, sicheren und kostengünstigen Umbau der Energieversorgung in Deutschland. Die Förderung erfolgt wesentlich durch BMWi, BMBF und BMEL. Insgesamt wurden für die Energieforschung 2016 rund 876 Mio. Euro Fördermittel des Bundes eingesetzt. Rund 304 Mio. Euro werden dabei für die institutionelle Förderung des Forschungsbereichs Energie der Helmholtz-Gemeinschaft bereitgestellt – primär durch das BMBF.

Wesentliche Bestandteile des Energieforschungsprogramms sind Forschungsgebiete wie die Energieeffizienz in der Industrie; die Entwicklung und der Einsatz neuer Materialien (siehe auch III 1.1 Digitalisierung und Schlüsseltechnologien); anwendungsorientierte und Grundlagenforschung zur Windenergie, Photovoltaik, Biomasse und Solarthermie; energieoptimierte Gebäude und Städte; die Integration erneuerbarer Energien in Deutschlands zukünftiges Energiesystem und die gesellschaftsverträgliche Transformation des Energiesystems.

Das 6. Energieforschungsprogramm legt besonderen Wert auf ressortübergreifende Forschungsinitiativen mit einem systemorientierten Ansatz. Hierzu zählen u. a. die Förderinitiativen:

  • Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt (seit 2017),
  • Zukunftsfähige Stromnetze (seit 2013),
  • Energiespeicher (seit 2012).

Die Einbindung verschiedener gesellschaftlicher Gruppen und Akteure ist ein wesentlicher Bestandteil, um die Energiewende erfolgreich voranzubringen und den Transfer von Forschungsergebnissen in die Praxis zu stärken. Beispiele hierfür sind:

  • Die derzeit sieben Forschungsnetzwerke Energie sind ein wichtiges Instrument der Energieforschungspolitik des BMWi. Sie repräsentieren die breite Forschungslandschaft in Deutschland zu den Themen Bioenergie, Gebäude und Quartiere, Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe, Energiesystemanalyse, erneuerbare Energien, flexible Energieumwandlung und Stromnetze. Neben der Förderung von Partizipation und Transparenz sollen die Forschungsnetzwerke einen starken Impuls für den raschen Transfer von Forschungsergebnissen in die energiewirtschaftliche Praxis ermöglichen. Zudem haben die Mitglieder der Forschungsnetzwerke Expertenempfehlungen zu Forschungsschwerpunkten und Formaten für das 7. Energieforschungsprogramm erarbeitet.
  • Die Energiewende-Plattform Forschung und Innovation dient dem BMWi als beratendes Gremium, in dem ein Dialog über die strategische Ausrichtung der Energieforschung mit den nationalen Akteuren in Politik, Wirtschaft und Wissenschaft geführt werden soll. Mit Blick auf die Vorbereitung und zügige Markteinführung neuer Energietechnologien und innovativer Verfahren sollen die vielfältigen Forschungsaktivitäten in Deutschland stärker vernetzt und noch effektiver genutzt werden.
  • Auf europäischer und internationaler Ebene umfassen die Forschungskooperationen des BMWi die Mitarbeit im Strategic Energy Technology Plan der EU (SET-Plan), den Technology Collaboration Programmes der Internationalen Energieagentur sowie in der Mission Innovation.

Innerhalb des Energieforschungsprogramms werden aktuell u. a. folgende Fördermaßnahmen umgesetzt:

  • Das BMWi verknüpft mit der Förderinitiative Energiewende im Verkehr: Sektorkopplung durch die Nutzung strombasierter Kraftstoffe die Energiewirtschaft, den Verkehrssektor und die maritime Wirtschaft in einem systemorientierten Ansatz. Die Initiative hat sowohl in der Industrie (Chemie, Energiewirtschaft, Maschinenbau, Automotive, Luftfahrt und Schifffahrt) als auch in der Forschungslandschaft ein großes Echo gefunden. Die Vorhaben, darunter mehrere Leuchtturmprojekte, sollen in 2018 starten.
  • Die Forschungsallianz Energiewende, welche im Energieforschungsprogramm gemeinsam mit der Industriellen Gemeinschaftsforschung umgesetzt wird, trägt insbesondere den Belangen kleiner und mittlerer Unternehmen Rechnung.
  • Die Kopernikus-Projekte des BMBF sind Leitprojekte für die Energiewende und legen die Grundlage für technische, ökonomische und soziale Innovationen bei den vier Schlüsselthemen Netze (ENSURE), Speicher (P2X), Industrieprozesse (SynErgie) und Systemintegration (ENavi). In einem zukunftsweisenden Ansatz bearbeiten Konsortien aus Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft die vier Schlüsselthemen von der Grundlagenforschung bis hin zur Anwendung. Für die erste Förderphase bis 2018 stellt die Bundesregierung bis zu 130 Mio. Euro bereit.
  • In dem BMBF-Projekt „Carbon2Chem“ arbeitet ein Konsortium aus Großunternehmen der Stahl- und Chemiebranche und führenden Wissenschaftseinrichtungen an der Umwandlung von Hüttengasen in Grundstoffe der chemischen Industrie. Die stoffliche Nutzung von Industrieabgasen soll industrielle Treibhausgasemissionen reduzieren und nachhaltige Alternativen für fossile Rohstoffe erschließen. Für eine erste Projektphase werden von der Bundesregierung bis 63 Mio. Euro Projektfördermittel bereitgestellt.

Das BMWi bereitet als federführendes Ministerium derzeit ein neues Energieforschungsprogramm vor, wofür im Herbst 2016 unter den Stakeholdern aus Industrie, Wissenschaft und Bundesländern ein breiter Beteiligungsprozess gestartet wurde. Als neue Trends werden die Themen Sektorkopplung und Digitalisierung sowie die Reallabore als neue Fördersäule zur systemischen Demonstration und Marktvorbereitung innovativer Energietechnologien als auch die Verbesserung des Zugangs für Start-ups zur Forschungsförderung und die Erforschung von Technologien zur Reduzierung von CO2-Emmissionen in der Industrie einen wichtigen Platz im 7. Energieforschungsprogramm einnehmen. Dieses soll 2018 dem Bundeskabinett vorgelegt werden.

Auch außerhalb des Energieforschungsprogramms fördert das BMWi die Erforschung moderner Energietechnologien: Ziel des Programms SINTEG (Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende) ist es, in großflächigen Modellregionen die Realisierbarkeit einer sicheren, wirtschaftlichen und umweltverträglichen Energieversorgung bei zeitweise bis zu 100 % der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zu demonstrieren. Die Lösungen aus den fünf Schaufensterregionen sollen als „Blaupause“ für eine breite Umsetzung in Deutschland dienen. Das BMWi fördert die Schaufensterregionen mit über 200 Mio. Euro, sodass durch zusätzliche private Investitionen insgesamt über 500 Mio. Euro in die Digitalisierung des Energiesektors investiert werden.

Die Arbeiten der vom BMWi geförderten DLR-Energieforschung widmen sich der intelligenten Sektorkopplung und entwickeln Technologien und Konzepte für die zukünftige Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energie. Sie umfassen Energiespeicher, innovative Windenergieanlagen, Solarkraftwerke, Brennstoffzellen und umweltfreundliche Gasturbinen. Zudem widmet sich die DLR-Systemanalyse der Bewertung von Energietechnologien und der Erstellung energiewirtschaftlicher Szenarien. Die Aktivitäten zu elektrischen und chemischen Energiespeichern sind zugleich essenziell für eine nachhaltige Mobilität (siehe auch III 1.5 Mobilität).

Mit dem jährlichen Bundesbericht Energieforschung setzt die Bundesregierung die Maßnahmen zur Erhöhung der Transparenz staatlicher Förderpolitik im Bereich innovativer Energietechnologien fort. Der Bericht basiert auf dem zentralen Informationssystem EnArgus, einer Maßnahme des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung, und adressiert den Bundestag und die Öffentlichkeit.

Energieeffizienz

Die Energiewende erfordert Innovationen sowohl auf der Erzeuger- als auch auf der Verbraucherseite. Entscheidend für den Erfolg der Energiewende und des Klimaschutzes ist daher neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien die Verbesserung der Energieeffizienz. Dies bedeutet, dass der Energiebedarf in allen Bereichen (Gebäude, Verkehr, Industrie etc.) deutlich und dauerhaft verringert werden muss („Efficiency First“).

In Deutschland konnten Fortschritte bei der Entkopplung von Energieverbrauch und wirtschaftlicher Leistung erzielt werden. Dazu beigetragen hat das Maßnahmenpaket des Nationalen Aktionsplans Energieeffizienz (NAPE). Die Bundesregierung hat vorgesehen, mit diesem Aktionsplan im Rahmen verfügbarer Haushaltsmittel insgesamt 17 Mrd. Euro für Programme zur Förderung der Energieeffizienz für den Zeitraum von 2016 bis 2020 bereitzustellen. Das BMWi hat im Sommer 2016 mit dem Grünbuch Energieeffizienz eine Debatte zur Weiterentwicklung der Energieeffizienzpolitik angestoßen. Gleichwohl besteht weiterhin erheblicher Forschungsbedarf, um perspektivisch den gesellschaftlichen Energiebedarf vom Wirtschaftswachstum zu entkoppeln.

Das BMWi fördert die anwendungsnahe Forschung zur Energieeffizienz; Schwerpunkte sind die Bereiche Gebäude und Quartiere sowie der Industriebereich. Die Grundlagenforschung zur Energieeffizienz wird vom BMBF gefördert. Diese umfasst die Entwicklung neuer Materialien für energieeffiziente Gebäude, Technologien zur Förderung der Sektorkopplung, Wasserstofferzeugung und -speicherung, Brennstoffzellen, elektrochemische und thermische Speicher sowie Batteriespeicher.

Das BMBF und das BMWi haben vorgesehen, mit der gemeinsamen Förderbekanntmachung Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt in den nächsten fünf Jahren im Rahmen verfügbarer Haushaltsmittel bis zu 100 Mio. Euro für Forschung, Entwicklung und Innovation im Bereich nachhaltiger Stadtentwicklung zur Verfügung zu stellen. Unter umfassender Einbindung der Kommunen und der lokalen Bevölkerung sowie der Berücksichtigung sozialer, ökologischer und wirtschaftlicher Aspekte werden zukunftsweisende Gesamtkonzepte für eine nachhaltige Stadtgestaltung entwickelt und demonstriert. Sechs Leuchtturmprojekte werden zeigen, wie in Stadtquartieren der Energieverbrauch gesenkt, die intelligente Vernetzung von Strom, Wärme und Mobilität gelingen und erneuerbare Energien sinnvoll in die Energieversorgung integriert werden können.

Mit der Förderinitiative EnEff.Gebäude.2050 – Innovative Vorhaben für den nahezu klimaneutralen Gebäudebestand 2050 unterstützt das BMWi modellhafte Innovations- und Transformationsprojekte, die zeigen, wie nahezu klimaneutrale Gebäude und Quartiere umgesetzt werden können.

BMWi und BMBF fördern in der Initiative Zukunftsfähige Stromnetze seit 2013 die Forschung zum Ausbau der Stromnetzinfrastruktur und zur dezentralen Einspeisung hoher Anteile erneuerbarer Energien in die Übertragungs- und Verteilnetze. Im Fokus stehen intelligente Netze, Netzregelungsverfahren und Systemdienstleistungen. Ferner widmet sich der ForschungscampusFEN – Elektrische Netze der Zukunft“ in Aachen der Erforschung von Gleichspannungsnetzen aller Spannungsebenen zur Stromübertragung und -verteilung. Seit 2016 entwickelt das Kopernikus-Projekt „ENSUREu. a. neue Netzstrukturen in einem systemischen Ansatz.

BMWi und BMBF betreiben seit 2011 die gemeinsame Forschungsinitiative Energiespeicher – Forschung für die Energiewende. Speichertechnologien für Strom, Wärme und andere Energieträger sollen weiterentwickelt und insbesondere deren Kosten konsequent gesenkt werden. Im Rahmen der Initiative werden ca. 280 Projekte mit einem Gesamtvolumen von 189 Mio. Euro gefördert. Um die Vorhaben thematisch zu bündeln, entstanden die beiden Leuchttürme Wind-Wasserstoff-Kopplung und Batterien in Verteilnetzen. Seit 2016 entwickelt das Kopernikus-Projekt „P2X“ innovative Technologien für die erfolgreiche Sektorkopplung.

Erneuerbare Energien

Bis 2050 sollen mindestens 80 % des Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden. Die Grundlage dafür liefern exzellente Forschung und Entwicklung. Die Bundesregierung unterstützt Unternehmen und Forschungseinrichtungen dabei, neue Technologien für die Energieversorgung von morgen zu erforschen und zu entwickeln.

Beim Schwerpunktthema erneuerbare Energien stehen Fördermaßnahmen zu Technologien in der Stromerzeugung durch Wind und Photovoltaik und zur Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien im Wärmesektor im Vordergrund. Hierbei werden auch systemische Fragen zur Integration erneuerbarer Energien in das Versorgungssystem berücksichtigt.

Dabei übernimmt das BMBF neben dem Großteil der institutionellen Förderung insbesondere die projekt-orientierte Forschungsförderung im Grundlagenbereich. An diese schließt die anwendungsorientierte Projektförderung von Forschung, Entwicklung und Demonstration durch das BMWi an. Hierbei wird das gesamte Spektrum des Energiesystems von der Erzeugung erneuerbarer Energien über den Transport, die Verteilung bis hin zur Speicherung betrachtet. Das BMEL begleitet die anwendungsorientierte Projektförderung auf dem Gebiet der Bioenergie.

Das BMWi verfolgt bei Windenergie das Ziel, Ertrag und Zuverlässigkeit zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken. Größere und höhere Windenergieanlagen stellen aufgrund ihres Gewichts erhebliche Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit. Zu erforschen und zu entwickeln sind robuste Materialien und Verbundwerkstoffe, innovative Baukonzepte sowie an die erhöhten Massen und Kräfte angepasste Triebstränge. Anwendungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte werden ebenfalls gefördert, z. B. zur tiefen Geothermie, zu solarthermischen Kraftwerken, Bioenergie, Wasserkraft und Meeresenergie.

Neben den technologischen Herausforderungen sind mit der Energiewende neue gesellschaftliche Fragestellungen verbunden: Der Energieverbrauch muss in Zukunft stärker die volatile und dezentrale Verfügbarkeit erneuerbarer Energien berücksichtigen, die wiederum raumwirksame Anpassungen der Energieinfrastruktur erfordern. Damit wird unmittelbar in das Lebensumfeld der Menschen eingegriffen; Partizipation und Akzeptanz der Bürger sind deshalb für die erfolgreiche Energiewende wesentlich. Das BMBF fördert aus diesen Gründen nicht nur die technologische Seite der Energiewende, sondern im Rahmen der Sozial-ökologischen Forschung auch zahlreiche Vorhaben, die sich mit einer umwelt- und gesellschaftsverträglichen Gestaltung der Energiewende und deren Akzeptanz in der Bevölkerung befassen. Des Weiteren fördert das BMBF seit 2016 das Kopernikus-Projekt „ENavi“, das technische, organisatorische und soziale Rahmenbedingungen für den Erfolg der Energiewende identifiziert.

Die Gestaltung der Energiewende ist mit unmittelbaren Auswirkungen auf Natur und Umwelt verbunden und wirft neue Fragestellungen beim Schutz der Biodiversität auf. Das BMU hat deshalb innerhalb seines Ressortforschungsplans einen Forschungsschwerpunkt „Naturschutzbegleitforschung zur Energiewende“ eingerichtet. Im Mittelpunkt stehen Forschungsprojekte, die sich mit den Folgen und Auswirkungen der Nutzung erneuerbarer Energien auf die Biodiversität und Landschaft befassen und die den Ausbau der erneuerbaren Energien im Einklang mit den Belangen des Naturschutzes ermöglichen sollen. Schwerpunkte sind:

  • naturverträgliche Ausgestaltung der Energiewende;
  • naturschutzfachliche Unterstützung beim weiteren Ausbau der Nutzung der erneuerbaren Energien;
  • Erarbeitung fachlicher Expertisen zur Einschätzung, Auslegung, Konkretisierung und gegebenenfalls Weiterentwicklung von nationalen und internationalen Regularien und Standards;
  • Fachaufgaben an der Schnittstelle zwischen Naturschutz und der Nutzung erneuerbarer Energien;
  • Entwicklung strategischer und präventiver Maßnahmen zur Minderung der negativen Auswirkungen auf Natur und Umwelt.

Kerntechnische Sicherheit und Entsorgung

Für Betrieb, Nachbetrieb und Stilllegung von Kernkraftwerken und Forschungsreaktoren sowie für die Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Abfälle gelten höchste Sicherheitsanforderungen. Forschung und Entwicklung kommt auf diesem Gebiet eine maßgebliche Rolle zu. Vor dem Hintergrund der geänderten gesetzlichen Rahmenbedingungen – Standortauswahlgesetz und Ausstieg Deutschlands aus der Kernenergie bis 2022 – ergibt sich weiterer Forschungsbedarf. Die Forschungsförderung (Projektförderung) zur kerntechnischen Sicherheit und Entsorgung obliegt federführend dem BMWi.

Ziele der Forschungsförderung sind die Erhöhung der Sicherheit kerntechnischer Anlagen, die Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technik und der Erhalt der Kompetenz im Umgang mit Nukleartechnik und Strahlenschutz in Medizin, Forschung und Industrie. Die Reaktorsicherheitsforschung erfolgt verstärkt in internationaler Zusammenarbeit; z. B. im Rahmen der Europäischen Atomgemeinschaft (Euratom), der Nuclear Energy Agency (NEA), der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) sowie der Internationalen Atomenergie-Organisation (IEAO).

Forschungsprojekte zur Entsorgung insbesondere wärmeentwickelnder Abfälle sowie zur Sicherheit von Kernkraftwerken (Reaktorsicherheitsforschung) werden vom BMWi gefördert. In die Endlager- und Entsorgungsforschung fließen Gelder auf der Grundlage des Förderkonzepts Forschung zur Entsorgung radioaktiver Abfälle (2015–2018), das sich forschungspolitisch auch an Inhalten des Standortauswahlgesetzes, des Nationalen Entsorgungsprogramms und der EU-Direktive 2011/70 Euratom orientiert. Zur Reaktorsicherheitsforschung werden im wichtigen Themenbereich „Anlagenverhalten und Unfallabläufe“ z. B. Rechenwerkzeuge für die Beurteilung und Analyse von Vorgängen in Kernkraftwerken bereitgestellt und das Verhalten von Werkstoffen unter Kernkraftwerksbedingungen untersucht. Die Ressortforschungseinrichtungen des BMWi, die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), forschen vorwiegend auf den Gebieten der Endlagerung (BGR) und zur Sicherheit von Transport- und Lagerbehältern (BAM).

Die Grundlagenforschung der Helmholtz-Zentren auf dem Gebiet der nuklearen Sicherheit und Entsorgung wird vom BMBF u. a. im Programm Nukleare Entsorgung, Sicherheit und Strahlenforschung (NUSAFE – engl. Nuclear Waste Management, Safety and Radiation Research) unterstützt.

Das BMU unterstützt mit der Ressortforschung zur kerntechnischen Sicherheit und Entsorgung den Bereich von der Ermittlung des internationalen Standes von Wissenschaft und Technik über dessen Umsetzung in Deutschland in Form der Weiterentwicklung des kerntechnischen Regelwerks und der sicherheitstechnischen Anforderungen bis hin zu Untersuchungen zu grundlegenden und aktuellen sicherheitstechnischen Problemstellungen des Betriebs von kerntechnischen Anlagen und Einrichtungen sowie Anlagen im Nachbetrieb und in der Stilllegung.

Rückbau kerntechnischer Anlagen

Der Schutz der Menschen und der Schutz der Natur sind zentrale Anliegen unserer Politik. Der sichere, verantwortungsvolle und umweltverträgliche Rückbau kerntechnischer Anlagen leistet hierfür einen wichtigen Beitrag. Bis 2022 sollen die deutschen Kernkraftwerke abgeschaltet und im Anschluss durch die Energieversorgungsunternehmen zurückgebaut werden. Der Rückbau nuklearer Anlagen ist damit auch ein bedeutender Schritt für den Erfolg der Energiewende. Er wird noch Jahrzehnte beanspruchen. Zwingend erforderlich ist deshalb, vorhandene technisch-wissenschaftliche Kompetenz zu erhalten und den Fachkräftenachwuchs zu sichern.

Seit Langem übernehmen auch Forscherinnen und Forscher Verantwortung in diesem Bereich. Das BMBF fördert seit den 1980er-Jahren Forschungsarbeiten zum Rückbau kerntechnischer Anlagen. Es hat damit erheblich zur Entwicklung von technisch-wissenschaftlichem Know-how und der Ausbildung qualifizierter Fachleute auf diesem Gebiet beigetragen. Denn die anstehende Stilllegung und der Rückbau aller Kernkraftwerke sowie der kerntechnischen Pilot- und Versuchsanlagen werden in den nächsten Jahren und Jahrzehnten umfangreiche und vielgestaltige Herausforderungen darstellen. In dieser Form sind sie weltweit ohne Beispiel.

Mit dem 2017 veröffentlichten Förderkonzept Forschung für den Rückbau kerntechnischer Anlagen (FORKA) führt das BMBF seine erfolgreiche Förderung fort und richtet sie gleichzeitig an den aktuellen energiepolitischen Rahmenbedingungen neu aus.

FORKA soll durch Entwicklung, Optimierung und Erprobung anwendungsorientierter Technologien und Verfahren die sichere, effiziente und umweltgerechte Beseitigung kerntechnischer Anlagen unterstützen. Oberstes Ziel ist dabei der Schutz von Mensch und Umwelt. Zu den strategischen Zielen gehören die Minimierung radiologischer Expositionen für das Personal, Reduzierung radioaktiver Abfallmengen sowie Beschleunigung und Kostenminderung. Die wichtigsten Forschungsfelder sind dabei Zerlege- und Dekontaminationsverfahren, Abfallbehandlung und -untersuchung sowie Sicherheitskultur und Human Factors. Für die Forschung und Entwicklung stellt das BMBF 6 bis 8 Mio. Euro Projektfördermittel pro Jahr zur Verfügung.

Fusionsforschung (Hochtemperatur-Plasmaforschung)

Die Erforschung der Fusionsenergie hat zum Ziel, eine nicht auf fossile Brennstoffe angewiesene, verlässliche und wirtschaftliche Energiequelle zu erschließen. Weil diese voraussichtlich erst nach 2050 verfügbar sein wird, ergänzt die Fusionsforschung als anwendungsorientierte Grundlagenforschung die auf die Umsetzung der Energiewende bezogene Forschung und Entwicklung (siehe auch III 1.7 Grundlagenforschung zu Universum und Materie).