Umwelttechnik braucht Systemkompetenz und Kontinuität - Erfahrungsbericht aus 20 Jahren CUTEC GmbH

Interview der Landesinitiative Brennstoffzelle & Elektromobilität Niedersachsen mit dem Forschungsinstitut CUTEC GmbH

(PresseBox) (Göttingen, ) Die CUTEC GmbH mit Sitz in Clausthal versteht sich als kompetenter Partner und innovativer Dienstleister im Bereich Umwelt- und Energietechnik. Als unabhängiges Forschungsinstitut hat sich die CUTEC GmbH auf der Basis der chemischen, biologischen, physikalischen und thermischen Prozesstechnik über Energiesysteme bis zur Analytik auch international positioniert und zählt heute zu den wesentlichen Kompetenzträgern im Bereich Umwelttechnologien. Anlässlich des 20-jährigen Bestehens des Forschungsinstituts wurde Herr Prof. Carlowitz, Leiter des Instituts CUTEC und Professor der TU Clausthal, von Herrn Dr. Weißmann, Geschäftsstellenleiter Landesinitiative Brennstoffzelle & Elektromobilität Niedersachsen (nachfolgende GST) interviewt.

GST: Herr Professor Carlowitz, das CUTEC-Institut kann nun auf eine 20-jährige Erfolgsgeschichte zurückblicken. Davon haben Sie die vergangenen 10 Jahre als Geschäftsführer gestaltet. Was waren aus Ihrer Sicht als Institutsleiter die wesentlichen Herausforderungen in dieser Zeit?

Prof. Carlowitz: Das CUTEC-Institut war Ende der 80-iger Jahre als außeruniversitäre Forschungseinrichtung in der Trägerschaft des Landes Niedersachsen konzipiert worden. Der wesentliche Schwerpunkt der Arbeit des Institutes konzentrierte sich auf Abfallentsorgungsthemen, sprich End-of-Pipe Prozesse, Un-ersuchungen zur stofflichen Kreislaufführung wurden begonnen. Auf dieser Grundlage galt es, das Institut neu auszurichten im Hinblick auf die immer stärker werdenden gesellschaftlichen Anforderungen an die Umweltverträglichkeit des gesamten wirtschaftlichen Handelns. In der CUTEC wurden diejenigen Schwerpunkt- und Zukunftsfelder platziert, die mit der optimierten Gestaltung von Prozesstechniken eine Erhöhung der stofflichen und energetischen Effizienz von Industrieprozessen und damit einer Reduzierung der Umweltbelastung ermöglichen. Das erfordert in der täglichen Arbeit eine immer währende Anpassung an die jeweils relevanten gesellschaftlichen Fragestellungen bei gleichbleibender Ausrichtung auf das Kernziel unserer Forschung: Ressourceneffizienz.

Mit dieser Ausrichtung war es zwingend erforderlich, die fachliche Trennung der einzelnen Arbeitsgebiete zu überwinden und zu einer verstärkt interdisziplinären Zusammenarbeit der unterschiedlichen Abteilungen unseres Hauses zu kommen, verbunden mit der Integration externer Expertise. Wir greifen beispielsweise immer gern auf die wissenschaftliche Kompetenz vieler Institute der TU Clausthal - aus der wir schließlich hervorgegangen sind - zurück, mit denen uns in den letzten Jahren gelungen ist, viele neue Ansätze zu realisieren und erfolgreiche Forschungsprojekte zu initiieren. Andererseits fließen auch Aufgabenstellungen aus der Anwendung in die Grundlagenforschung der Universität zurück.

GST: Wo liegen die besonderen Stärken von CUTEC?

Prof. Carlowitz: Wer sich mit Umwelttechnik beschäftigt, kommt sehr schnell zu dem Schluss, dass die Suche nach der Minderung einzelner Emmissionsquellen oftmals nur die Verschiebung einer Belastung zu einem anderen, teilweise unerwünschten Nebenprodukt mit sich bringt. Deshalb haben wir uns, wie bereits erläutert, den effizienten Einsatz aller erforderlichen Ressourcen in dem jeweiligen Industrieprozess auf die Fahnen geschrieben, das beinhaltet die Inanspruchnahme an Rohstoffen generell, an Energie und Umweltmedien z. B. Wasser im Besonderen genauso wie die Reduktion aller unerwünschten Emissionen inklusive des Kohlendioxids aus der Verwendung fossiler Energieträger. Die Umwelt- und die Energietechnik sind also synergetisch verbunden, sie lassen sich bei der ganzheitlichen Betrachtung nicht trennen. Die besonderen innovativen Schwerpunktfelder des Institutes liegen heute auf den Gebieten

- stoffliche und energetische Ressourceneffizienz
- Biomassekonversion
- Brennstoffzellentechnologie.

Dabei ist das Institut aufgrund seiner Struktur in der Lage, komplette Prozessketten auf-stellen, im Technikumsmaßstab zu erproben und bewerten zu können. Dies erfolgt auf der Grundlage der vier verfahrenstechnischen Basisdiziplinen der mechanischen, chemischen, thermischen und biologischen Prozesstechnik und ihres interdisziplinären Zusammenwirkens. Die einzelnen Abteilungen der CUTEC entsprechen diesen Fachdisziplinen, die Arbeit findet zunehmend zwischen diesen Abteilungen statt, als Beispiel sei hier nur das Cluster Biomassekonversion genannt, in dem es gerade um die Verknüpfung thermischer Prozesse (Biomassevergasung) mit chemischen und physikalischen Prozessen zur Gewinnung von Kraft-, Brenn- und Chemierohstoffen (Synthese) geht. Neben den Ansätzen der verfahrenstechnischen Systemtechnologie liegen weitere Stärken in der anlagentechnischen und apparativen Umsetzung, auch der unterschiedlichen Prozessverschaltungen sowie deren Nachhaltigkeitsbewertung. Es ist in Zukunft davon auszugehen, dass die Grundbausteine von Systemen und Sys-temketten – bis auf wenige – prinzipiell bekannt sind, deren neue und innovative Zusammenstellung bzw. Kopplung jedoch zu neuen, emissionsarmen und energieeffizienten Prozessen führen wird.

GST: Rückblickend auf 10 Jahre Erfahrung: Wie haben sich in dieser Zeit Technologien, Markterwartungen oder Wertschöpfungspotenziale im Bereich der Umwelt und Energietechnologien verändert?

Prof. Carlowitz: Rückblickend muss man feststellen, dass es selbst in dem relativ kurzen Zeitraum wie einer Dekade von Jahren ein ständiges Auf und Ab von Forschungsstrategien und prioritäten gegeben hat. Ein Beispiel, das auch eng mit der Landesinitiative verknüpft ist, kann aus der Mobilitätswirtschaft angeführt werden. Zum Ende des letzten Jahrhunderts forcierte die mitteleuropäische Mobilitätswirtschaft verstärkt regenerative Kraftstoffe, insbesondere BtL-Kraftstoffe über den Pfad der Vergasung, Gasreinigung und Synthese, weil er die Erzeugung von sog. Designerfuels ermöglichte und eine emissionsarme Ver-brennung in z. B. Dieselmotoren zuließ. Es folgte die Strategie des Elektroantriebes, wobei die chemische Energie eines Kohlenwasserstoffes innerhalb einer Brennstoffzelle zu elektrischer Energie für den Antrieb umgewandelt wird. Heute steht das Batteriefahrzeug im Vordergrund, ggf. ergänzt durch einen sog. Extender. Das „Auf“ eines solchen Technologiepfades bedeutet das „Ab“ des Vorangegangenen. Verbunden mit diesen Wellenbewegungen sind dann auch erhöhte bzw. verringerte Forschungsetats zur Förderung einzelner Technologieansätze zu verzeichnen. Ich versuche in diesen Zusammenhang über den nächsten Berg und das nächste Tal hinauszusehen, damit eine kontinuierliche Entwicklung zustande kommt und eine Technologie für die gesellschaftliche Nutzung verfügbar wird. Das Urteil über den möglichen Nutzen einer Technologie wird meines Erachtens oft zu früh und auf zu geringer Datenbasis gefällt, verbunden mit der Gefahr der anfänglichen Überzeichnung von Chancen und der anschließenden Enttäuschung über ausbleibende schnelle Erfolge. Es ist gesell-schaftlich immer schwerer zu vermitteln, dass zunächst eine Strategie verfolgt wird und sie dann wieder in der Versenkung verschwindet, ohne an die realen Marktchancen wirklich herangereicht zu haben. Nur Kontinuität führt zum langfristigen Erfolg. In diesem Zusammenhang ist der Dialog zwischen Politik und Forschung von herausragender Bedeutung, damit ein möglichst hoher gesellschaftlicher Nutzen entsteht. CUTEC versteht sich hier auch als unabhängiger Berater der Landesregierung Niedersachsens. Gerade in der vergangenen Dekade ist uns vor Augen geführt worden, welche Bedeutung eine Ressourcenverknappung - Beispiele sind Metalle und Erdöl - für den Industriestandort Deutschland haben kann. Hier ist die Entwicklung einer langfristig tragenden Strategie zur Rohstoffsicherung zwingend gefordert. In die-sem Rahmen können besonders die energetische Effizienzsteigerung in Indust-rieprozessen und die konsequente Erschließung von Sekundär- und Tertiärrohstoffpotentialen der produzierenden Industrie tragende Säulen der Roh-stoffsicherung darstellen.

GST: Wo sehen sie die wesentlichen zukünftigen Herausforderungen der Umwelt- und Energietechnologie und wie ist Ihr Forschungsinstitut hier positioniert?

Prof. Carlowitz: Generell wird man den erfolgreich begonnenen Weg der prozessintegrierten Vermeidung von Emissionen konsequent weiter gehen müssen. Dies betrifft nicht nur die Emissionen toxischer Stoffe, sondern auch klimarele-vanter Gase. Es sind also ganzheitliche Ansätze für moderne Industrieprozesse gefordert in Richtung einer nachhaltigen Gesamtwirtschaft. Bei Energiesystemen, die ja zweifellos zu den wesentlichen Emittenten beider Gruppen von Stoffen gehören, sind zwei Seiten zu berücksichtigen. Einerseits ist es die Energieerzeu-gung, die sich in den kommenden Jahren stark unter Einbindung regenerativer verändern muss. Auf der anderen Seite ist das Effizienzpotenzial der Energieab-nehmer soweit wie möglich auszuschöpfen. Gemeint sind nicht nur organisatori-sche Einsparmaßnahmen, sondern auch neue Prozesse und Systeme, innerhalb derer die Inanspruchnahme von Brenn-, Kraft- und Chemierohstoffen sowie elektrischer Energie in erheblichem Umfang verringert wird. In diesem Feld ist CUTEC - wie bereits dargestellt - gut vorbereitet und gut aufgestellt.

GST: Seit Beginn der Landesinitiative Brennstoffzelle und Elektromobilität Niedersachsens gehören CUTEC und auch Sie persönlich zu den Thementreibern und Kooperationspartnern. Wo sehen Sie Schnittstellen zwischen Ihrem Institut und der Landesinitiative bzw. welchen Mehrwert kann die Landesinitiative den Akteuren in Niedersachsen bieten?

Prof. Carlowitz: Zunächst darf ich feststellen, dass die Landesinitiative sich als Werkzeug zur Bündelung der Kräfte auf diesem technologischen Gebiet bewährt hat mit dem klaren Bekenntnis der niedersächsischen Politik, dass es sich bei der Brennstoffzellentechnologie um ein wichtiges zukünftiges Technologiefeld handelt und eine zugehörige Förderung notwendig ist.

Für CUTEC hat dies bedeutet, dass das Technologiefeld der Brennstoffzelle mit der Lan-desinitiative erfolgreich implementiert werden konnte zu einem Zeitpunkt, als andere Bundesländer deutlich weiter vorangeschritten waren. Insofern eröffnete sich für CUTEC die Chance, zunächst über Projekte auf Landesebene gemeinsam mit der niedersächsischen Wirtschaft den Wissensvorsprung anderer aufzuholen, um anschließend auch auf Bundesebene als anerkannter Partner wahrgenommen zu werden. Die Nähe zum Industrieunternehmen H. C. Starck in Goslar hat uns seinerzeit bestärkt, insbesondere die SOFC-Technologie voranzutreiben. Das Gesamtvolumen aus Forschungsmitteln aus abgeschlossenen und laufenden SOFC-Projekten übersteigt inzwischen bereits die Marke von 7 Mio. €, die CUTEC für sich und viele Partner in der Region eingeworben hat. Dies führte letztendlich dazu, dass sich die SOFC-Systemtechnologie als ein Schwerpunktfeld der Forschung in der CUTEC etablieren konnte. Eine besondere Herausforderung für CUTEC war in diesem Zusammenhang die aktive Netzwerkbildung, wobei Wissenschafts- und Wirtschaftspartner aus Nie-dersachsen in das Netzwerk mit eingezogen werden konnten, deren primäre Themenstellung anfänglich nicht die Brennstoffzellentechnologie war. Jüngstes Beispiel ist der gemeinsame Forschungsverbund zur Entwicklung eines autarken, thermisch hochintegrierten SOFC-Brennstoffzellen-Systems kleiner Leistung auf Propanbasis, in dem wir die Kräfte von sieben Forschungseinrichtungen undneun Industrieunternehmen für ein gemeinsames Forschungsziel bündeln konn-ten. Im nächsten Schritt steht der Ausbau des Netzwerkes auf europäischer Ebene mit im Vordergrund. Hierbei freut uns insbesondere die Wahl von Herrn Dietrich – Leiter des Kompetenzknotens Wissenschaft der Landesinitiative – in den Executive Board von N. Erghy, der New European Research Grouping on Fuel Cells and Hydrogen von 65 europäischen Forschungseinrichtungen zu Wasserstoff und Brennstoffzellen. Als Leiter der Arbeitsgruppe Early Markets wird er die Ausrichtung der europäischen Forschungsanstrengungen mit beeinflussen und dabei auch den Namen des CUTEC-Institutes in der internationalen Brennstoffzellenforschung noch stärker verankern helfen. Ich verspreche mir davon, dass im Umkehrschluss die niedersächsische Brennstoffzellenforschung zukünftig selbst größere Chancen erhält, in der europäischen Forschung verstärkt Fuß zu fassen. Sie sehen also, der Samen, der mit der Landesinitiative gesät wurde, ist in der CUTEC und in Niedersachsen zu einem ansehnlichen Pflänzchen geworden, dessen weiteres Wachstum ich gern weiter unterstützen möchte, so dass die Früchte dem gesamten Land zugute kommen. Sie sehen also, der Samen, der mit der Landesinitiative gesät wurde, ist in der CUTEC und in Niedersachsen zu einem ansehnlichen Pflänzchen geworden, dessen weiteres Wachstum ich gern weiter unterstützen möchte, so dass die Früchte dem gesamten Land zugute kommen.

GST: Professor Carlowitz, vielen Dank.

Die Cutec GmbH fördert und unterstützt auch das diesjährige 5. Niedersächsischen Brennstoffzellen-Forum am 14. September in Hannover. Neben Prof. Carlowitz werden dann auch weitere Experten des Instituts persönlich für Ge-spräche zur Verfügung stehen.

Das gesamte Programm sowie das Anmeldeformular zum 5. Niedersächsischen Brennstoffzellen-Forum stehen unter www.brennstoffzelle-nds.de zum Download zur Verfügung. Der Anmeldeschluss ist der 27. August.

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