Open Access

Herwig Winkler, Stefanie Hoffmann, Kevin Thomas

• Im Zeitraum von Februar bis Mai 2023 wurde am Lehrstuhl für Produktionswirtschaft die Studie zum Thema „Technologische Trends und Entwicklungen alternativer Energiesysteme“ durchgeführt. Die vorliegende explorative Studie basiert auf leitfadengestützten Interviews von 54 Experten und Expertinnen aus Forschungsinstituten, der Wirtschaft sowie Branchenverbänden. Die Auswertung der Interviews folgte dem Prinzip der strukturierenden Inhaltsanalyse. Für die allgemeine Entwicklung der erneuerbaren Energien und um zukunftsweisende Technologien zu identifizieren, ist es notwendig ein energiewirtschaftliches Zieldreieck mit den Ausprägungen Rentabilität, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit in Einklang zu bringen. Die Fachkundigen zeigen auf, dass die politische Triebkraft maßgeblich darüber entscheidet, welche Technologien in Zukunft dominieren werden. Zukünftig wird es verstärkt zum Zusammenspiel einzelner Energiequellen in regional diversifizierten Konzepten, sowie zur Elektrifizierung und Sektorenkopplung kommen. SpeichertechnologienIm Zeitraum von Februar bis Mai 2023 wurde am Lehrstuhl für Produktionswirtschaft die Studie zum Thema „Technologische Trends und Entwicklungen alternativer Energiesysteme“ durchgeführt. Die vorliegende explorative Studie basiert auf leitfadengestützten Interviews von 54 Experten und Expertinnen aus Forschungsinstituten, der Wirtschaft sowie Branchenverbänden. Die Auswertung der Interviews folgte dem Prinzip der strukturierenden Inhaltsanalyse. Für die allgemeine Entwicklung der erneuerbaren Energien und um zukunftsweisende Technologien zu identifizieren, ist es notwendig ein energiewirtschaftliches Zieldreieck mit den Ausprägungen Rentabilität, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit in Einklang zu bringen. Die Fachkundigen zeigen auf, dass die politische Triebkraft maßgeblich darüber entscheidet, welche Technologien in Zukunft dominieren werden. Zukünftig wird es verstärkt zum Zusammenspiel einzelner Energiequellen in regional diversifizierten Konzepten, sowie zur Elektrifizierung und Sektorenkopplung kommen. Speichertechnologien werden verstärkt entwickelt und installiert werden. Prosuming und Demand-Side Response werden von den befragten Fachkundigen zukünftig als bedeutend erachtet. In Bezug auf die einzelnen Energiequellen werden Wasserstofftechnologien zukünftig ein erhebliches Ausbaupotenzial aufweisen. Wasserstoff ermöglicht einen Beitrag zur Dekarbonisierung diverser Sektoren und dient darüber hinaus als Speichermedium fluktuierender Energien. Zusätzlich erfolgt eine Progression im Bereich von Wind- und Solarenergie. Dabei gewinnen im Bereich Photovoltaik, Technologien wie Agri- und Floating-PV an verstärkt an Bedeutung. Die Windkraftnutzung wird durch den Bau höherer Türme und die Vergrößerung von Rotorblattdimensionen optimiert. Geothermie spielt in Zukunft eine vielversprechende Rolle bei der Dekarbonisierung des Niedertemperatursektors. Das Ausbaupotenzial von Biomasse ist aufgrund von Flächenkonkurrenz begrenzt, obwohl sich, analog zu Wasserstoff, vielfältige Nutzungsmöglichkeiten eröffnen. Im Bereich der Energiesysteme und -komponenten eröffnen sich diverse materialspezifische so wie fertigungstechnische Verbesserungspotenziale. Einige Technologien sind dabei bereits ausgereift, aber Optimierungsbedürftig. Technologien wie Elektrolyseure oder Wärmepumpen hingegen, bedürfen der grundlegenden Weiterentwicklung, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen. Im Bereich der Solarenergie liegen Entwicklungsschwerpunkte in der Verbesserung kombinierter Solar- und Photovoltaikmodule sowie von Trägerstrukturen für Agri-PV und langlebigeren Konzepten für die Schwimmkörper bei Floating PV vor. Schließlich zeigt sich auch hinsichtlich der Speichertechnologien ein Entwicklungsbedarf, insbesondere in Bezug auf Wasserstoffdruck- und -flüssigspeicher, Batteriespeicher und Latentwärmespeicher. Diese Fortschritte werden entscheidend sein, um eine nachhaltige und effiziente Energiewirtschaft der Zukunft zu gewährleisten.…
• In the period from February to May 2023, the Chair of Production and Operations Management conducted the study on "Technological Trends and Developments of Alternative Energy Systems". This explorative study is based on guided interviews with 54 experts from research institutes, industry and industry associations. The evaluation of the interviews followed the principle of a structured content analysis. For the general development of renewable energies and in order to identify forward-looking technologies, it is necessary to reconcile an energy industry target triangle with the characteristics of profitability, security of supply and sustainability. The experts show that the political driving force is decisive in determining which technologies will dominate in the future. In the future, individual energy sources will increasingly interact in regionally diversified concepts, as will electrification and sector coupling. Storage technologies will be increasingly developed and installed. Prosuming and demand-side response will beIn the period from February to May 2023, the Chair of Production and Operations Management conducted the study on "Technological Trends and Developments of Alternative Energy Systems". This explorative study is based on guided interviews with 54 experts from research institutes, industry and industry associations. The evaluation of the interviews followed the principle of a structured content analysis. For the general development of renewable energies and in order to identify forward-looking technologies, it is necessary to reconcile an energy industry target triangle with the characteristics of profitability, security of supply and sustainability. The experts show that the political driving force is decisive in determining which technologies will dominate in the future. In the future, individual energy sources will increasingly interact in regionally diversified concepts, as will electrification and sector coupling. Storage technologies will be increasingly developed and installed. Prosuming and demand-side response will be considered important as well. In relation to the individual energy sources, hydrogen technologies will show considerable potential for expansion in the future. Hydrogen enables a contribution to the decarbonization of various sectors and also serves as a storage medium for fluctuating energies. In addition, there is a progression in the area of wind and solar energy. In the area of photovoltaics, technologies such as agricultural and floating PV are gaining in importance. The use of wind power is optimized by the construction of higher towers and the enlargement of rotor blade dimensions. Geothermal energy will play a promising role in the decarbonization of the low-temperature sector in the future. The expansion potential of biomass is limited due to competition for land, although a wide range of potential uses is opening up, analogous to hydrogen. In the area of energy systems and components, various material-specific and productionrelated improvement potentials are opening up. Some technologies are already mature, but need to be optimized. Technologies such as electrolysers or heat pumps, on the other hand, require fundamental further development to enable efficient operation. In the field of solar energy, the focus of development is on improving combined solar and photovoltaic modules as well as carrier structures for agri-PV and more durable concepts for the floats in floating PV. Finally, there is also a need for development in storage technologies, especially in hydrogen pressure and liquid storage, battery storage and latent heat storage. These advances will be crucial to ensure a sustainable and efficient energy economy in the future.…