„Wir sind hier, um über wirklich substanzielle Veränderungen zu sprechen, und wir möchten, dass Sie daran teilnehmen“, sagte Desirée Plata, angesehene Professorin für Klima und Energie der College of Engineering in der Abteilung für Bau- und Umweltingenieurwesen des MIT, bei Energizing@MIT: der jährlichen Forschungskonferenz der MIT Vitality Initiative (MITEI), die vom 9. bis 10. September stattfand.

Platas Worte fanden großen Anklang bei den über 150 Teilnehmern aus Wissenschaft, Industrie und Regierung, die sich in Cambridge zu der Konferenz trafen, deren Thema „Bewältigung neuer Energieherausforderungen“ lautete. Die Bewältigung solcher Herausforderungen und letztendlich die Veränderung der globalen Klimafolgen erfordert Partnerschaften, waren sich die Redner einig.

„Wir müssen bescheiden und offen sein“, sagte Giacomo Silvestri, Vorsitzender von Eniverse Ventures bei Eni, in einer gemeinsamen Grundsatzrede. „Wir können Innovationen nicht nur entwickeln, indem wir uns auf uns selbst und unsere Kompetenzen konzentrieren … deshalb müssen wir mit Startups, Risikofonds, Universitäten wie dem MIT und anderen öffentlichen und privaten Institutionen zusammenarbeiten.“

Seine Eni-Kollegin Annalisa Muccioli, Leiterin Forschung und Technologie, fügte hinzu: „Die Energiewende ist ein Rennen, das wir nur gewinnen können, wenn wir ausgereifte, einsatzbereite Lösungen mit neuen Technologien kombinieren, die noch Beschleunigung und Risikomanagement erfordern.“

Forschungsziele

Auf einer Konferenz, die eine Reihe von Forschungsprioritäten vorstellte, die MITEI als zentral für die Gewährleistung einer kohlenstoffarmen Energiezukunft identifiziert hat, tauschten die Teilnehmer sowohl vielversprechende Entdeckungen als auch Strategien zur Weiterentwicklung bewährter Technologien angesichts wechselnder politischer Winde und politischer Unsicherheiten aus.

Ein Panel konzentrierte sich auf die Netzstabilität – ein Thema, das von der Peripherie ins Zentrum des Energiediskurses gerückt ist, da klimabedingte Störungen, Cyber-Bedrohungen und die Integration erneuerbarer Energien veraltete Systeme in Frage stellen. Ein dramatisches Beispiel hierfür ist der Stromausfall im April 2025 in Spanien und Portugal, der Millionen Menschen acht bis 15 Stunden lang ohne Strom zurückließ.

„Ich möchte betonen, dass es bei diesem Ausfall um mehr als nur das Energiesystem ging“, sagte MITEI-Forscher Pablo Duenas-Martinez. Während er technische Probleme bei der Blindleistung und Spannungsregelung als Ursache für den Systemzusammenbruch auswies, wies Duenas-Martinez auch auf mangelnde Übertragungskapazitäten mit Mitteleuropa und veraltete Betriebsabläufe hin und empfahl eine bessere Vorbereitung und Kommunikation zwischen Übertragungsnetzen und Versorgungsbetreibern.

„Man kann nicht für jede einzelne Eventualität planen, deshalb müssen wir das Portfolio an Extremereignissen, auf die wir uns vorbereiten, erweitern“, sagte Jennifer Pearce, Vizepräsidentin des Energieunternehmens Avangrid. „Wir machen das System intelligenter, stärker und widerstandsfähiger, um es besser vor einer Vielzahl von Bedrohungen wie Stürmen, Überschwemmungen und extremen Hitzeereignissen zu schützen.“ Pearce wies darauf hin, dass das Engagement von Avangrid, seinen Kunden sicheren und zuverlässigen Strom zu liefern, „sorgfältige Notfallplanungsverfahren“ erfordert.

Die Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes bei stark gestiegener Nachfrage ist eine wichtige Motivation für die Einführung des Knowledge Middle Energy Boards durch MITEI im September 2025, das auch während der jährlichen Forschungskonferenz angekündigt wurde. Das Discussion board umfasst Forschungsprojekte, Webinare und andere Inhalte mit den Schwerpunkten Energieversorgung und -speicherung, Netzdesign und -management, Infrastruktur sowie öffentliche und wirtschaftliche Politik im Zusammenhang mit Rechenzentren. Zu den Mitgliedern des Boards gehören MITEI-Unternehmen, die auch am Middle for Environmental and Vitality Coverage Analysis (CEEPR) des MIT teilnehmen.

Lagerung und Transport: Erstaunliche Herausforderungen

Um die Klimaziele zur Dekarbonisierung der Welt bis 2050 zu erreichen, müssen laut Asegun Henry, Professor an der MIT-Abteilung für Maschinenbau, etwa 300 Terawattstunden Speicher gebaut werden. „Es ist ein unglaublich großes Downside, mit dem sich die Menschen auseinandersetzen müssen“, sagte er. Henry hat ein Hochtemperatur-Wärmeenergiespeichersystem entwickelt, das er „Sonne in einer Kiste“ nennt. Sein System verwendet flüssiges Metall und Graphit, um Elektrizität als Wärme zu speichern und sie dann wieder in Elektrizität umzuwandeln, was eine Speicherung zwischen fünf und 500 Stunden ermöglicht.

„Letztendlich stellt Speicher einen Dienst bereit, und die Artwork der Technologie, die Sie benötigen, hängt von dem Dienst ab, den Sie am meisten schätzen“, sagte Nestor Sepulveda, kaufmännischer Leiter für Investitionen und Partnerschaften im Bereich fortschrittliche Energie bei Google. „Ich glaube nicht, dass es hier einen Markt gibt, bei dem der Gewinner alles bekommt.“

Ein weiteres Panel befasste sich mit nachhaltigen Kraftstoffen, die zur Dekarbonisierung schwer zu elektrifizierender Sektoren wie Luftfahrt, Schifffahrt und Fernverkehr beitragen könnten. Randall Discipline, Forschungsdirektor des MITEI, stellte fest, dass nachhaltig produzierte Drop-in-Kraftstoffe – Kraftstoffe, die weitgehend mit bestehenden Motoren kompatibel sind – „potenziell Billionen Greenback an Kosten für den Flottenaustausch und den Ausbau der Infrastruktur einsparen könnten, und uns gleichzeitig dabei helfen, die Dekarbonisierungsrate des Transportsektors zu beschleunigen.“

Erik G. Birkerts ist der Chief Progress Officer von LanzaJet, das einen Drop-in-Flugtreibstoff mit hoher Energiedichte herstellt, der aus landwirtschaftlichen Rückständen und anderen Abfallkohlenstoffquellen gewonnen wird. „Der Schlüssel zur Förderung einer breiten Einführung von nachhaltigem Flugkraftstoff liegt darin, sowohl die angebotsseitige Herausforderung durch mehr Produktion als auch die nachfrageseitige Hürde durch Kostensenkung zu lösen“, sagte er.

„Wir glauben, dass ein guter politischer Rahmen (für nachhaltige Kraftstoffe) technologieneutral ist, keine Produktionswege ausschließt, auf Praktiken der Lebenszyklusbilanzierung und auf Marktmechanismen basiert“, sagte Veronica L. Robertson, Technologieportfoliomanagerin für Energieprodukte bei ExxonMobil.

MITEI plant eine deutliche Ausweitung seiner Forschung zu nachhaltigen Kraftstoffen und kündigt eine zweijährige Studie mit dem Titel „Die Zukunft der Kraftstoffe: Wege zum nachhaltigen Transport“ an, die Anfang 2026 beginnen soll. Laut Discipline werden in der Studie Biokraftstoffe und E-Fuels analysiert und bewertet.

Lösungen aus großen und kleinen Laboren

Globale Energieführer gaben Einblicke in ihre Forschungsprojekte. In einer Podiumsdiskussion zum Thema Kohlenstoffabscheidung bei der Stromerzeugung wurden drei Sichtweisen auf das Thema vorgestellt: Devin Shaw, kaufmännischer Leiter für Dekarbonisierungstechnologien bei Shell, beschrieb die Kohlenstoffabscheidung nach der Verbrennung in Kraftwerken, die Dampf zur Wärmerückgewinnung nutzen; Jan Marsh, globaler Programmleiter bei Siemens Vitality, diskutierte den Einsatz neuartiger Materialien zur direkten Abscheidung von Kohlendioxid aus der Luft; und Jeffrey Goldmeer, Senior Director of Know-how Technique bei GE Vernova, erläuterte die Integration der Kohlenstoffabscheidung in gasbetriebene Turbinensysteme.

Während einer Podiumsdiskussion zum Thema Elektrifizierung von Fahrzeugen gab Brian Storey, Vizepräsident für Energie und Materialien am Toyota Analysis Institute, einen Überblick über Toyotas Portfolio an Projekten zur Dekarbonisierung, darunter Festkörperbatterien, versatile Fertigungslinien und netzbildende Wechselrichter zur Unterstützung der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge.

Eine Sitzung zu MITEI-Seed-Fonds-Projekten enthüllte vielversprechende Frühphasenforschung in den eigenen Labors des MIT. Ein neues Verfahren zur Dekarbonisierung der Ethylenproduktion wurde von Yogesh Surendranath, Donner-Professor für Naturwissenschaften am MIT Division of Chemistry, vorgestellt. Der Assistenzprofessor für Materialwissenschaft und -technik, Aristide Gumyusenge, diskutierte auch die Entwicklung von Polymeren, die für eine neue Artwork von Natrium-Ionen-Batterie unerlässlich sind.

Die Einführung mutiger, neuer Technologien wie dieser aus akademischen Laboren in die reale Welt kann ohne umfassende Unterstützung und geschicktes Administration nicht gelingen. In einer Podiumsdiskussion über Wege zur Kommerzialisierung wurde die Arbeit von Iwnetim Abate vorgestellt, Chipman Profession Growth Professor und Assistenzprofessor am Division of Supplies Science and Engineering des MIT, der ein Unternehmen, Addis Vitality, gegründet hat, das auf einem neuartigen geothermischen Verfahren zur Gewinnung von sauberem Wasserstoff und Ammoniak aus eisenreichen Gesteinen unter der Oberfläche basiert. Zu seinen Geldgebern gehören ARPA-E und The Engine Ventures vom MIT.

Das Gremium hob auch das MIT Proto Ventures Program hervor, eine Initiative, die darauf abzielt, MIT-Ideen im Frühstadium aufzugreifen und sie als weltverändernde Begin-ups freizusetzen. „Nur 4,2 Prozent aller Patente, die weltweit tatsächlich beantragt werden, werden jemals kommerzialisiert, was wie eine schockierende Zahl erscheint“, sagte Andrew Inglis, ein Unternehmer, der mit Proto Ventures zusammenarbeitet, um geothermische Entdeckungen in Unternehmen umzusetzen. „Können wir das nicht besser machen? Lasst uns das besser machen!“

Geopolitische Gefahren

Während der gesamten Konferenz äußerten die Teilnehmer häufig ihre Besorgnis über die Auswirkungen des Wettbewerbs zwischen den Vereinigten Staaten und China. Kelly Sims Gallagher, Dekanin der Fletcher College an der Tufts College und Expertin für Chinas Energielandschaft, überbrachte in ihrer Grundsatzrede die ernüchternde Nachricht: „Die Wettbewerbsfähigkeit der USA bei kohlenstoffarmen Technologien ist in quick jeder Kategorie zurückgegangen“, sagte sie. „Die Chinesen gewinnen das Clear-Tech-Rennen.“

China hat einen Anteil von 51 Prozent an der weltweiten Herstellung von Windkraftanlagen und 75 Prozent an Solarmodulen. Es kontrolliert auch kohlenstoffarme Lieferketten, von denen ein Großteil der Welt abhängt. „China wird so dominant, dass sich niemand in irgendetwas einen komparativen Vorteil erarbeiten kann“, sagte Gallagher. „China ist einfach so groß und das Ausmaß ist so riesig, dass die Chinesen tatsächlich Märkte erobern und es potenziellen Konkurrenten sehr schwer machen können, einen Weg dorthin zu finden.“

Und für die Vereinigten Staaten sei das Downside „die Wippe der Energiepolitik“, sagt sie. „Angesichts der mangelnden Vorhersehbarkeit und Politik ist es für den Privatsektor unglaublich schwierig zu planen und zu operieren.“

Dennoch glaubt Gallagher, dass die Vereinigten Staaten immer noch eine Probability haben, zumindest wieder wettbewerbsfähig zu werden, indem sie eine stabile, überparteiliche Energiepolitik einführen und die inländischen Produktions- und Lieferketten wieder aufbauen. Bereitstellung konsistenter steuerlicher Anreize; globale Talente anziehen und halten; und Förderung der internationalen Zusammenarbeit.

Die Konferenz beleuchtete eine solche Zusammenarbeit: ein chinesisch-amerikanisches Joint Enterprise zur Herstellung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien für Nutzfahrzeuge in den Vereinigten Staaten. Das Unternehmen vereint Eve Vitality, ein chinesisches Unternehmen für Batterietechnologie und -herstellung; Daimler, ein globaler Nutzfahrzeughersteller; PACCAR Inc., ein in den USA ansässiger Lkw-Hersteller; und Accelera, das emissionsfreie Unternehmen von Cummins Inc. „Die Herstellung von Batterien in den USA macht die Lieferkette robuster und reduziert geopolitische Risiken“, sagte Mike Gerty von PACCAR.

Plata erkannte zwar die Hindernisse an, mit denen ihre Kollegen im Raum konfrontiert waren, schloss ihre Ausführungen als Podiumsmoderatorin jedoch mit einem gewissen Optimismus ab: „Ich hoffe, Sie alle verlassen diese Konferenz und blicken in Zukunft darauf zurück. Ich battle im Raum, als sie tatsächlich einige der Herausforderungen gelöst haben, die zwischen jetzt und der Zukunft liegen und die wir alle manifestieren möchten.“