Die Bereitstellung einer nachhaltigen, d.h. effizienten, ressourcenschonenden, umweltverträglichen und sicheren Energieversorgung stellt eine der maßgeblichen und aufgrund der globalen Entwicklungen in ihrer Bedeutung stetig zunehmenden gesellschaftlichen Aufgaben der Zukunft dar.

In JARA-ENERGY sind die derzeit fast 50 Mitglieder mittels komplementärer Nutzung ihrer Kompetenzen und Forschungsinfrastruktur auf dem Gebiet der Energieforschung tätig. Ziel ist es, Energietechnologien und -systemlösungen sowohl entlang und System- und Wertschöpfungsketten als auch in übergreifenden Querschnittsfragestellungen und von den Grundlagen bis zur fertigen Anwendung zu erforschen, zu optimieren oder neu zu entwickeln.

Die Arbeitsgebiete von JARA-ENERGY sind Aufgaben auf dem Gebiet der Energieforschung, in denen gemeinsame Forschungsinteressen vorhanden sind und in denen durch die Kooperation ein wissenschaftlicher, wirtschaftlicher und forschungsstruktureller Mehrwert erzeugt wird. Derzeit sind dies vor allem: Kraftwerkstechnik und neue Kraftwerkstechnologien; Elektrochemische Energietechniken; Wandlung, Transport und Speicherung der Energie; Mobilität; Erneuerbare Energien; Nukleare Energietechniken; Werkstoffe sowie Energiesystemanalyse und -wirtschaft.

Seit dem Beginn des Jetzeitalters war die Reduktion des Treibstoffverbrauchs immer ein zentrales Ziel des Flugzeugbaus. Ein Verkehrsflugzeug für Mittel- und Langstrecken verbringt heute etwa 98% seiner Betriebszeit im Reiseflug, bei dem Machzahlen von bis zu 0,85 erreicht werden. Der Treibstoffverbrauch eines Verkehrsflugzeugs kann also abgesehen von effizienteren Triebwerken in erster Linie durch eine weiter verbesserte Aerodynamik im transsonischen Reiseflug sowie den Einsatz neuer Materialien für eine weitere Reduktion des Strukturgewichts gesenkt werden. Die aerodynamische Leistungsfähigkeit eines Luftfahrzeugs wird allerdings grundlegend durch den Zustand der Grenzschicht bestimmt. Der Reibungswiderstand zukünftiger Verkehrsflugzeuge ließe sich daher noch einmal umfassend verringern, wenn es möglich wäre, turbulente Grenzschichten bei hohen Flug-Reynoldszahlen mit geringem Energieaufwand zu beeinflussen.

Ein vielversprechender Ansatz für die technische CO₂-Abtrennung bei Kraftwerken ist der Einsatz von Membranen. Beim Oxyfuel Prozess beispielsweise wird mit Mischionen leitenden Perowskiten die Sauerstoffkonzentration in der Verbrennungsluft erhöht. Die Untersuchung der Langzeitstabilität und der Degradationsmechanismen der Membranen spielt für den Anwendungsfall eine zentrale Rolle.

Das hier vorgestellte Projekt hat zum Ziel, ein grundlegendes Verständnis für die in Experimenten bereits beobachteten Phänomene zu erreichen und zu einer Modellvorstellung zu gelangen. Thermochemische- und thermomechanische Eigenschaften sollen hier mithilfe von ab initio Berechnungen bestimmt werden.

Für den Luftverkehr wird bis zum Jahr 2020 eine Verdoppelung der Passagierkilometer erwartet. Gleichzeitig wird angestrebt, die CO2-Emissionen um 50% und den Treibstoffverbrauch der Triebwerke um 20% zu senken. Dadurch ergibt sich ein großer Innovationsbedarf. In dem Projekt „Theoretische Grundlagenuntersuchungen für dynamische Flugtriebwerke„ sollen Grundlagen erforscht werden, um Flugtriebwerke und ihre Herstellung effizienter, wirtschaftlicher und umweltfreundlicher zu machen.