Energiesystemanalyse-start

 

Die Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie auf Basis erneuerbarer Energien stellt die Grundlage zukünftiger Energiesysteme dar. Neben der Integration dieser oftmals dezentral angesiedelten Erzeugungsanlagen in vorhandene und weiter auszubauende Energiesysteme stellt die (Kurzzeit-)Speicherung einen wesentlichen Beitrag zur Stabilisierung und zum effizienten Betrieb derartiger Systeme dar. Zukünftig werden die bisher weitgehend getrennt versorgten Sektoren Strom, Wärme, Verkehr und Industrie energetisch enger verknüpft werden und zu großen Anteilen auf elektrischer Energie basieren. Neben der Kopplung der Verbrauchssektoren über den Energieträger Strom stellt insbesondere auch die direkte Nutzung überschüssiger Energien (z. B. Abwärmen) aus einem Prozess in einem anderen Prozess wichtige Beiträge zur Steigerung der Effizienz dar.
Zur Langzeitspeicherung von Energie stellt insbesondere die stoffliche Speicherung eine wesentliche Komponente dar. Aus erneuerbaren Energien mittels Elektrolyse und ggf. weiterer Synthesen erzeugte Energieträger (sogenannte Power-to-X Verfahren) können einerseits rückverstromt werden (regeneratives Speicherkraftwerk), andererseits stellen sie wichtige Ausgangsstoffe für Industrieprozesse wie beispielsweise die zuvor beschriebenen Hochtemperaturprozesse dar. Sie bilden damit die Grundlage zur Umstellung dieser Industrieprozesse auf die zukünftig dominierenden Energiequellen Sonne und Wind.
Neben der technischen Umsetzung dieser gekoppelten Energiesysteme in Form von Modellanlagen (Reallabor) wie dem „Energiepark Clausthal“, werden in der Abteilung Energiesystemintegration theoretische Betrachtungen in Form von Energieszenarien durchgeführt, um die Anforderungen zukünftiger Energiesysteme zu analysieren und Lösungen zur Integration von Erzeugungsanlagen und Speichersystemen zu erarbeiten. Zur Bewertung der Nachhaltigkeit sowie zum Vergleich verschiedener Ausgestaltungen derartiger Energiesysteme erfolgt eine Bilanzierung der resultierenden Treibhausgasemissionen (über den gesamten Lebensweg).
Dabei wird auf vorhandenen Erkenntnissen aufgebaut und in Synergie mit anderen Abteilungen des CUTEC Forschungszentrums und der TU Clausthal innovativ und fokussiert geforscht.
Die Abteilung konzentriert sich dabei im Schwerpunkt auf die anwendungsorientierten verfahrenstechnisch geprägten Fragestellungen. Ziel ist die Unterstützung der industriellen Umsetzung der Energiewende.

Kern-Forschungsthemen
Als Kern-Forschungsthemen werden Abteilung Energiesystemintegration (ESI) die folgenden Schwerpunkte prioritär bearbeitet, die sich aus einem theoretischen Teil auf Basis eines Energiesystemmodells und einem praktischen Teil zur Umsetzung dieses Modellsystems zusammensetzen:

(1) Entwicklung eines Energiesystemmodells:

  1. Analyse von Energiesystemen mit umfassender Integration erneuerbarer Energien und Sektorkopplung (Strom, Wärme, Verkehr, Industrie) insbesondere mittels stofflicher Nutzung und Speicherung von Energie
  2. Bewertung von Energiesystemen auf Basis von Treibhausgasemissionen sowie Ableitung von Strategien zur Erreichung der sektoralen Klimaschutzziele beispielsweise des Klimaschutzplans der Bunderegierung und Regionalisierung insbesondere auf Niedersachsen
  3. Überprüfung der Rolle der Biomasse (feste Biomasse, Biogas, Treibstoffe) im Gesamtsystem hinsichtlich Energieeffizienz und Treibhausgaswirkung

Aufbau bzw. Erweiterung eines Modellsystems mit stofflicher Energiespeicherung:

  1. Experimentelle Untersuchungen und Realisierung von innovativen Einzelkomponenten im Technikumsmaßstab (Energiepark) und in Zusammenarbeit mit Anwendern
  2. Ableitung regionaler Energiekonzepte und Analyse von Power-to-X- und Kraft-Wärme/Kälte-Kopplungskonzepten sowie Energieeffizienzmaßnahmen beispielsweise zur Anwendung in Industriebetrieben

Erhöhung der Anwendungsrelevanz und Internationalisierung:

  1. Entwicklung von Handlungsmustern insbesondere für die industrielle Anwendung (Einsatz erneuerbarer Energieträger, Substitutionseffekte und Einsatz von Elektrizität als Primärenergieträger) aus den theoretischen Überlegungen und Modellerkenntnissen zur Energiezukunft
  2. Erhöhung der Sektorkopplungseffekte (energetische Nachbarschaften) und Einsatz von Übergangstechnologien (z. B. Erneuerbare Energie in Fern- und Nahwärmenetzen, spezifischer Einsatz von KWK und KWKK)
  3. Erhöhung der nationalen und internationalen Sichtbarkeit durch den Ausbau bereits bestehender Kontakte und Planung weiterer Aktivitäten in Bezug auf Wissenschaft und Anwendung
Dr.-Ing. Werner Siemers

Dr.-Ing. Werner Siemers

Stellvertretender Abteilungsleiter

Telefon: +49 5323 933-240 
E-Mail: werner.siemers@cutec.de

M.Sc. Eglantine Kunle

M.Sc. Eglantine Kunle

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Technischer Mitarbeiter

Telefon: +49 5321 3816-8021
E-Mail: eglantine.kunle@cutec.de