Forschung zu Energie- und Wasserstoffsystemen
Forschungsschwerpunkte
Die Forschung der Professur Energiesysteme betrachtet das Spannungsfeld zwischen Energieversorgung, Infrastrukturplanung und den sich verändernden klimatischen Rahmenbedingungen und ist hierbei auf die Themenbereiche Energiebereitstellung, -verteilung, -speicherung und -nutzung fokussiert. Dies schließt unter anderem Fragestellungen zur Schaffung von dezentralen Energieversorgungssystemen sowie insbesondere der Sektorenkopplung ein. Weiterhin sind die Erhöhung der Energieeffizienz und die Integration erneuerbarer und nachhaltiger Energietechnologien in Gebäude und den urbanen Raum Bestandteil der Forschung der Professur. Die derzeitigen Arbeiten konzentrieren sich hierbei vor allem auf die Potenziale von Wasserstofftechnologien im zukünftigen Energieversorgungssystem. Dabei wird eine Integration über mehrere Infrastruktursektoren hinweg betrachtet. Dies umfasst unter anderem die nachhaltige Stromversorgung, die wasserstoffbasierte Mobilität, die Wärmeversorgung über Wasserstofftechnologien und die die Elektrolysesauerstoffnutzung in der kommunalen Abwasserbehandlung.
Forschungsthemen
Aus dem oben genannten Forschungsschwerpunkt leiten sich die folgenden Forschungsthemen ab:
- Infrastruktursysteme für die zukünftige Energieversorgung,
- sektorenübergreifende Integration von Energiesystemen,
- Wasserstoffsysteme in einem sich verändernden Energiemarkt,
- Technologieentwicklung im Bereich der Wasserstoffnutzung und der Wärmeversorgung,
- Integration von erneuerbaren Energien und Energiespeichersystemen in Gebäude und die Stadt,
- Wetterdaten für die Energiesystemmodellierung,
- Auswirkungen des Klimawandels auf den urbanen Raum und seine Infrastruktur,
- Energieeffizienz in Gebäuden und im urbanen Raum / Gebäudesanierung.
Neben den zentralen Forschungsthemen der Professur werden die folgenden weiteren Forschungsgebiete bearbeitet:
- strategische Fragestellungen der Energiepolitik mit besonderem Fokus auf Wasserstofftechnologien,
- Auswirkungen des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch.
Aktuelle Forschungsprojekte
Die Forschungsprojekte der Professur stehen im engen Zusammenhang mit den oben aufgeführten Forschungsthemen, wobei derzeit insbesondere Themen zu Wasserstoffinfrastruktursystemen bzw. zur Entwicklung von Anlagen und Komponenten für Wasserstoffanwendungen bearbeitet werden. Dies umfasst beispielsweise Systembetrachtungen zur Wasserstoffversorgung in der Mobilität, die Entwicklung von Anlagen zur Elektrolysesauerstoffnutzung in der erweiterten Abwasserreinigung sowie die Integration verschiedener nachhaltiger Wärmeversorgungsansätze mit Wasserstoff-BHKW in ein System zur nachhaltigen Wärmeversorgung von Gewerbebetrieben. Darüber hinaus befasst sich die Professur mit strategischen Fragestellungen zu dezentralen Wasserstoffinfrastruktursystemen. Weitere Informationen zu den Projekten finden sich auf den jeweiligen Projektseiten.
Abgeschlossene Forschungsprojekte
Bisher zum Abschluss gebrachte Forschungsprojekte befassten sich mit verschieden Fragestellungen rund um dezentrale Wasserstoffversorgungssysteme, so zum Beispiel mit Versuchsreihen zur Elektrolysesauerstoffnutzung in der biologischen Reinigungsstufe von Kläranlagen, der Entwicklung von Betriebsszenarien für kleinskalige Elektrolyseanlagen oder den Potentialen der Dampfreformierung an Biogasanlagen. Darüber hinaus wurde an der Entwicklung einer mit Wasserstoff betriebenen Hubschrauberdrohne mitgewirkt und sich über Vor-Ort-Messreihen mit den Potenzialen einer energetischen Optimierung des bhutanischen Gebäudebestands auseinandergesetzt. Weitere Informationen zu den Projekten finden sich auf den jeweiligen Projektseiten.
→ abgeschlossene Forschungsprojekte
Forschung im Rahmen von Promotionsvorhaben
Aktuelle Promotionsvorhaben an der Professur Energiesysteme stehen im Zusammenhang mit den derzeitigen Forschungsprojekten zu Wasserstoffinfrastruktursystemen. Bereits abgeschlossen wurde ein Promotionsvorhaben, in dem ein neues Modell zur Prognose des Energiebedarfs im Wohnungssektor eines Landes entwickelt wurde. Im Rahmen dieser Arbeit zur Energiemodellierung, die von Dr.-Ing. Aner Martinez Soto angefertigt wurde, wurde unter anderem die Übertragbarkeit und Genauigkeit von bestehenden Modellierungsansätzen untersucht, mit dem Ziel, ein verbessertes Prognosemodell zu entwickeln, das weltweit angewendet werden kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit, die im Mai 2017 abgeschlossen wurde, wurden auf nationalen und internationalen Konferenzen vorgestellt und in den Fachzeitschriften Energy and Buildings und Building Research & Information veröffentlicht.
→ Dissertation von Dr.-Ing. Aner Martinez Soto
Forschungsergebnisse
Die Ergebnisse der Forschungsarbeit werden regelmäßig in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht und auf Workshops und Konferenzen vorgestellt.
Zeitschriften, in denen bisher Forschungsergebnisse veröffentlicht wurden, sind:
- Renewable Energy
- Building and Environment
- Energy and Buildings
- Energy for Sustainable Development
- Building Services Engineering Research and Technology
- Solar Energy
- Building Research & Information
- Proceedings of ICE: Energy
- Future Cities and Environment