Energie

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Leitung: Dr.-Ing. Karsten Müller

Mitglieder der Arbeitsgruppe:

Alireza Derakhshan, M. Sc.

Tobias Kohler, M. Sc.

Dipl.-Ing. Christoph Krieger

Anatol Leinweber, M.Sc.

Dipl.-Ing. Jonas Obermeier


Ziel der Arbeitsgruppe Energie ist es, den Ausbau erneuerbarer Energiequellen durch entsprechende Forschung zu fördern. Der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe liegt dabei auf der Speicherung von Energie in verschiedenen Formen.

Wasserstoffspeicherung

Da erneuerbare Energiequellen vielfach nur eine unstete Bereitstellung von Energie bieten ist die Zwischenspeicherung von entscheidender Bedeutung. Energiespeicherung auf großen Skalen ist technisch nur basierend auf chemischen Speichern sinnvoll möglich. Die Arbeitsgruppe arbeitet daher an Methoden, um Energie in Form von Energietragenden Stoffen (ETS) zu speichern und zu transportieren.

Beispielabbildung einer Hausenergieversorgung auf Basis eines LOHC.Wasserstoff ist einer der interessantesten Stoffe, wenn es um die Speicherung von elektrischer Energie geht. Als problematisch stellt sich dabei aber die Lagerung dar. Aus diesem Grund wird daran gearbeitet Wasserstoff in Form flüssiger organischer Energieträger (LOHC) zu speichern. LOHCs können große Menge Wasserstoff aufnehmen, (auch unter Atmosphärendruck) binden und bei Bedarf wieder freisetzen. Schwerpunkte der diesbezüglichen Arbeiten der Gruppe sind die Stoffdaten der betreffenden Trägermaterialien, die Steigerung der Energieeffizienz durch Wärmeintegration, die Aufreinigung der auftretenden Stoffströme und die Kinetik der chemischen Reaktionen.

Stoffdaten von Energiestoffen

Bei der Entwicklung neuer Energiesysteme werden große Mengen an physico-chemischen Daten der beteiligten Stoffe benötigt. Um die Lücken bei den tabellierten Daten zu schließen und belastbare Auslegungen vornehmen zu können, werden diese Daten bestimmt. Im Fokus der Arbeitsgruppe steht dabei neben experimentellen Messungen als auch die Entwicklung prädiktiver Methoden.

Thermische Energiespeicherung

Sensible Speicher, dieComputertomographische Aufnahme eines Latentwärmespeichers thermische Energie durch eine Änderung der Temperatur eines Speichermediums speichern, sind sehr einfach und entsprechend weit verbreitet. Allerdings ist die Energiedichte in der Regel gering und die Temperatur kann nur auf einem deutlich niedrigeren Temperaturniveau zurückgewonnen werden als sie eingespeist wurde. Die Arbeitsgruppe untersucht deshalb die Speicherung von thermischer Energie durch chemische Reaktionen und Phasenwechsel. Für die thermochemische Speicherung werden mit Mitteln der Thermodynamik neue Reaktions- und Sorptionssysteme identifiziert.
Eine große Herausforderung bei Latentwärmespeichern (also Speichern, die auf einem Phasenwechsel basieren) ist der Wärmeübergang. Insbesondere die Bildung der festen Phase auf dem Wärmeübertrager kann den Wärmeübergang und damit die Leistung stark reduzieren. Zusätzlich kann es durch Volumenänderung beim Erstarren zu Hohlräumen kommen. Das sich bildende Dreiphasensystem wird mit computertomographischen Methoden zeitaufgelöst untersucht.

Dynamische Süßwasserbereitstellung

Durch eine Flexibilisierung von Verbrauchern können der Bedarf an Speicherkapazität und damit die Kosten gesenkt werden. Ein weltweit gesehen erheblicher Anteil des Energiebedarfs entfällt auf Wasseraufbereitung durch Umkehrosmose. Ziel der Arbeitsgruppe ist Systeme zu entwickeln, die einen flexiblen Betrieb von Umkehrosmosen erlauben. Die Süßwassertanks können so formal als günstige Energiespeicher fungieren.