Energietechnologien und Energiesysteme

Lichtwiese

Energietechnologien und Energiesysteme

Das Energiesystem ist ein Schlüsselbereich für industrialisierte Gesellschaften. Gleichzeitig gehen wesentliche globale Umweltprobleme, insbesondere der Klimawandel, maßgeblich auf die Nachfrage von Industrie und Konsumenten nach Energie zurück. Der Umbau (Transition) des Energiesystems hin zu erneuerbaren Energien gilt daher als eine der großen Herausforderungen unserer Gesellschaft. Dazu gehört die Entwicklung neuer effizienter Technologien auf Basis erneuerbarer Energien, aber auch das optimierte Zusammenspiel von Energieangebot und Nachfrage sowie unterschiedlicher Konversions-, Leitungs- und Speichertechnologien. Zur Entwicklung von Konzepten für zukünftige Energiesysteme werden deshalb Szenariountersuchungen sowie vergleichende Analysen für Energietechnologien, aber auch sektor- und regionalbezogene Konzepte benötigt. Ziel ist es, Aspekte der Nachhaltigkeit aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten, um ganzheitliche Optimierungspotenziale aufzuzeigen. Die Forschungsarbeiten des Fachgebiets SuR zum Thema Energie sind auch eingebunden in die Graduiertenschule Energy Science and Engineering der TU Darmstadt.

Aktuelle Forschungsarbeiten:

  • Energie und Wasser
    Die Themen Energie und Wasser sind in vielfältiger Weise miteinander verknüpft. Das Fachgebiet SuR beschäftigt sich hier zum einen mit der Thematik der Kleinwasserkraftwerke (Klein-WKA). Für eine umfassende Untersuchung der Nachhaltigkeit dieser Energietechnologie werden mit Hilfe des Life Cycle Assessment sowohl generische Technologien vergleichend bewertet als auch ein standortbezogenes Life Cycle Assessment durchgeführt und ergänzt durch Kostenbetrachtungen. Diese Erkenntnisse gehen ein in Kooperationen mit gesellschaftswissenschaftlicher Forschung zur ganzheitlichen Bewertung von ökologischen, ökonomischen und sozialen Aspekten in Form eines Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA). – Als zweite Thematik werden Möglichkeiten der energetischen Optimierung der Abwasserbehandlung untersucht. Als Beitrag zu einem Forschungsvorhaben der Abwassertechnik mit Partnern aus der Praxis werden unterschiedliche Möglichkeiten der Energieerzeugung und der Wechselwirkung mit dem externen Energiesystem mit Hilfe einer modularen LCA analysiert.

  • Energiespeicherung
    Aufgrund der schwankenden Energieerzeugung aus regenerativen Energiequellen werden zukünftige Energieerzeugungskonzepte auf die Anwendung von Speichermedien angewiesen sein. Aktuell entsteht eine Vielzahl neuer Speichertechnologien und bekannte werden weiterentwickelt, doch nicht eine Technologie alleine wird alle Ansprüche zukünftiger Energieerzeugungskonzepte erfüllen können. Das Fachgebiet SuR analysiert unterschiedliche existierende und in der Entwicklung befindliche Speichertechnologien im Hinblick auf benötigte Ressourcen und Herstellungsenergie. Basierend hierauf werden Szenarien für unterschiedliche Einsatzfälle der Energiespeicherung in zukünftigen Energiesystemen analysiert. Zur Untersuchung von Substitutionseffekten steht dem Fachgebiet SuR ein Merit-Order-Modell zur Verfügung, mit dem detaillierte Analysen der Einsparung von Treibhausgasen unterstützt werden können.