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Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE)

Energie

Die Themen der Energieeffizienz und Erneuerbare Energien beschäftigen sich mit der Modellierung und Optimierung regenerativer Energiesysteme. Die wetterbedingten Schwankungen der regenerativen Energieerzeugung und die sektorspezifischen Anforderungen an die Form, Menge und Variabilität der zur Verfügung gestellten Energie erfordern ein besseres Verständnis der Dynamik sektorübergreifender Energienetze mit integrierten Speichern.

Das Forschungsfeld beschäftigt sich daher sowohl mit energiemeteorologischen Fragestellungen als auch mit der Untersuchung von Energiekreisläufen, die von einem Haushalt bis zu überregionalen Netzen reichen können.

Forschungsziele:
• Besseres Verständnis der Dynamik von mehrdimensionalen Energienetzen
• Optimierung des Daten- und Energiemanagements von Microgrids und dezentralen Power-to-Gas  Systemen
• Modellierung von gekoppelten Strom-und Gasnetzen mit dezentralen Speichern
• Entwicklung optimaler regionaler Sektorkopplungs- und speichermodelle

Im energiemeteorologischen Schwerpunkt werden Photovoltaik-Anlagen mit Messgeräten für Wetter- und Solarleistungsprognosen gekoppelt Auf diese Weise können Ertragsprognosen optimiert werden. Die Erzeugung von Photovoltaikstrom unterliegt wetterbedingten Schwankungen. Deren genaue Vorhersage ist eine große Herausforderung für den Betrieb der Stromnetze. Um Netzengpässe in Übertragungs- und Verteilungsnetzen zu verhindern, können Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber die Stromeinspeisung aus Photovoltaikanlagen reduzieren, der Anlagenbetreiber muss darüber allerdings spätestens am Vortag informiert werden. Dies ist nur mit entsprechenden Vorhersagen möglich.

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Eine weitere wesentliche Fragestellung bei der Umsetzung der Energiewende ist die Speicherung der elektrischen Energie, die aus erneuerbaren Energien gewonnen wurde, für solche Zeiten, in denen Wind und Sonnenlicht nicht ausreichend verfügbar sind. Die Speicherung von Strom aus erneuerbaren Quellen ist mittlerweile eine ernsthafte Hürde für einen weiteren, notwendigen Ausbau der Erzeugung und damit einhergehender sinnvoller Nutzung. Mithilfe der dezentralen Wasserstoffspeicherung sollen betriebsbereite Möglichkeiten zur Flexibilisierung entwickelt und aufgezeigt werden. Erzeuger erneuerbarer Energien wie z.B. Windräder oder Photovoltaikanlagen unterliegen saisonalen und wetterbedingten Schwankungen. Dies erfordert einen erheblichen Ausbau der Energiespeicherkapazitäten. Eine mögliche Lösung bietet die Speicherung in Form von Wasserstoff, insbesondere in Metallhydridspeichern.

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Im Projekt LEITNING wird ein Batterie-Wechselrichter erforscht, der es ermöglicht, ein modulares Wechselstrom-Netz sowie netzstützende Funktionen mit Hilfe von fortschrittlichen Schaltungstopologien auf Basis von innovativen SiC MOSFET Leistungsmodulen, magnetischen Bauteilen und Regelungsstrategien bereitzustellen.

Das Thema Effiziente Mobilität beschäftigt sich mit effizienten Transportalternativen, von der Entwicklung neuer Verfahren zur Strömungsmessung über Modelle für den Ausbau der Ladeinfrastruktur bis hin zur Akzeptanz von Elektrofahrrädern als Teil einer nachhaltigen Individualmobilität. Nicht allein der Antrieb ist ausschlaggebend für die Effizienz eines Fahrzeuges. Auch die Form und Bauweise sind entscheidend.

Laufende Forschungsprojekte

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FlexHyX - Flexibilitätsoptionen regenerativer Wasserstofferzeugung und –nutzung mittels dezentraler stationärer Metallhydridspeicher und der Integration in Gasnetze

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LEITNING - Leistungswandler für die robuste und zuverlässige Energieversorgung durch Integration "grüner" Generatoren

Hydrogen Storage

TRE³L - TREE-Energy Lab

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Satelliten- und Meteorologie-unterstützte Vorhersage der Energieerzeugung von PV-Anlagen auf Verteilnetzebene: Entwicklung, Validierung, Anwendung (MetPVNet)

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eTa - effiziente Transportalternativen

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EWave

Kontakt

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Tanja Clees

Ingenieurwissenschaften, insbesondere Ingenieurinformatik, Modellbildung und Simulation, Forschungsprofessur, Mitglied des TREE-Direktoriums

Forschungsfelder

Standort

Sankt Augustin

Raum

B 245

Adresse

Grantham-Allee 20

53757 Sankt Augustin

Standort

Sankt Augustin

Adresse

Schloss Birlinghoven

53754, Sankt Augustin

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Alexander Asteroth

Professor für Theoretische Grundlagen der Informatik, Geschäftsführender Direktor des Instituts TREE, Sprecher des Forschungsfelds Effiziente Mobilität

Forschungsfelder

Standort

Sankt Augustin

Raum

A 022.3

Adresse

Grantham-Allee 20

53757, Sankt Augustin

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Stefanie Meilinger

Professorin

Forschungsfelder

Standort

Sankt Augustin

Raum

G 037

Adresse

Grantham-Allee 20

53757 Sankt Augustin

Prof. Dr. Marco Jung (DE)

Marco Jung

Professur für Elektromobilität und elektrische Infrastruktur mit dem Schwerpunkt Leistungselektronik, Leiter der Abteilung Stromrichter und elektrische Antriebe Fraunhofer IEE, Mitglied Prüfungsausschuss Fachbereich EMT, Professorales Mitglied Promotionskolleg NRW, Leiter der Forschungsgruppe Leistungselektronik für erneuerbare Energien, Elektromobilität und zur Sektorenkopplung und des TREE-PowerLab

Forschungsfelder

Standort

Sankt Augustin

Raum

B213

Adresse

Grantham-Allee 20

53757 Sankt Augustin