Energieeffizienz und Erneuerbare Energien

Das Forschungsfeld Energieeffizienz und Erneuerbare Energien beschäftigt 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 FF beschäftigt sich daher sowohl mit energiemeteorologischen Fragestellungen als auch mit der Untersuchung von Energiekreisläufen (Erdgas, Wasserstoff, Wasser/Wärme, Strom), die von einem Haushalt bis zu überregionalen Netzen reichen können. Das TREE Hydrogen Lab dient der Untersuchung komplexer Power-to-H2-to-X-Kreisläufe.

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.

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. Eine Möglichkeit stellt Power-to-Gas (P2G) dar: Energie 4.0. Im TREE Hydrogen-Lab werden daher physikalische wie auch simulationsgestützte Experimente durchgeführt, um die Energieeffizienz von Metallhydridspeichern zu untersuchen. Auch wird der gesamte Kreislauf erforscht: Energieerzeugung über Solarzellen; Umwandlung in Wasserstoff; Erzeugung von Strom aus dem gespeicherten Wasserstoff. Während des gesamten Prozesses werden im Sinne von BigData & Energie 4.0 Sensordaten gesammelt. Damit lassen sich diese kleineren Experimente zukünftig auf gesamte Energienetze skalieren. Im Hydrogen-Lab ist eine komplette Abbildung des Wasserstoffkreislaufs möglich.

Hochschule Bonn-Rhein-Sieg

 

Laufende Forschungsprojekte

 

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Forschungsfeld Energie