Seminare am Lehrstuhl für Energiesysteme
Im Rahmen der Seminare stellen Studenten oder Wissenschaftler den aktuellen Stand der Forschung am Lehrstuhl für Energiesysteme vor.
Die Vortragenden halten Ihre Seminarvorträge wieder in Präsenz am Lehrstuhl im Raum 3707, allerdings werden nach wie vor die Vorträge auch via ZOOM übertragen!
Den ZOOM-Link erhalten Sie mit der Einladung!
Montagsseminar, 14. Oktober 2024 um 12:30 Uhr
Cand.-Ing. Eisenberger, Julian: "Entwicklung eines innovativen ORC-Systems zur Nutzung von Niedertemperatur-Abwärme auf Schiffen"
Cand.-Ing. Guazzi, Sara: "Techno-economic Assessment of a Reversible Organic Rankine Cycle/High-Temperature Heat Pump System for Geothermal Applications"
Montagsseminar, 21. Oktober 2024 um 12:30 Uhr
Cand.-Ing. Kramer, Noah: "Reaktionstechnische Charakterisierung von thermischen Speichermaterialien mit einem fest/fest-Phasenübergang"
Aktuelles
Einladung zum Seminar „Wasserstoff-Technologien für ein nachhaltiges Energiesystem“
Wir laden alle Studierenden herzlich zu unserem Seminar „Wasserstoff-Technologien für ein nachhaltiges Energiesystem“ ein. Die Veranstaltung bietet die Möglichkeit, praxisnah an innovativen Lösungsansätzen für eine nachhaltige Energiezukunft zu arbeiten und Wissen in einem hochaktuellen Bereich zu vertiefen.
Im Seminar erwarten Sie folgende Schwerpunkte und Aktivitäten:
- Entwicklung eigener Konzepte: Entwickeln Sie eigenständig innovative Ideen für die Anwendung von Wasserstoff in nachhaltigen Energiesystemen.
- Kritische Reflexion im Team: In Kleingruppen werden die entwickelten Konzepte vorgestellt, analysiert und kritisch hinterfragt – ein spannender Austausch zur Verbesserung und Weiterentwicklung der Ideen.
- Präsentationstraining und Abschlusspräsentation: Ein professionelles Präsentationstraining bereitet Sie darauf vor, Ihr Konzept im Rahmen der Abschlusspräsentation vor einer Jury aus Industrie und Wissenschaft überzeugend zu präsentieren.
- Praxisnahes wissenschaftliches Arbeiten: In einem Peer-Review-Verfahren erhalten Sie die Möglichkeit, wissenschaftliches Arbeiten hautnah zu erleben und durch das Feedback Ihrer Mitstudierenden Ihr Konzept zu schärfen.
Nutzen Sie diese Chance, um neue Fähigkeiten zu erlangen, Erfahrungen im wissenschaftlichen Arbeiten zu sammeln und Ihr Netzwerk im Bereich nachhaltiger Energietechnologien auszubauen.
Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme!
Gemeinsame Vortragsreihe Lehrstuhl für Energiesysteme und VDI-AK Energietechnik
Im WS 2024/25 findet wieder eine gemeinsame Vortragsreihe des Lehrstuhls für Energiesysteme zusammen mit dem VDI AK Energietechnik statt. Die Vortragsthemen sind dem angehängten Programm zu entnehmen. Dieses Jahr finden die Vorträge digital als Webinar statt und starten jeweils um 17:00 Uhr.
Mehr Infos zum VD Arbeitskreis Energeitechnik hier.
Neue Veröfentlichung: Benchmark of Mixed-Integer Linear Programming Formulations for District Heating Network Design
Unsere letzte Veröffentlichung „Benchmark of Mixed-Integer Linear Programming Formulations for District Heating Network Design“ untersucht, wie schnell verschiedene Optimierungsframeworks Topologie- und Investitionsentscheidungen in großen Fernwärmenetzen treffen können. Diese sind entscheidend, um die hohen initialen Investitionskosten von Fernwärmenetzen zu reduzieren.
In der Veröffentlichung werden vier gemischt-ganzzahlige lineare Optimierungsframeworks verglichen – Résimont, DHmin, DHNx und unser neu entwickeltes Framework topotherm. Der Vergleich wurde zum einem mit synthetischen Benchmarks als auch an realen städtischen Gebieten mit bis zu 9.587 möglichen Kanten durchgeführt. Einige wichtige Erkenntnisse sind:
- Topotherm zeigte die besten Skalierungseigenschaften bei Spitzenlastoptimierungen.
- Weniger ganzzahlige Variablen führen nicht immer zu kürzeren Lösungszeiten.
- Redundante binäre Variablen, welche Symmetrien in die Nebenbedingungen einfügen, können die Optimierung verlangsamen.
Die Veröffentlichung (open-access) ist verfügbar unter:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544224026598
topotherm (open-source) ist verfügbar unter:
https://github.com/jylambert/topotherm
Kontakt: Jerry Lambert, Amedeo Ceruti, Benedikt Schweiger
Munich Hydrogen Symposiums (MH2S) 2024
Auch in diesem Jahr findet wieder das Münchner Wasserstoffsymposium (MH2S), organisiert vom Lehrstuhl für Energiesysteme, statt. Seien Sie Teil des MH2S 2024, wo sich Branchenführer, Forscher und Enthusiasten treffen werden, um die Zukunft der Nachhaltigkeit von Wasserstoff zu erforschen und zu gestalten. Der Schwerpunkt des diesjährigen Symposiums liegt auf den Technologien, welche Wasserstoff für die Umgestaltung der chemischen Industrie bereitstellen. Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann melden Sie sich jetzt als Teilnehmer an: Registration Link. Sie haben die Einreichungsfrist für Abstracts verpasst, dann kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail.
Datum: 21.-24. Oktober 2024
Location: Science Congress Center Munich, TUM Research Campus Garching
Event website: Website Link
Agenda: Detailed Agenda Link
Kontakt: h2symposium.les@ed.tum.de
Neue Veröffentlichung: A two-phase nonlinear optimization method for routing and sizing district heating systems
In unserer neuen Open-Access-Veröffentlichung (verfügbar unter https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131843) stellen wir eine Methode vor, um die optimale Topologie, Rohrdimensionierung und Betriebsparameter für Fernwärmenetze zu ermitteln. Die zweiphasige Methode kombiniert gemischt-ganzzahlige lineare Programmierung (MILP) und nichtlineare Optimierung für effiziente Netzwerktopologien:
Phase 1: Mit MILP wird das System mit kontinuierlichen Durchmessern optimiert und dabei nichtlineare Druck- und Temperaturabhängigkeiten linearisiert.
Phase 2: Die resultierende Topologie und die Durchmesser werden mit einer nichtlinearen sequenziellen quadratischen Programmierung verfeinert, wobei nichtdiskrete Duchmesser penalisiert werden, um diese möglichst gut zu diskretisieren.
Als Beispielquartier wird ein Fernwärmenetz für eine Kleinstadt mit 400 Wärmesenken in nur 251,68 Sekunden optimiert.
Kontak: Jerry Lambert, Benedikt Schweiger
Zwei neue Veröffentlichungen zur Biomasseverbrennung in "Fuel"
In unseren beiden jüngsten Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Biomasseverbrennung untersuchen wir die Freisetzung von depositionsbildenden Stoffen aus verschiedenen Biomassen und den Einfluss von Additiven. Die experimentellen Daten werden dann auf verschiedene Biomasseverbrennungsanlagen übertragen. Die Daten helfen bei der Brennstoffauswahl und bei der Bewertung des Einsatzes von Additiven. Darüber hinaus zeigen sich interessante Potenziale in Rostfeuerungsanlagen.
https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132471
https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131800
Kontakt: Hendrik Mörtenkötter, Sebastian Fendt
Neuer Beitrag in der LES Schriftenreihe "Energiesystem im Wandel" zur techno-ökonomischen Bewertung von PtX und BtX Prozessen
Der Lehrstuhl für Energiesysteme veröffentlicht im Rahmen der Schriftenreihe "Energiesystem im Wandel", verschiedene Untersuchungen zu aktuellen und zukünftigen Herausforderungen im Rahmen der Energiewende. Diese Untersuchungen sollen einen wissenschaftlichen Beitrag zur Diskussion bezüglich der Herausforderungen im Rahmen der Energiewende leisten.
Die nun veröffentlichte Methode zur techno-ökonomischen Analyse (TUM CESTEA-Methode), ermöglicht die reproduzierbare wirtschaftliche Analyse von Power-to-X (PtX), Biomass-to-X (BtX) und Power-and-Biomass-to-X (PBtX) Prozessen. Basierend auf bestehenden Methoden können die entstehenden Kosten für solche Prozesse abgeschätzt und Prozessoptionen verglichen werden. Das Hauptziel besteht darin, einen klaren und systematischen Ansatz für die Kostenabschätzung zu entwickeln, um die Qualität und Vergleichbarkeit von PtX-, BtX- und PBtX-TEA-Studien zu gewährleisten.
Kontakt : Marcel Dossow, Sebastian Fendt
Neue Veröffentlichung: Nachhaltige Chemikalien und Kraftstoffen für die grüne Transformation- Elektrifizierung der stofflichen Biomassenutzung
Um Sektoren und Industrien wie den Schwerlastverkehr, den Luftverkehr und die chemische Industrie zu defossilisieren, braucht es auch in Zukunft grüne alternativen zu heutigem Erdöl und-gas basierten Produkten. Der Lehrstuhl für Energiesysteme (LES) setzt dabei auf biomassebasierte Chemikalien und Kraftstoffe, da diese einen direkten Ersatz für fossile Ressourcen darstellen und für die Reduktion der anthropogenen Treibhausgasemissionen unabdingbar sind. Der LES schlägt mit seinem aktuellen Review Paper zur Elektrifizierung von Biomass-to-X-Prozessen (BtX) eine vielversprechende Richtung vor.
Im Mittelpunkt der vorgestellten Herstellungsverfahren steht die Biomasse-Vergasung - ein bewährter Prozesspfad, der als Biomass-to-X (BtX) bekannt ist, und deren Anwendungsbereich in der katalytischen Synthese zur Herstellung von grünen Chemikalien und Kraftstoffen liegt. Da Biomasse eine endliche Ressource ist, muss die Produktausbeute für eine effiziente Nutzung maximiert werden. Die Elektrifizierung ist ein vielversprechender Weg, der einige Vorzüge gegenüber den herkömmlichen BtX- und strombasierten Verfahren (Power-to-X, PtX) bietet. Elektrifizierungsoptionen werden hierbei in direkte und indirekte Verfahren unterteilt. Während bei indirekten Verfahren Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse dem Prozess zugeführt wird (Power-and-Biomass-to-X, PBtX), wird bei der direkten Elektrifizierung (eBtX) Elektrizität in bestimmte Prozessschritte integriert und bietet durch die Umwandlung von Elektrizität in verschiedene Energieformen wie Wärme, elektrochemische Energie oder Plasma eine hohe Effizienz.
In der LES-Analyse werden verschiedene Elektrifizierungsoption mit Blick auf ihre Prozessausbeute und -reife, der technologischen Machbarkeit, sowie hinsichtlich Anlagenstandort, Platzbedarf und dynamischen Betrieb untersucht. Insbesondere die Wasserstoffzugabe zu PBtX-Prozessen steht im Mittelpunkt des Interesses, da sie eine deutlich verbesserte Kohlenstoffeffizienz und Produktausbeute aufweist. Die Technologie hat einen hohen technologischen Reifegrad und die System- und Prozessvorteile werden durch umfangreiche Simulationsarbeiten in der Literatur belegt. Es wird jedoch auf eine Forschungslücke bei der Direktelektrifizierung (eBtX) hingewiesen, bei der noch ein geringerer technologischer Reifegrad besteht und umfassende Studien sowohl auf Anlagen- als auch auf Systemebene noch ausstehen.
DOI: 10.1039/D3EE02876C (Review Article)
Kontakt: Marcel Dossow, Sebastian Fendt
New Publication: Entrained Flow Gasification-based Biomass-to-X Processes: A Techno-Economic Assessment
A recent study, sheds light on the significant role biomass can play in the transition to sustainable energy. The research delves into various biomass-to-x pathways, comparing six key products derived from entrained flow gasification. Methanol emerges as a promising option with low costs, while hydrogen-based products require a comprehensive evaluation, especially in the context of CO2 abatement costs. This study underscores the importance of strategic planning for a sustainable and economically viable shift towards biomass-derived synthetic fuels. Link to the paper
Gemeinsame Anstrengungen in Brasilien - REDFINE H2E Roadshow und UFRJ-LES BayIntAn Workshop schmieden zukünftige Zusammenarbeit für Innovationen
Deutsch-brasilianische Innovationskooperation in der grünen Energie- und Wasserstoffforschung
11. – 21. September 2023
Auf dem Weg hin zu nachhaltiger Energieinnovation veranstaltete der TUM-Lehrstuhl für Energiesysteme kürzlich eine Roadshow im Rahmen des Internationalen Zukunftslabors REDEFINE H2E im Süden Brasiliens. Die Roadshow diente deutschen und brasilianischen Forschern als Plattform, um Möglichkeiten der Zusammenarbeit auszuloten, insbesondere in den Bereichen Power-to-X, Wasserstofferzeugung und nachhaltige Flugkraftstoffe (SAF) aus Biomasse.
Die Initiative steht im Einklang mit den strategischen Zielen des REDFINE H2E-Projekts, bei der dem TUM-Lehrstuhl für Energiesysteme Partnerschaften mit prominenten Institutionen im Energiesektor geschlossen hat. Während der Roadshow vom 11. bis 15. September 2023 besuchte das TUM-Team wichtige brasilianische Partner, darunter das Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), die Universität von Campinas (UNICAMP, ebenfalls im REDEFINE Strateg ic Advisory Board vertreten), das Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) und die Bundesuniversität von Rio de Janeiro (UFRJ).
Die gemeinsamen Anstrengungen deutscher und brasilianischer Forscher in Verbindung mit dem REDEFINE H2E International Future Laboratory umfassen verschiedene Forschungsbereiche entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette. Dazu gehören die elektrisch unterstützte Vergasung (e-gas), reversible Festoxidzellen (rSOC), die biokatalytische Synthese (Biocat) sowie die sorgfältige Betrachtung und Modellierung auf Systemebene (SLAM) zur Optimierung der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette.
Die Roadshow wurde durch einen gemeinsamen Workshop mit der UFRJ im Rahmen des BayIntAn-Projekts ergänzt. Dieser Workshop, der vom 18. bis 21. September 2023 am Institut Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) der UFRJ stattfand, stand ganz im Zeichen der Zusammenarbeit zwischen deutschen und brasilianischen Experten. Ziel dieser interdisziplinären Zusammenarbeit war es, innovative Lösungen für eine nachhaltige Zukunft zu entwickeln, indem der Wissensaustausch zwischen Wissenschaftlern aus den Bereichen Wasserstoff, erneuerbare Energien und chemische Verfahrenstechnik gefördert wurde.
Unter anderem nahmen Partner des Instituts für Energieplanung (PPE) an dem 4 tägigen Workshop teil. Die Gruppe ist auf Lebenszyklusanalysen (LCA) und die Entwicklung von Geschäftsfällen spezialisiert. Das Laboratory of Nano and Microfluidics and Microsystems stellte ihr bahnbrechendes Projekt "enerGente" am Fachbereich Maschinenbau vor, das solarthermisch betriebene Entsalzung mit integrierter Wasserstofferzeugung kombiniert. Dieses Projekt steht im Einklang mit dem Schwerpunkt auf nachhaltigen Technologien und alternativen Energielösungen und war daher ein zentraler Bestandteil der Diskussionen. Der Workshop fand auch im Fachbereich Chemieingenieurwesen statt, wo Experten für numerische Strömungsmechanik (CFD), angewandte Thermodynamik und Themen wie Wasserstoffderivate, C1-Folgechemie, Katalysatortests und Biomassepyrolyse aufschlussreiche Diskussionen führten.
Die Zusammenarbeit zeigt das Engagement für die Gestaltung der Zukunft nachhaltiger Energielösungen und das große Interesse an der Förderung enger Partnerschaften auf diesem Gebiet. Der TUM-Lehrstuhl für Energiesysteme bedankt sich bei allen Partnern und Förderern, die zum Erfolg dieser Initiativen beigetragen haben.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMWF) fördert das Projekt REDEFINE H2E unter dem Förderkennzeichen 01DD21005.
Der Workshop zwischen TUM-LES und COPPE-UFRJ wurde durch die Bayerische Forschungsallianz unter dem Förderkennzeichen BayIntAn_TUM_2023_116 im Rahme des Bayerischen Hochschulförderprogramms zur Anbahnung und Vertiefung internationaler Forschungskooperationen gefördert.
Munich Hydrogen Symposiums (MH2S) 2023 im Oktober 2023
Empowering the future: Dies ist das Motto des Munich Hydrogen Symposiums (MH2S) 2023 im Oktober 2023. Dabei werden mehr als 30 international renommierte ExpertInnen Einblick in ihre aktuelle Forschung mit Fokus auf die vielversprechendsten Wasserstoff-Technologien geben.
Datum: Mittwoch, 4. Oktober bis Freitag, 6. Oktober
Ort: Institute for Advanced Study, Lichtenbergstr. 2a, 85748 Garching, TUM Campus Garching
Agenda: https://redefine-h2e.de/wp-content/uploads/2023/09/MH2S_2023_Agenda.pdf
Aufgrund der großen Nachfrage wird es die Möglichkeit geben die eigenen aktuellen Forschungsergebnisse im Bereich Wasserstoff bei einer exklusiven Postersession einem Publikum von ExpertInnen vorzustellen. Neben dem Teilen von vielversprechenden Ergebnissen und Innovationen besteht die Möglichkeit zum wertvollen Austausch und Vernetzen mit SpezialistInnen und damit die Möglichkeit eine nachhaltige Zukunft basierend auf Wasserstoff mitzugestalten.
Zur Teilnahmen an der Postersession des MH2S 2023 können der Titel und ein kurzer Abstract (maximal 200 Wörter) bis zum 20.09.2023 an h2symposium.les@ed.tum.de gesendet werden.
Bitte Teilen Sie dieses Event mit KollegInnen, welche ebenfalls mittels Wasserstoff für eine Nachhaltig Zukunft sorgen wollen.
Neue Veröffentlichung des LES: Evaluation of sector-coupled energy systems using different foresight horizons
Im Zuge der Energiewende werden die Ergebnisse von Energiesystemmodellen vermehrt in Politik, Industrie und Wissenschaft eingesetzt. Gleichzeitig steigt die Komplexität der Modelle durch vermehrte Sektorenkopplung immer weiter an. Hierbei gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Reduzierung der Rechenzeit, wie z.B. rollierende Horizonte oder inkrementelle Optimierungen mit reduzierter Voraussicht. Ziel dieser Veröffentlichung ist es, verschiedene Modellvoraussichten anhand einer Energiesystemoptimierung zu bewerten. Unter anderem zeigt der Vergleich von CO2-Limits und CO2-Bepreisung zeigt, dass erstere unabhängiger von der Modellvoraussicht sind. Des Weiteren ist die Wahl der Modellvoraussicht der Optimierung entscheidend für den jeweiligen Anwendungsfall. Für die Simulation unvorhergesehener Ereignisse sollte die Voraussicht eher klein sein, während für die Simulation langfristiger Konsequenzen der Horizont eher lang sein sollte.
Artikel verfügbar unter: https://authors.elsevier.com/c/1hTY14s9Hw9sKb
DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113562
Kontakt: Jerry Lambert
Wasserstoff-Forschungsprojekt im bayerischen Chemiedreieck gestartet
Über 50 Mio. Euro für klimaneutrale Transformation der Chemieindustrie
Im bayerischen Chemiedreieck wird künftig an der klimaneutralen Transformation der gesamten chemischen Industrie in Deutschland geforscht. Dabei geht es vor allem um die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger und Ausgangsstoff für wichtige Grundchemikalien. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das „Verbundvorhaben H2-Reallabor Burghausen“ mit rund 39 Mio. Euro. Weitere 12 Mio. kommen von der Industrie. Die wissenschaftliche Leitung liegt bei der Technischen Universität München (TUM).
Mehr Infos hier.
Nachhaltiger Flugkraftstoff aus Biomasse durch Vergasung und Fischer-Tropsch-Synthese – neues Buchkapitel jetzt verfügbar
Das weltweite Wachstum des Luftverkehrs wird sich in den nächsten Jahrzehnten fortsetzen, und die vielversprechendste Strategie zur Verringerung der Treibhausgasemissionen im Luftverkehr ist die Verwendung von nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF).
Das so genannte Biomass-to-Liquid-Verfahren (BtL) gilt als der vielversprechendste von mehreren Prozesspfaden zur Herstellung von SAF. Bei diesem Verfahren wird Synthesegas durch Fischer-Tropsch-Synthese (FTS) in langkettige Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Mittels FTS hergestelltes SAF gilt als Drop-in-Kraftstoff, was bedeutet, dass bestehende Flugzeuge ohne technische Änderungen mit SAF betrieben werden können. Zudem weist die Verwendung nachhaltiger Biomasserückstände ein hohes Potenzial zur Emissionsreduzierung im Luftverkehr auf.
In dem neu erschienenen Buchkapitel "Sustainable Aviation Fuel from Biomass via Gasification and Fischer–Tropsch Synthesis" aus "Chemicals and Fuels from Biomass via Fischer–Tropsch Synthesis: A Route to Sustainability" wird der spezifische BtL-FT-Weg zur Herstellung von SAF beschrieben. Dieser besteht aus der Torrefizierung von lignozellulosehaltigen Biomasserestsoffen, der Sauerstoff-betriebenen Flugstromvergasung, der Gasaufbereitung und der FTS und liefert flüssige Kohlenwasserstoffkraftstoffe mit einer hohen Selektivität für SAF zur weiteren Veredelung. Die Modellierung verschiedener Pfadkonfigurationen - einschließlich der Integration von Material und Wärme sowie der Variation von Prozessparametern - zeigt das Potenzial des BtL-FT-Pfads, SAF sowohl kurz- als auch mittelfristig effizient zu produzieren.
Neue Veröffentlichung des LES untersucht die Herstellung von nachhaltigem Methanol mit Hilfe von Membranreaktoren
In einer neuen Veröffentlichung im Journal „Advanced Sustainable Systems“ mit dem Titel „Performance Requirements of Membrane Reactors for the Application in Renewable Methanol Synthesis: A Techno-Economic Assessment“ betrachten die Autoren die Herstellung von erneuerbarem Methanol mit Hilfe von Membranreaktoren. Zu diesem Zweck wurde ein 1-D Python Modell des Membranreaktors mit der Prozesssimulationssoftware Aspen Plus gekoppelt und Parameterstudien durchgeführt. Anschließend wurden die Ergebnisse in einer techno-ökonomischen Bewertung genutzt. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Membranreaktoren zwar Kosten reduzieren können bei der Methanol Synthese, jedoch muss für diesen Zweck die Wasserstoffpermeanz gering gehalten und eine hohe Wasserpermeanz erreicht werden. Außerdem muss die Membran bei Lebensdauern von etwa 2 Jahren unter 1000€ pro m² kosten.
Artikel verfügbar unter (open access): https://doi.org/10.1002/adsu.202200254
Kontakt: Vincent Dieterich
Gemeinsame Vortragsreihe Lehrstuhl für Energiesysteme und VDI-AK Energietechnik
Im WS 2022/23 findet wieder eine gemeinsame Vortragsreihe des Lehrstuhls für Energiesysteme zusammen mit dem VDI AK Energietechnik statt. Die Vortragsthemen sind dem angehängten Programm zu entnehmen. Dieses Jahr finden die Vorträge digital als Webinar statt und starten jeweils um 17:00 Uhr.
Kampf der Studien – Ein Update
Metaanalyse von Energiesystemstudien zur Transformation des deutschen Energiesystems
Im Rahmen einer Metastudie untersuchte der Lehrstuhl für Energiesysteme 54 Systemstudien mit Fokus auf dem Deutschen Stromsektor. Die Analyse der über 190 Szenarien legt dabei den Schwerpunkt auf die Themen:
- Auswertung der Rahmenbedingungen
- Herausarbeiten allgemeiner Trends in aktuellen Systemstudien
- Vergleich älterer und aktueller Studien hinsichtlich Randbedingungen und Ergebnissen
- Analyse der Szenariendefinitionen und Einfluss wechselnder Randbedingungen
Geprägt durch eine stark zunehmende Elektrifizierung und vermehrter Anwendung von Power-to-X in allen Sektoren, wird nahezu Szenario-unabhängig ein enormer Zubau an Erneuerbaren Energien gefordert. Gerade mit Blick auf die Flexibilität in den kommenden Jahren, wird konventioneller Kraftwerkstechnik weiterhin ein großer Beitrag zugeschrieben. Insbesondere bei den Annahmen der Randbedingungen werden Themen wie die gesellschaftliche Akzeptanz und das Ambitionsniveau gleichbedeutend mit dem Erreichen von Klimazielen.
PDF der Metastudie: Kampf der Studien – Ein Update
DOI: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.26608.12803
Kontakt: Andreas Hanel
GOLD Projekt: TUM Horizon 2020 Delegation besucht kanadische Partner und technisches Meeting in Frankreich
Im Rahmen des EU Horizon 2020 Projekts GOLD zur Phytosanierung kontaminierter Böden und nachhaltigen Biofuel Herstellung (https://www.gold-h2020.eu/the-project) haben Partner des Lehrstuhls für Energiesysteme der TU München (https://www.epe.ed.tum.de/en/es/research/projects/gold) die kanadischen Projektpartner der Université de Sherbrooke in Quebec (https://www.usherbrooke.ca/genie-chimique-biotech/departement/professeurs/nicolas-abatzoglou, https://www.usherbrooke.ca/genie-chimique-biotech/departement/professeurs/ines-esma-achouri) besucht. Neben dem projektspezifischen Austausch zu Forschungsfragen der Treibstoffherstellung aus kontaminierten Biomassen, stand vor allem der inhaltliche Austausch zu zukünftigen Forschungsthemen und die Intensivierung der internationalen Zusammenarbeit, vor allem zwischen Europa und Kanada, im Mittelpunkt des Treffens.
Neben den Lageberichten der einzelne GOLD Partner zur Optimierung von ausgewählten Hochertrags-Nutzpflanzen zur Phytosanierung und den Umwandlungsprozessen zu sauberen Biokraftstoffen mit geringen ILUC-Risiken, waren auch die anstehenden Aktivitäten zur optimierten Wertschöpfungskette zur Überbrückung der Lücke zwischen Phytosanierung und Biokraftstoffen Thema des Treffens.
Höhepunkt des Treffens war die Besichtigung des ehemaligen Gießerei-Standortes von MetalEurope Nord in Pas-de-Calais, das nach seiner Schließung einen der am stärksten verschmutzten Standorte in Europa hinterlassen hatte. Als einer von fünf Standorten in der EU und sieben weltweit (https://www.gold-h2020.eu/pilot-sites), wird dort im Rahmen des GOLD Projekts der Einsatz von Energiepflanzen zur Phytosanierung dieser kontaminierten Böden untersucht.
Vorlesung Wasserstoff-Technologien für ein nachhaltiges Energiesystem jetzt Semesterbegleitend im Sommersemester
Wasserstoff ist derzeit in aller Munde und wird – aktueller denn je - als wesentlicher Baustein für die Energiewende diskutiert.
Das Wasserstoff für den Betrieb von Brennstoffzellen genutzt werden kann, wissen die allermeisten. Aber was muss man noch über Wasserstoff, seine Erzeugung und Nutzung wissen?
Die Vorlesung „Wasserstoff-Technologien für ein nachhaltiges Energiesystem“ richtet sich an alle interessierten Studierenden und findet anders als im vorangegangenen Semester nun im SoSe 2022 semesterbegleitend und vor Ort statt.
Die Anmeldung ist nun möglich!
Termine und weitere Infos hier
Neue Vorlesung: Prozesstechnik thermischer Abfallbehandlungsanlagen
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Kopplungsbetrieb von Flugstromvergaser und Gasmotor
Im Rahmen des Projektvorhabens PyroGas konnte eine erfolgreiche Kopplung von Flugstromvergaser und Gasmotor demonstriert werden.
Der Flugstromvergasungsreaktor BOOSTER des LES setzt bei geeigneter Wahl der Betriebsparameter pulverförmigen Festbrennstoff in ein teerarmes und brennbares Produktgas um. Ein auf dem Dach des Biomassetechnikums positioniertes BHKW wurde an die Produktgasstrecke des Biomasse-Flugstromvergaser BOOSTER angeschlossen. Ausgestattet mit einem Gasmotor für bis zu 20 kW elektrische Leistung kann das Produktgas nun im BHKW umgesetzt werden. Im Kopplungsbetrieb wurde der Flugstromvergaser mit torrefiziertem Holz als Brennstoff bei einer Brennstoffleistung von 120 kW betrieben. Das BHKW konnte das so erzeugte Produktgas in einem mehrstündigen Betrieb unter Erzeugung von Strom und Nutzwärme verbrennen.
Der nun erstmals betriebene, gekoppelte Aufbau erlaubt die Kraft-Wärme-Kopplung bei der Umsetzung von biogenen Reststoffen im kleineren Leistungsbereich. Für das Projektvorhaben PyroGas steht die Entsorgung von Reststoffen, als nachhaltige und kostengünstige Brennstoffe, über diese gekoppelte Technologiekette im Fokus.
Ansprechpartner: Andreas Ewald, Sebastian Fendt
Das Projekt PyroGas wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unter dem Förderkennzeichen 03KB158 im Rahmen des Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.
LES erforscht chemisches Recycling von Kunststoffabfällen mittels Flugstrom- und Plasmavergasung
Der Lehrstuhl für Energiesysteme trägt bereits seit einigen Jahren einen wissenschaftlichen und technologischen Beitrag zur Energiewende bei. Neben der Energietechnik nimmt nun auch der Rohstoffwandel eine größere Rolle in der Forschung des LES ein. Aktuell wird der Großteil kunststoffhaltiger Abfälle in Feuerungsanlagen oder Kraftwerken thermisch genutzt, wobei fossiles CO2 freigesetzt wird. Mechanisches Recycling von Kunststoffen stellt zwar ein wichtiges Verfahren zur Einsparung von Rohstoffen dar, allerdings ist die Rezyklierungsrate des Kohlenstoffes begrenzt, es kommt zu einer Verschlechterung der Werkstoffeigenschaften und nur homogene Stoffströme können zurückgeführt werden. Für stark heterogene Gemischkunststoffabfälle aus Industrie und Haushalte sind vielversprechendere Recyclingtechnologien erforderlich.
Eine attraktive Möglichkeit zur Reduzierung der Emissionen sowie zur Etablierung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft bietet das Chemisches Recycling von Kunststoffen oder sogenannten Ersatzbrennstoffen mittels Vergasung zu hochqualitativem Synthesegas für die Herstellung neuer Basischemikalien. In den Projekten VERENA (BMWK, 03EE5044B) und TWIN-PEAKS (EU Horizon 2020, 951308) werden gemeinsam mit internationalen Partnern aus Wissenschaft und Industrie die Flugstrom- bzw. Plasmavergasung sowohl experimentell als auch simulativ untersucht. Der Vorteil dieser Vergasungsreaktoren liegt besonders in der hohen Flexibilität bezüglich der Einsatzstoffe, dem quantitativen Umsatz sowie in der hohen Produktgasqualität. Dadurch können Kunststoffpolymere wie etwa Polyethylen oder Polypropylen und andere vielfältige Kohlenwasserstoffe bis auf die C1-Komponente zerlegt werden, um anschließend in katalytischen Synthesen über das Intermediat Methanol wieder Monomere für kommerzielle Kunststoffe zu gewinnen. Eines der Ziele in den Projekten VERENA und TWIN-PEAKS ist die erfolgreiche Erprobung dieser Einsatzstoffe zur Bereitstellung von Synthesegas. Mit diesem Ansatz lässt sich damit der Kohlenstoffkreislauf schließen sowie fossiles CO2 einsparen.
Ansprechpartner: Weiss Naim, Sebastian Bastek, Sebastian Fendt
Weitere Informationen zu den Projekten VERENA und TWIN-PEAKS finden Sie hier:
Start des Zukunftslabors REDEFINE H2E
Internationale Forschung zur Erzeugung grünen Wasserstoffs
Seit dieser Woche, 01. Dezember 2021, startet an unserem Lehrstuhl ein internationales Zukunftslabor. Unter dem Akronym REDEFINE H2E - „Renewable Electricity Dispatch and Expendable Feedstock-Integrated Net-Zero-Emission Hydrogen Economy“ - werden in den nächsten drei Jahren zahlreiche internationale Forscher verschiedener renommierten Institutionen an der Zukunft von grünen Wasserstoff forschen. Ziel ist es die Basis für eine Wasserstoff-basierte Kreislaufwirtschaft zu schaffen. Dafür investiert das Bundesministerium für Bildung und Forschung bis zu fünf Millionen Euro in unser Team (Förderkennzeichen: 01DD21005). Das Besondere daran: Das Projekt ist hochgradig international, denn die Forscher kommen aus Australien, Brasilien, Deutschland, Großbritannien, Italien, Kanada, Litauen, Niederlande, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz und den USA. Um den gegenseitigen Austausch zu fördern, wird ein Großteil der Forscher zeitweise bei uns am Lehrstuhl zu Gast sein. Wir freuen uns schon jetzt darauf unsere neuen Kollegen begrüßen zu dürfen!
Die aktuelle Pressemitteilung der TUM zum Projekt REDEFINE H2E finden Sie hier:
TUM koordiniert Zukunftslabor für Grünen Wasserstoff - TUM
Ansprechpartner: Tobias Netter, Sebastian Fendt
Website des EU-Forschungsprojekts GOLD jetzt online
Die Website des EU-Projekts GOLD (Growing energy crops on contaminated land for biofuels and soil remediation) ist nun offiziell erreichbar. Der Lehrstuhl für Energiesysteme freut sich Teil des EU-Forschungsprojektes zu sein und zusammen mit den internationalen Partnern zur Verwirklichung der Ziele für nachhaltige Entwicklung und der Ziele des EU Green Deal beizutragen. Mehr Informationen zur Beteiligung des LES sind hier zu finden.
Ansprechparter: Marcel Dossow, Sebastian Fendt
Dieses Projekt wird vom Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen unter dem Förderkennzeichen Nr. 101006873 gefördert.
Zwei Wissenschaftler des LES mit dem „Christian-Hecht-Preis 2021“ ausgezeichnet
Der Lehrstuhl für Energiesysteme gratuliert seinem Mitarbeiter Matthäus Irl und dem ehemaligen Mitarbeiter Dr.-Ing. Sebastian Eyerer zur Verleihung des Christian-Hecht-Preises 2021. Beide wurden für Ihre Beiträge zur Geothermie im Bayerischen Molassebecken und Oberrheingraben durch Nachwuchswissenschaftler auf dem Praxisforum Geothermie.Bayern 2021 ausgezeichnet. Die mit Wissenschaftler/-innen und Industrievertreter/-innen besetzte Jury beschloss nach Bewertungsgleichstand den Preis dieses Jahr gleich an zwei Personen zu verleihen. Herr Eyerer hat im Rahmen seiner Promotion verschiede Arbeitsmedien und eine besonders effiziente und flexible Kreislaufschaltung des Organic Rankine Cycle für geothermische Strom-Wärme-Systeme experimentell erforscht, Herr Irl arbeitet an der Analyse und Optimierung des Betriebs von hydrothermalen Tiefengeothermieanlagen mit Strom- und Wärmebereitstellung. „Die beiden Preisträger haben viele Parallelen. Sie sind beide bei der Geothermie-Allianz Bayern tätig, was auch den hohen wissenschaftlichen Rang dieser Institution zeigt“, sagte Dr. Dietfried Bruss von den Stadtwerken München in seiner Laudatio.
Doppelerfolg für den LES beim diesjährigen MSE Energy Colloquium
er Lehrstuhl für Energiesysteme gratuliert seinen Mitarbeitern Felix Fischer und Marcel Dossow zur Auszeichnung mit dem Best Presentation, bzw. dem Best Paper Award des 11. MSE Energy Kolloquium. Herr Fischer hat den erfolgreichen Fortschritt des Projekts BioCORE im Bereich der hocheffizienten Nutzung von Biogas in Festoxidbrennstoffzellen erstmals einer breiten Öffentlichkeit präsentiert. Herr Dossow hat die Ergebnisse seiner umfangreichen Simulationen zur Bereitstellung von nachhaltigen Kraftstoffen für die Luftfahrt (Sustainable Aviation Fuels - SAF) auf seinem Poster zusammengefasst.
Das Projekt BioCORE wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und läuft noch bis zum 30.11.2021. Das Poster steht zum Download zur Verfügung. Ein Einführungsvideo zum Poster gibt es hier.
Website für EU-Forschungsprojekt TWIN-PEAKS geht online
Die Website des EU-Projekts TWIN-PEAKS (Twinning for Promoting Excellence, Ability and Knowledge to develop advanced waste gasification Solutions) ist nun offiziell erreichbar (Link). Der Lehrstuhl für Energiesysteme freut sich Teil des EU-Forschungsprojektes zu sein und zusammen mit den litauischen, schwedischen und deutschen Partnern an Abfall- und Reststoffvergasungstechnologien der Zukunft zu arbeiten. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden drei Kernforschungsschwerpunkte identifiziert, auf die sich die gemeinsame Forschung des Konsortiums nun fokussieren wird: Plasma-unterstützte Vergasungsprozesse, Plasma-unterstützte Methanisierung und das Themenfeld der Einsatzstoffe und Nutzungspfade für Vergasungsprozessketten.
Ansprechpartner: Sebastian Bastek, Sebastian Fendt
Dieses Projekt wurde vom Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 951308 gefördert. Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Präsentation liegt bei den Autoren. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Union wieder. Weder die REA noch die Europäische Kommission sind für die Verwendung der darin enthaltenen Informationen verantwortlich.
Abschlussveranstaltung CleanTechCampus
Wege zur nachhaltigen Energieversorgung des TUM Campus in Garching
Freuen Sie sich auf ein spannendes Programm mit hochkarätigen Vortragenden, die das Thema Nachhaltigkeit an der Universität aus unterschiedlichen Blickwinkeln beleuchten.
Aus dem CleanTechCampus-Projekt stellen wir verschiedene Transformationspfade dar, wie die Vision einer nachhaltigen Energieversorgung des TUM Campus Garching umgesetzt werden kann.
Termin: Dienstag, 25. Mai 2021 / 12:00 – 14:30 Uhr
Anmeldung zur Onlineveranstaltung
Agenda:
Die TUM im Wandel - Welche Rolle spielt die Nachhaltigkeit? |
Klimapolitik und die Rolle der Universität |
Energiepolitik und Energieforschung |
CleanTechCampus Garching – Transformationspfade der Energieversorgung |
Erfahrungen und Ausblick aus der Praxis |
Chancen für die TUM und Bayern |
Q&A |
Studienveröffentlichung: 100 % erneuerbare Energien für Bayern
Potenziale und Strukturen einer Vollversorgung in den Sektoren Strom, Wärme und Mobilität
Unter dem Titel Bayern als Modellregion für die Energiewende haben der Lehrstuhl für Energiesysteme und das ZAE Bayern im Auftrag des BUND Naturschutz in Bayern e. V. eine Studie über die Möglichkeiten einer zu 100 % erneuerbaren Vollversorgung Bayerns in den Sektoren Strom, Wärme und Mobilität erstellt.
Die Studie umfasst mehrere Szenarien für ein erneuerbares bayerisches Energiesystem im Jahr 2040 unter Berücksichtigung der lokalen Besonderheiten. Sie zeigt insbesondere auf, dass für die Strombereitstellung aus Solarstrahlung und Wind die bestehenden Ausbaupotenziale nahezu vollständig genutzt werden müssen. Darüber hinaus wird auch ein starker Ausbau klimaneutraler Technologien zur Sektorenkopplung sowie zum zeitlichen Ausgleich von Bereitstellung und Nachfrage notwendig. Trotz all dieser Herausforderungen ist ein zu 100 % erneuerbares Energiesystem technisch umsetzbar, wodurch Bayern eine Vorreiterrolle bei der ganzheitlichen Energiewende einnehmen könnte.
Ab dem 11.5.2021 können Sie die Studie hier herunterladen.
EU-Forschungsprojekt ENGIMMONIA startet zum 1.5.2021
Der Lehrstuhl für Energiesysteme freut sich Teil des EU-Forschungsprojektes ENGIMMONIA zu sein. Mit 22 Projektpartnern aus Industrie und Wissenschaft und einem Fördervolumen von 9.5 Mio. € forscht das Projekt an der Dekarbonisierung der Hochseeschifffahrt durch Ammoniak als zukünftigen Treibstoff. Der Lehrstuhl für Energiesysteme forscht dabei gemeinsam mit der Firma ORCAN ENERGY AG an der Effizienzsteigerung des Gesamtsystems durch Abwärmenutzung auf Basis der ORC Technologie. Nähere Informationen zum Projekt und zum Konsortium finden Sie hier: Das Projekt beginnt zum 1.5.2021 und hat eine Laufzeit von 4 Jahren.
Ansprechpartner: Christoph Wieland