Hannover Messe Industrie 2010 Auswahl aktueller Forschungsvorhaben des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen
Das EFZN in Goslar In Niedersachsen wird an vielen Einrichtungen Energieforschung betrieben, um die Abhängigkeit von endlichen fossilen Energieträgern zu mindern und neue Lösungen zu entwickeln, die zu einer nachhaltigen Energienutzung führen. Die Fragestellungen sind jedoch so komplex, dass sie nur durch Zusammenarbeit von Forscherinnen und Forschern verschiedener Wissenschaftsdisziplinen gelöst werden können. Bislang fehlt eine Einrichtung, welche die gesamte Energiekette in den Blick nimmt und die gegenseitigen Abhängigkeiten disziplinübergreifend einbezieht. Diese Aufgabe soll das neue Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN) übernehmen. Als eine wissenschaftliche Einrichtung der TU Clausthal, die in Kooperation mit den Universitäten Braunschweig, Göttingen, Hannover und Oldenburg betrieben wird, werden Fragen zur gesamten Energiewertschöpfungskette von der Rohstoffquelle bis zur Entsorgung behandelt. Dafür werden unter einem Dach Forscherinnen und Forscher aus den Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Rechtswissenschaften sowie Sozial- und Wirtschaftswissenschaften zusammengeführt. Auf diese Weise erfolgt in Verbundprojekten eine integrative Energieforschung mit einer dem Energieproblem angemessenen Lösungskompetenz. Das EFZN vollzieht mit der Einweihung am 17. Juni 2010 einen für seine weitere Entwicklung bedeutenden Schritt. Mit dem neuen Gebäude werden die räumlichen Voraussetzungen geschaffen, um den beschriebenen disziplinübergreifenden Forschungsansatz zu realisieren. Insgesamt stehen im EFZN Labore und Arbeitsplätze für rund 80 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zur Verfügung. Dabei wird nicht nur im, sondern auch mit dem Gebäude geforscht. Die zukunftsweisende Kraftwärme-Kälte-Kopplung (KWKK) ist bisher einmalig und setzt Maßstäbe bei der CO 2 -neutralen Energieversorgung von landeseigenen Liegenschaften. Sie sind herzlich eingeladen unser Haus zu besuchen: Energie-Forschungszentrum Niedersachsen Am Stollen 19 38640 Goslar Telefon: (0 53 21) 68 55-1 20 Telefax: (0 53 21) 68 55-1 29 E-Mail: geschaeftsstelle@efzn.de Internet: http://www.efzn.de Auf den folgenden Seiten haben wir Ihnen eine Übersicht über einige aktuelle Verbundforschungsvorhaben des EFZN zusammengestellt. + Energieeintrag? Energierohstoffe Energiewirtschaft Wiederverwertung und Entsorgung Grundlagen neuer Energietechnologien Energierecht Wandlung und Veredelung Energieinformatik Systeme und Prozessenergie Energienetze Abbildung: Forschungsbereiche des EFZN 3
Geosystem Bohrtechnik gebo Geothermie und Hochleistungsbohrtechnik Werkstoffe Gesamtentwicklungsaktivitäten von Baker Hughes Techniksystem Ziel des Forschungsverbunds gebo ist es, die Technik der Geothermienutzung voranzutreiben, um Erdwärme als regenerativer Energiequelle wirtschaftlich nutzen zu können. Für die geologischen Gegebenheiten in Niedersachsen und aufgrund der benötigten Energiemengen sind tiefere Bohrungen als bisher üblich notwendig. Dafür müssen höhere Temperaturen und Drücke beherrscht werden. Mit der Entwicklung neuer Werkstoffe, insbesondere in Elektronikbausteinen und neuer Bohrverfahren wird versucht, diesen Herausforderungen zu begegnen. Geosystem Im Geosystem wird an neun Projekten geforscht, die die Erkundung, Erschließung und Charakterisierung des geothermischen Reservoirs sowie die Modellierung des Wärmespeichers zum Ziel haben. Durch Kombination verschiedener Ansätze und Methoden soll das Verständnis der physikalischen und geologischen Prozesse in geothermischen Systemen vorangetrieben werden. Bohrtechnik Im Bohrtechnik sollen die Herstellungskosten von Tiefbohrungen gesenkt werden. Angestrebt werden: Erhöhung der produktiven Bohrzeit und der Bohrgeschwindigkeit; Verkleinerung der Anlagengrößen. Reduktion des Energiebedarfs (Bohren und Spülen); Weniger Materialbedarf durch kleinere Bohrungen; Bohrlochintegrität auch unter hohen Drücken und Temperaturen; Vorhersage des Verhaltens des Wärmetauschersystems. Werkstoffe Die sichere und wirtschaftliche Herstellung von Bohrungen für die extremen Bedingungen geothermischer Anwendungen erfordert auch eine signifikante Erhöhung der Belastbarkeit von Werkstoffen und Beschichtungen. Im Werkstoffe wird versucht: Belastungen realistisch zu beschreiben, um Bohrsysteme sachgerecht auslegen zu können; Hochfeste und temperaturbeständige Werkstoffe und Beschichtungen zu entwickeln; Bearbeitungstechniken und die Konstruktion des Bohrsystems zu verbessern. Techniksystem Moderne Bohrsysteme sind mit einer Vielzahl von elektronischen Modulen für die Stromversorgung, Kommunikation und Sensorik ausgestattet. Die rauen Umgebungsbedingungen - und hier insbesondere die hohen Drücke und Temperaturen - stellen erhebliche Anforderungen an die elektronischen Bauteile. Die Projekte im Techniksystem zielen darauf ab, die Zuverlässigkeit der Bohrsysteme für geothermische Energienutzung deutlich zu steigern. 4 5
6 7
8 9
Die Redox-Flow-Batterie Elektrische Energie in Flüssigkeiten speichern Dr.-Ing. H. Grimm, Prof. Dr.-Ing. U. Kunz, Prof. Dr.-Ing. T. Turek Konventionelle Batterien + Redox-Flow-Batterien + Kontaktelektroden Energie speichernde Substanzen fest flüssig Elektrolyt flüssig fest Herkömmliche wiederaufladbare Batterien können stets nur eine begrenzte Menge Energie speichern, weil sich bei ihnen die energiespeichernden festen Substanzen innerhalb der Batterie, auf den Elektroden, befinden. Daher ist die Menge dieser Substanzen auf den verfügbaren Raum innerhalb des Batteriegehäuses begrenzt. Eine Redox-Flow-Batterie arbeitet dagegen mit zwei energiespeichernden Flüssigkeiten. Zum Aufladen dieser Flüssigelektroden werden die entladenen Flüssigkeiten durch die Batterie-Halbzellen gefördert, und die austretenden wieder aufgeladenen Flüssigkeiten in je einem Behälter gesammelt. Wenn die Batterie die gespeicherte elektrische Energie wieder abgeben soll, werden die aufgeladenen Flüssigkeiten der Batterie in umgekehrter Richtung wieder zugeführt. Vorteile der Redox-Flow-Technik Leistung und Kapazität unabhängig voneinander optimierbar Laden und Entladen der flüssigen Energieträger in unterschiedlichen Batterien an unterschiedlichen Orten möglich Rasches Wiederaufladen durch Nachtanken möglich Laden und Entladen verursacht keine strukturellen Veränderungen an den flüssigen Elektroden Gealterte Flüssigelektroden können leicht ersetzt und wiederaufgearbeitet werden. Projektpartner Institut für Chemische Verfahrenstechnik, TU Clausthal Anwendungsgebiete Stationäre Speicher-Großanlagen für elektrische Energie aus Windkraft, Photovoltaik etc. Betankbare Elektrofahrzeuge Forschungsbedarf Preiswerte flüssige Elektrodensysteme mit hoher Speicherkapazität Nichtwäßrige Elektroden aus ionischen Flüssigkeiten Hochwirksame und preiswerte Redoxkatalysatoren Redox-Flow-Luft-Zellen 10 11
12 13
14 15
Kontakt Energie-Forschungszentrum Niedersachsen Geschäftsstelle Am Stollen 19 38640 Goslar Telefon: (0 53 21) 68 55-1 20 Telefax: (0 53 21) 68 55-1 29 E-Mail: geschaeftsstelle@efzn.de Internet: http://www.efzn.de EFZN 2010 16