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ZET - Zentrum für Energietechnik

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Forschung

Am ZET werden neuartige, hocheffiziente und klimafreundliche Verfahren und Prozesse in der Energietechnik erforscht.
Der Fokus liegt dabei auf Forschungsthemen, die zukünftig einen bedeutenden Beitrag zu einer nachhaltigen Energiebereitstellung leisten. Bei der Bearbeitung dieser Themenschwerpunkte kann auf die Kompetenzen der ZET-Mitglieder, die Infrastruktur der ZET-Keylabs und die gute regionale sowie überregionale Vernetzung genutzt werden.

Hier finden Sie eine Auswahl der Forschungsschwerpunkte am Zentrum für Energietechnik:

Sektorkopplung - Power-to-Heat

Aufgrund aktueller Thematiken wie beispielsweise der Einführung einer CO2-Steuer gewinnt der effiziente Einsatz von Energie sowie die Einbindung von dezentralen, regenerativen Energieträgern zunehmend an Bedeutung. Im Bereich der Gebäudetechnik werden deshalb verstärkt elektrische Wärmepumpen zur Heizung und Kühlung eingesetzt. Durch die Entwicklung neuartiger Regelungskonzepte am ZET wird die Eigennutzung von PV-Strom oder auch die Nutzung von Überschussstrom mittels Luft/Wasser-Wärmepumpe zur kombinierten Wärmebereitstellung optimiert.


Sektorkopplung - Power-to-Liquid

Wind- und Photovoltaikanlagen sind die weitverbreitetsten regenerativen Energieerzeuger. Da diese Energiequellen jedoch tageszeit- und witterungsabhängig sind, fluktuiert die Stromerzeugung stark. Um die Überschussenergie dieser Anlagen nutzen zu können und einen Redispatch zu vermeiden, bietet es sich an, diese Energie chemisch zu speichern. Die Fischer-Tropsch-Synthese ist eine Möglichkeit der chemischen Energiespeicherung, da hier aus Wasserstoff und Kohlendioxid synthetische Kohlenwasserstoffe erzeugt werden, die als Kraftstoffe (efuels) eingesetzt werden können.


Energieautarke Gebäude

Wie sich Gebäude und Kommunen der Zukunft mehr und mehr von einer fossilen Versorgungsstruktur lösen können, erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des ZET im Rahmen des TAO-Graduiertenkollegs „Energieautarke Gebäude“. Im Mittelpunkt steht die ganzheitliche Gestaltung von im Idealfall energieautarken Gebäuden im ländlichen Raum am Beispiel der Region Oberfranken.


Abwärmenutzung

Über 60 % des Gesamtendenergieverbrauchs in Deutschland wird für die Bereitstellung von Prozesswärme aufgebracht. Hierbei werden vielfach Energieströme ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Für die Abwärmenutzung stehen in Abhängigkeit von Temperatur und Verwendungszweck vielseitige Technologieansätze zur Verfügung. Das ZET untersucht insbesondere die Speicherung thermischer Energie, die Stromerzeugung mittels Organic Rankine Cycle und den Einsatz von Hochtemperatur-Wärmepumpen. Das ZET untersucht insbesondere thermische Energiespeicher (TES), die Stromerzeugung mittels Organic Rankine Cycle (ORC) und den Einsatz von Hochtemperatur-Wärmepumpen. Dabei steht am ZET eine ORC-TES-Anlage im Demonstrationsmaßstab (15 kWel/ 2 MWhth) zur Verfügung.


Brennstoffzellen

Der Einsatz von Brennstoffzellen als Energiewandler mit hohem thermodynamischen Wirkungsgrad bietet eine klimafreundliche und emissionsarme Alternative zu fossilen Brennstoffen. Am ZET werden werkstoffseitige Lösungen wie beispielsweise neuartige Katalysatorschichten an der Anode erarbeitet, die zu einer Leistungssteigerung der Brennstoffzelle führen. Darüber hinaus werden auch mikrobielle Brennstoffzellen erforscht. Hier nutzt man den Effekt, dass Bakterien die bei der Verstoffwechselung entstehenden energiereichen Elektronen an eine entsprechend gepolte Elektrode abgeben und so elektrischen Strom erzeugen.


Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

Der effiziente Transport elektrischer Energie bei räumlich getrennter Erzeugung (z.B. Off-Shore Windkraftanlagen) und Abnahme (z.B. in industriellen Prozessen) ist eine wesentliche Harausforderung der Energiewende. Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung ist ein vielversprechender Ansatz, der mit geringen Leitungsverlusten und geringem Platzbedarf einhergeht, jedoch hohe leistungselektronische Anforderungen mit sich bringt. In diesem Kontext sind angepasste Netztopologien und Schaltungskonzepte notwendig.


Verantwortlich für die Redaktion: Prof. Dr. Ing. Dieter Brüggemann

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