Forschungsschwerpunkte EST
Nachhaltige Energiesysteme werden zukünftig durch regenerative Energien, Sektorenkopplung, systemdienlichen Datenaustausch, sowie einer intelligenten Regelung und Steuerung in dezentralen Subsystemen geprägt sein. Für diesen Wandel ist eine grundlegende neue Ausrichtung im gesamten Energiesystem unabdingbar.
Das Fachgebiet Energiesystemtechnik befasst sich mit der Erforschung und Entwicklung solcher zukünftigen Energiesysteme. Dazu gehört die ganzheitliche, systemische Analyse und Quantifizierung der Wechselwirkungen zwischen Effizienzmaßnahmen, Integration und Direktvermarktung von Erneuerbaren Energien, Sektorenkopplungskonzepten sowie klassischer Energiespeicher in einem regionalen, erneuerbaren Energiesystem aus energetischer, ökonomischer und ökologischer Sicht. Ausgehend von den Energiebedarfen in einem räumlichen Bereich werden Transformationsmöglichkeiten untersucht. Fragen des Energietransports, der Standortwahl und des Betriebs sind dabei wesentliche Kriterien beim Abwägen der verschiedenen Optionen.
Die Forschungstätigkeiten können in die folgenden, sich überschneidende Themenbereiche unterteilt werden:
1. Modellierungen von Energiesystemen
Ein zentraler Bestandteil unserer Arbeit ist die Entwicklung und Anwendungen von Methoden zur Modellierung von komplexen, integrierten Energiesystemen. Zum einen werden Fragestellungen zur Planung und Betrieb von Energiesystemen unter technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Unsicherheiten untersucht und in Methoden umgesetzt. Zum anderen werden Ansätze zur besseren Berücksichtigung von räumlichen, zeitlichen und sektoralen Dimensionen weiterentwickelt. Letzteres beinhaltet u.a. auch eine energetische Kopplung des regionalen, dezentralen Energiesystems mit weiteren, dezentralen Systemen oder einem übergeordneten zentralen System, um u.a. die Frage „Wie viel Dezentralität ist nötig bzw. möglich?“ zu beantworten.
2. Energiewende in der Industrie
Ziel in diesem Forschungsbereich sind die Erforschung von Ansätzen und Lösungswegen zur Realisierung klimaneutraler und nachhaltiger Produktion. Da der Großteil der Treibhausgasemissionen mit der stofflichen und energetischen Nutzung von fossilen Energieträgern zusammenhängt, beginnt die Entwicklung technischer Konzepte immer ausgehend von Energiebedarfen der Prozesse. Aspekte der Ressourcen- und Energieeffizienz sowie des Energieträgerwechsels sind ebenso im Fokus wie Zirkularität und die Rolle von Industriebetrieben in zukünftigen Energiesystemen.
3. Raumwärmewende
Neben der Prozesswärme sind Energiebedarfe zur Deckung der Raumwärme von hohem Interesse für eine gelingende Energiewende. Neben dezentralen Lösungen pro Gebäude bieten sich bei entsprechend dichten Siedlungsgebieten auch leitungsgebundene Wärmeversorgungskonzepte (Fern- und Nahwärme) mit zentraler Wärmebereitstellung aus Erneuerbaren Energien oder Abwärme aus Industrie und Gewerbe an. In allen Fällen haben die zukünftigen Konzepte erhebliche Auswirkungen auf die existierende und zukünftige Energienetze. Unsere Forschung beinhaltet hierbei sowohl die Entwicklung und Bewertung einzelner Optionen als auch die Analyse von Szenarien für Kommunen und Regionen im Kontext der globalen Energiewende.