Forschung

Forschung zu Energie- und Wasserstoffsystemen

Forschungsschwerpunkt

Die Forschung der Professur Energiesysteme betrachtet das Spannungsfeld zwischen der Energieversorgung, Stadtplanung und den klimatischen Rahmenbedingungen und ist hierbei auf die Themenbereiche Energieerzeugung, -verteilung und -verbrauch fokussiert. Dies schließt unter anderem Fragestellungen zur Schaffung von dezentralen Energieversorgungssystemen sowie deren Akzeptanz durch die Nutzer ein. Weiterhin sind die Erhöhung der Energieeffizienz und die Integration erneuerbarer und nachhaltiger Energietechnologien in Gebäude und den urbanen Raum wichtiger Bestandteil der Forschung der Professur. Die derzeitigen Arbeiten konzentrieren sich hierbei vor allem auf die Potenziale von Wasserstofftechnologien im zukünftigen Energieversorgungssystem. Dabei wird eine Integration über mehrere Infrastruktursektoren hinweg betrachtet, die unter anderem das Management von Stromnetzen, die wasserstoffbasierte Mobilität, die Wärmeversorgung über Wasserstofftechnologien und die kommunale Abwasserbehandlung umfasst.

Forschungsthemen

Aus dem oben genannten Forschungsschwerpunkt leiten sich die folgenden acht Forschungsthemen ab:

  • Energiesysteme und Energieflüsse in der gebauten Umwelt,
  • Sektorübergreifende Integration von Energiesystemen / Wasserstofflösungen,
  • Wasserstoffsysteme in einem sich verändernden Energiemarkt,
  • Integration von erneuerbaren Energien und Energiespeichersystemen in Gebäude und die Stadt,
  • Wetterdaten für die Energiesystem- und Gebäudesimulation,
  • Auswirkungen des Klimawandels auf den urbanen Raum und seine Infrastruktur,
  • Energieeffizienz im urbanen Raum,
  • Energieeffizienz in Gebäuden / Gebäudesanierung.

Weitere Forschungsgebiete neben den zentralen Forschungsthemen der Professur umfassen die folgenden Themenbereiche:

  • Auswirkungen des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch,
  • Studien zum thermischen Komfort,
  • Zertifizierungssysteme und Energiepolitik.

Aktuelle Forschungsprojekte

Die Forschungsprojekte der Professur stehen im engen Zusammenhang mit den oben aufgeführten Forschungsthemen, wobei derzeit insbesondere Themen zu Wasserstoffinfrastruktursystemen bearbeitet werden. Im Mittelpunkt der aktuellen Arbeiten im Projekt LocalHy steht zum Beispiel die Nutzung des bei der Wasserelektrolyse als Nebenprodukt anfallenden Sauerstoffs in den Belebungsbecken kommunaler Kläranlagen. Dadurch können die für die Belüftung in der Regel erforderlichen Ventilatoren ersetzt werden, während gleichzeitig eine effektive Abwasserbehandlung erreicht wird. Darüber hinaus werden die Auswirkungen von dezentralen Wasserstofflösungen auf kommunalen Kläranlagen im Hinblick auf ein zukünftiges Energiesystem bewertet, das die Bereiche Stromerzeugung, Mobilität und Abwasserbehandlung umfasst. Aufbauend auf diesen Arbeiten hat das Forschungsprojekt H2-Well das Ziel, die Wasserstoffwirtschaft in die nächste Phase zu führen, indem es deren Umsetzungspotenziale in der Region zwischen Main und Elbe anhand von Demonstrationsprojekten aufzeigt. Ein weiteres Projekt Sektorlyseur, das gemeinsam mit der lokalen Industrie durchgeführt wird, befasst sich mit der Entwicklung einer kompakten Elektrolyseanlage für Gebäude- und Quartiersanwendungen.

→ Aktuelle Forschungsprojekte

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Bisher wurden zwei Forschungsprojekte zum Abschluss gebracht. Die Arbeit im Rahmen des Forschungsvorhabens SusTherm, das im Dezember 2016 abgeschlossen wurde, befasste sich mit den Potenzialen einer energetischen Optimierung des bhutanischen Gebäudebestands. Das Forschungsprojekt TestReal, das sich mit der Energieeffizienz im urbanen Raum auseinandergesetzt hat, wurde im März 2015 abgeschlossen.

→ Abgeschlossene Forschungsprojekte

Forschung im Rahmen von Promotionsvorhaben

Aktuelle Promotionsvorhaben an der Professur Energiesysteme stehen im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt LocalHy. Bereits abgeschlossen wurde ein Promotionsvorhaben, in dem ein neues Modell zur Prognose des Energiebedarfs im Wohnungssektor eines Landes entwickelt wurde. Im Rahmen dieser Arbeit zur Energiemodellierung, die von Dr.-Ing. Aner Martinez Soto angefertigt wurde, wurde unter anderem die Übertragbarkeit und Genauigkeit von bestehenden Modellierungsansätzen untersucht, mit dem Ziel, ein verbessertes Prognosemodell zu entwickeln, das weltweit angewendet werden kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit, die im Mai 2017 abgeschlossen wurde, wurden auf nationalen und internationalen Konferenzen vorgestellt und in den Fachzeitschriften Energy and Buildings und Building Research & Information veröffentlicht.

→ Dissertation von Dr.-Ing. Aner Martinez Soto

Forschungsergebnisse

Die Ergebnisse der Forschungsarbeit werden regelmäßig in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht und auf Workshops und Konferenzen vorgestellt.

Zeitschriften, in denen bisher Forschungsergebnisse veröffentlicht wurden, sind:

  • Renewable Energy
  • Building and Environment
  • Energy and Buildings
  • Energy for Sustainable Development
  • Building Services Engineering Research and Technology
  • Solar Energy
  • Building Research & Information
  • Proceedings of ICE: Energy
  • Future Cities and Environment

→ Publikationsliste