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ENERGIE

Seit vielen Jahren befasst sich das FiW in führender Rolle mit innovativen Konzepten zur Energieversorgung sowie Möglichkeiten zur Energieoptimierung insbesondere in der Abwasserentsorgung. Regionale Energieversorgungskonzepte für die Quartiersebene und für große Einzelverbraucher wie beispielsweise Schwimmhallen erweitern das Projektportfolio. Dabei decken die Leistungen des FiW ein breites Spektrum ab, welches von Energieanalysen für kommunale und industrielle Kläranlagen über die Anbahnung, Koordination und Durchführung interdisziplinärer Forschungsvorhaben sowie Beratungsleistungen für Kläranlagenbetreiber, Kommunen und Industrieunternehmen reicht. Auch können dynamische Energie- und Prozesssimulationen erstellt werden, mit denen die zeitliche und quantitative Abbildung verschiedener, insbesondere regenerativer, Energiequellen sowie deren Abgleich mit dem Energieverbrauch von (abwassertechnischen) Anlagen gelingen. Die Erfahrungen im Fachbereich Energie übertragen wir auch in Projekte der internationalen Zusammenarbeit, sei es bei Untersuchungen zur Steigerung der Energieeffizienz auf ausländischen Kläranlagen oder der Installation und Integration von Erneuerbaren Energien in bestehende Versorgungskonzepte. Die anaerobe Klärschlammstabilisierung mit energetischer Nutzung des anfallenden Faulgases wird im Ausland vielfach nicht angewandt. Hier kann das FiW bei der Entwicklung von konzeptionellen Lösungen zur Verfahrensumstellung unterstützen.

VERFAHRENSENTWICKLUNG & -OPTIMIERUNG

Die Entwicklung von Wasserstoffbasierten Energiekonzepten im Bereich der Abwasserentsorgung zur Speicherung überschüssiger regenerativer Energie wird seit vielen Jahren im FiW vorangetrieben. Hier führen wir neben Studien und Konzepten auch Verfahrensentwicklungen oder -optimierungen durch, sei es bei der Integration von elektrolytisch hergestelltem Sauerstoff in den Abwasserreinigungsprozess oder bei der konkreten Ausgestaltung von Wasserstoffproduktion, -speicherung, -transport und -nutzung.

Das FiW untersucht daher in diesem Zusammenhang die zur Verfügung stehenden Technologien zum Abscheiden und zur Wiederverwendung von CO2 aus unterschiedlichen Abgasquellen. Hierbei wird klar, dass über den Weg der Methanolsynthese sowohl CO2-neutrale Kraftstoffe als auch CO2-neutrale chemische Grundstoffe hergestellt werden können. Ein Kernstück der bisherigen Arbeiten ist hierbei die Methanolsynthese.

ENERGIEMANAGEMENT

Bei der Betrachtung zukünftiger Energieversorgungssysteme steht neben der konventionellen elektrischen Energieversorgung auch zunehmend die Nutzbarmachung bzw. Speicherung von (Überschuss)-Wärmeenergie im Fokus. Unabhängig von vielen Entwicklungs- und Optimierungsanstrengungen verfügbarer Komponenten wird ein besonderer Bedarf in der Vernetzung der gesamten energetischen Infrastruktur, dem Zusammenspiel der Einzelkomponenten und der Bereitstellung regenerativer Energiequellen erkannt. Über die Kläranlage hinaus können solche Modelle auch auf das Kanalnetz ausgeweitet werden. Wird das Kanalnetz ebenfalls hydraulisch wie stofflich simuliert, ergeben sich weitere Prognosedaten als Regelungsgrößen zur Optimierung. So kann über eine Kanalnetzmodellierung das Einstau-, Remobilisierungs- und Entlastungsverhalten ebenso abgebildet werden wie Auswirkungen von Stoßfrachten und Frachtverstetigung auf die Kläranlage. Aus diesen Simulationsergebnissen lassen sich sowohl für Kläranlagen als auch für Netzbetreiber Handlungs- und Optimierungspotenziale ableiten.

WÄRMEVERBUNDSYSTEME

Rechnergestützte dynamische Simulationen erlauben es, komplexe und sich zeitlich veränderliche Systeme zu analysieren. Zudem ist es damit möglich, Regler simulationsgestützt zu entwerfen und das Systemverhalten des Wärmenetzes zu untersuchen. Die Simulation dient in der Planungsphase vor allem zur Erstellung einer technisch-wirtschaftlich optimalen Dimensionierung und Planung des Wärmenetzes einschließlich der Speicherung. Motivation ist auf Basis der entwickelten Konzepte die reale Umsetzung von innovativen Wärmeinselkonzepten in einer Projektregion.

ENERGIEWENDE

Damit die breite Umsetzung der Energiewende insbesondere an der Basis gelingen kann, sind übergreifende Strategien, technische und soziale Innovationen sowie neue Kooperations- und Vermarktungsmodelle notwendig. Das vom BMBF geförderte Projekt „Regionaler Dialog Energiewende – render“ entwickelt in diesem Zusammenhang mit einer Vielzahl von Akteuren neue Perspektiven am Beispiel der StädteRegion Aachen.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Kristoffer Ooms
+49 (0) 241 80 2 68 22 / E-Mail

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