ENERGIE

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.

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.

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.

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.