Forschungseinblicke
Wir arbeiten jeden Tag mit vollem Einsatz an Lösungen für die Zukunft unserer Energieversorgung.
Mit Forschung von den Grundlagen bis zur Anwendung schaffen wir die wissenschaftlichen Voraussetzungen
für eine nachhaltige Energieversorgung, die ökonomisch und gesellschaftlich langfristig tragfähig ist. Helmholtz Energy zeichnet sich durch eine einzigartige Kombination von systemischer Perspektive, breiter Forschung und umfangreichen Forschungsinfrastrukturen aus.
In interdisziplinären Programmen entwickeln unsere mehr als 2200 Forschenden zukunftsweisende Lösungen für den nachhaltigen Umbau des Energiesystems in Deutschland und weltweit. Dafür erforschen, entwickeln und bewerten sie innovative Wandlungs-, Verteilungs-, und Speichertechnologien – von der Materialentwicklung bis zu innovativen Lösungen. Unter Einbezug aller relevanten Prozessketten für eine bezahlbare, sichere und nachhaltige Energieversorgung erarbeitet Helmholtz Energy ganzheitliche, sektorenübergreifende Konzepte und Lösungen für ein Energiesystem der Zukunft.
Einige Highlights aus dieser Forschung stellen wir im Folgenden dar.
Die Energiewende integrativ denken
Die Erstellung und Analyse von Energieszenarien – eine essenzielle Methodik zur Unterstützung der erforderlichen nachhaltigen Transformation des Energiesystems – muss dem komplexen sozio-technischen Charakter dieses Systems gerecht werden. Es sind daher gleichermaßen technische, ökologische, ökonomische, institutionelle, organisatorische und soziale Aspekte – auch in ihren Wechselwirkungen – zu berücksichtigen. Im Helmholtz Forschungsprogramm Energy System Design (ESD) wurde von Forschenden des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), des Forschungszentrums Jülich (FZJ) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ein integrativer Szenarioansatz entwickelt, der diesen Anforderungen besser gerecht wird als dies in den meisten der bislang vorliegenden und die Diskussionen dominierenden Energieszenarien der Fall ist. Der Ansatz besteht im Kern aus zwei Elementen: 1) der Entwicklung von sogenannten sozio-technischen Energieszenarien und 2) der Abschätzung der Wirkungen dieser Energieszenarien hinsichtlich Nachhaltigkeitsindikatoren. Das Ziel ist die Verbesserung der Entscheidungsgrundlagen für die nachhaltige Transformation des Energiesystems.
Erforschung des Braess-Paradoxon
Eine nachhaltige Energieversorgung erfordert den Ausbau der Stromnetze. Neue Leitungen können aber auch dazu führen, dass Netze nicht wie erwartet stabiler, sondern instabiler werden. Das Phänomen nennt sich Braess-Paradoxon. Dieses hat nun ein internationales Team, unter anderem mit Experten vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem Forschungszentrum Jülich (FZJ), erstmals für Stromnetze im Detail simuliert, in größerem Maßstab demonstriert und ein Vorhersageinstrument entwickelt. Es soll Netzbetreiber bei Entscheidungen unterstützen.
Solarer Wasserstoff
Das Innovationspool-Projekt "Solarer Wasserstoff: hochrein und komprimiert" zielt darauf ab, sowohl den wissenschaftlichen Kenntnisstand als auch die technologische Reife verschiedener lebensfähiger Technologien für die Umwandlung von Solarenergie in Wasserstoff (H2) zu verbessern.
Bauwerkintegrierte Photovoltaik
Jede/r kennt die blauen-gekachelten Photovoltaikmodule auf den Hausdächern. Aber ein Haus hat viel mehr Flächen zur Verfügung. Fassaden, beispielsweise. Solarmodule werden zu Bauelementen und erfüllen beides, die Funktion als Fassadenelement und die der nachhaltigen Stromerzeugung. Doch wie gut funktioniert das? Und wie sieht Photovoltaik in der Fassade eigentlich aus? Forschende des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) stellen ihre Forschung vor.
Hitzeschilde in Gasturbinen
Forschende am Forschungszentrum Jülich entwickelten eine neue Variante des Laser-Auftragsschweißens (Clad2Z), mit der sie keramische Säulen im Größenbereich weniger 100 Mikrometer bis zu mehreren Millimetern erzeugten.
Stromnetz-Simulationsmodelle
Ein wichtiger Meilenstein wurde am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit der Entwicklung von Simulationsmodellen für das Strom-Verbundnetz erreicht. Die Netzmodelle sind modular strukturiert, geographisch komplett referenziert und enthalten Beispiele für alle Spannungsebenen.
Herstellung von nachhaltigem Kerosin
Emissionen des Luftfahrtsektors könnten vermieden werden, wenn Flugzeuge mit nachhaltig hergestelltem synthetischem Kerosin anstelle von erdölbasiertem Flugbenzin betankt würden. Forschende aus dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) konnten ein Verfahren für synthetisches Kerosin demonstrieren.
