Wieviel Energie braucht der Mensch?
Energie ist die Grundlage unserer modernen Gesellschaft. Wie wir Energie in Zukunft erzeugen wollen, wieviel wir davon verbrauchen dürfen und wie wir Stabilität in der Versorgung garantieren können, sind zentrale Herausforderungen unserer Zeit.
Dabei müssen wir so ressourcenschonend wie möglich vorgehen. Die Energiewende treiben wir massiv voran und kümmern uns um neue Arten der Energiegewinnung.
Für die Einbindung erneuerbarer Energieträger, der Verbesserung von Energieanlagen und dem Ausbau unserer Energieinfrastruktur ist beispielsweise künstliche Intelligenz ein starker Partner. Um eine Energiewende wirklich effektiv zu gestalten zu können, müssen wir komplexe Zusammenhänge erkennen können und lernen, diese bewusst zu steuern.
Kritische Infrastrukturen wie Kraftwerke und Netze müssen unter allen Umständen geschützt werden. Auch hier kann der Einsatz von KI hilfreich sein. So können wir frühzeitig auf etwaige Sicherheitslücken reagieren und den Menschen die Verfügbarkeit von Energie garantieren.
Erfolgsgeschichten
High-Performance ohne Ende
Universität Bayreuth:
Das Bayerische Zentrum für Batterietechnik (BayBatt) bündelt batteriespezifische Expertise in Physik und Chemie, Material- und Ingenieurwissenschaften sowie Informatik und Ökonomie als überregionales Kompetenzzentrum am Standort Bayreuth.
Zentrale Aufgabe ist die interdisziplinäre Forschung an und Entwicklung von Batteriespeichern an den Schnittstellen von Materialwissenschaft, Elektrochemie, Ingenieurwissenschaft, Informationstechnologie und Ökonomie sowie die universitäre Lehre im Themenkomplex Batteriespeicher.
Die Forschungsschwerpunkte sichere High-Performance-Materialien,
Grenzflächenphänomene und Transportprozesse, intelligente Batterie sowie vernetzte Speicher und Nachhaltigkeit erstrecken sich über alle Größenskalen der Batterieforschung von der atomistischen Struktur über Partikel, Zellkomponenten und Zelle, Batteriemodul und Batteriesystem bis hin zum übergeordneten Energiesystem.
Mit diesem Ansatz werden Batteriesysteme als interagierendes und intelligentes System von Modulen, Zellen und Batteriemanagement mit den zugehörigen mechanischen, thermischen und elektrischen Komponenten bis zu den Funktions- und Aktivmaterialien einer elektrochemischen Zelle erforscht und entwickelt.
Anwendungen der Entwicklungen sind auf dem Gebiet der Elektromobilität, der Power Tools sowie im stationären Bereich denkbar. Das BayBatt soll Brücken bauen zwischen elektrochemischer, materialwissenschaftlicher und ingenieurwissenschaftlicher Grundlagenforschung und der industriellen Nutzung der entwickelten Verfahren und Modelle.
Wasserstoff aus Ammoniak
Hochschule Hof:
Prof. Dr.-Ing. Tobias Plessing und Dr.-Ing. Andy Gradel von der Hochschule Hof haben bereits ein Unternehmen gegründet, das aus Biomasse saubere Energie und Wärme gewinnt und schließen jetzt eine weitere Lücke in der bayerischen Wasserstoffforschungslandschaft mit dem Schwerpunkt „Alternative Erzeugungsverfahren zur Elektrolyse und Anwendungstechnologien“. Im Fokus steht hier die Ammoniakspaltung, eine wichtige Technologie für den Wasserstoff-Transport und für die Wasserstoff-Speicherung.
Dies wird entscheidend für zukünftige Versorgungssicherheit und Resilienz abhängt. Das Institut für Wasser und Energiemanagement der Hochschule Hof wird hier die Gaszwischenreinigung betrachten und Prozesse/Geräte für diesen Schritt entwickeln, um die Ammoniakspaltung im industriellen Maßstab darstellbar zu machen.
Wasserstoff in a Box
Hochschule München:
Wasserstoff gilt als aussichtsreicher Energieträger für eine klimaneutrale Mobilität in der Zukunft. Als Treibstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge liefert er die elektrische Energie für den Antrieb und wird CO2-neutral zu Wasser umgewandelt. Damit die Brennstoffzellenfahrzeuge gegenüber den heutigen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen wettbewerbsfähig werden, müssen unter anderem die Herstellkosten sinken. Im Forschungsprojekt BRYSON haben sich die BMW AG, die Hochschule München, die Leichtbauzentrum Sachsen GmbH, die Technische Universität Dresden und die WELA Handelsgesellschafft mbH zusammengeschlossen, um genau dies zu untersuchen. BRYSON steht dabei für BauRaumeffiziente HYdrogenSpeicher Optimierter Nutzbarkeit.
Das Projektziel ist die Entwicklung neuartiger Wasserstoffdruckspeicher, die eine einfache Integration in zukünftige universelle Fahrzeugarchitekturen erlauben. Dafür muss von der konventionellen zylindrischen Druckbehältergeometrie mit großen Durchmessern abgewichen und neue Konzepte für flache Bauräume untersucht werden. Ergänzend werden effektive Brandschutzmaßnahmen entwickelt.
SPITZENFORSCHUNG
Prof. Dr. Matteo Bianchini
Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische Energiespeicher
Universität Bayreuth
Das Forschungsziel von Prof. Dr. Matteo Bianchini ist es, die derzeitige Generation von Li-Ionen-Batterien zu verbessern und Technologien der nächsten Generation wie Na-Ionen- oder Festkörperbatterien zu entwickeln, indem neuartige Elektrodenmaterialien entworfen, synthetisiert und charakterisiert werden. Der Wissenschaftler freut sich darauf, an der Universität Bayreuth und dem Bayerischen Zentrum für Batterietechnik (BayBatt) mitzuarbeiten, das ein bemerkenswertes interdisziplinäres Zentrum für die Entwicklung der Batterietechnologien der Zukunft ist, sowohl in der Forschung als auch in der Lehre.
(Foto: UBT/Rennecke)