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Gemeinsam neue Speicher erforschen

Jülicher Beteiligung an Helmholtz-Programmen und -projekten

Das Institut für Energie- und Klimaforschung arbeitet zu Speichern und Wasserstoff in einer Reihe von Programmen, Initiativen und Projekten der Helmholtz-Gemeinschaft mit Partnern zusammen:

Helmholtz-Programm "Speicher und vernetzte Infrastrukturen"

Ziel dieses Programms ist es, tragfähige technologische Lösungen zu finden, die eine breite Energie-Versorgung auf Basis erneuerbarer Energien ermöglichen. Hierfür nötig sind: adäquate Energiespeichersysteme, die den Gegebenheiten schwankender Energiequellen gerecht werden, effiziente Infrastrukturen, um die Herausforderungen der Energieübertragung und -verteilung zu bewältigen, sowie eine geschickte Vernetzung bisher getrennt betrachteter Energie-Sektoren, wie Haushalte, Industrie oder Verkehr. Dadurch könnte die Energieversorgung im Ganzen flexibler, effizienter und wirtschaftlicher werden.

Der Schwerpunkt der Jülicher Aktivitäten in diesem Programm liegt auf der Optimierung von Brennstoffzellen, der Erforschung von elektrochemischen Prozessen sowie der Weiterentwicklung von Elektrolyse- und Wasserstoff-Technologien.

Das Programm ist eines von sieben Programmen im Forschungsbereich "Energie" der Programmorientierten Förderung der Helmholtz-Gemeinschaft (POF III).

Weitere Programme umfassen die Forschungsthemen

  • Energie-Effizienz und Materialien,
  • erneuerbare Energien,
  • Innovation und gesellschaftliche Aspekte,
  • nukleare Entsorgung und Sicherheit,
  • Fusionsforschung sowie
  • Informationstechnologie der Zukunft.

An allen diesen Programmen sind Jülicher Institute beteiligt.

weitere Informationen zum Programm "Speicher und vernetzte Infrastrukturen" (helmholtz.de)

Verbundprojekte und Initiativen der Helmholtz-Gemeinschaft

Energiesystem 2050

Die Initiative "Energie System 2050 – Ein Beitrag des Forschungsbereichs Energie" ist ein Verbundprojekt aller Helmholtz-Zentren, die in den verschiedenen Programmen der Helmholtz-Gemeinschaft im Bereich Energie in der POF III zusammen arbeiten. In diesem Projekt erweitern die Zentren den Kreis ihrer Forschungen auf systemtechnische Aspekte. Ziel der Initiative ist es, verwertbare systemtechnische Erkenntnisse bis 2019 zu gewinnen, damit sie von Wirtschaft und Politik aufgegriffen werden können.

Energy Lab 2.0

Mit dem Energy Lab 2.0 entsteht eine Plattform, um das Zusammenspiel der Komponenten künftiger Energiesysteme zu erforschen. Koordiniert wird das gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich und dem Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt betriebene Projekt vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Das Energy Lab 2.0 erlaubt, neue Ansätze zur Stabilisierung der Energienetze realitätsnah zu erproben. Ein Anlagenverbund verknüpft elektrische, thermische und chemische Energieströme sowie neue Informations- und Kommunikationstechnologien.

Helmholtz-Stadtforschungs-Initiative

Mit den besonderen Erfordernissen der Energieversorgung in städtischen Ballungsgebieten beschäftigt sich die Helmholtz-Stadtforschungs-Initiative. Untersucht werden die vielfältigen Wechselwirkungen, zum Beispiel zwischen Technologien, Ressourcen und demografischen Entwicklungen, aber auch gesellschaftlichen Erwartungen. Die Großgeräte und die wissenschaftliche Infrastruktur, die in der Helmholtz-Gemeinschaft versammelt sind, und die Möglichkeiten der langfristigen, interdisziplinären und ganzheitlichen Bearbeitung ergänzen und unterstützen dabei die zumeist punktuellen und zeitlich begrenzten Forschungsinitiativen anderer Partner in der Stadtforschung. Die Initiative wird aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert. Auch hier ist das Forschungszentrum Jülich beteiligt.

Verbundvorhaben mit Partnern aus der Wissenschaft

Projekthaus TESA – Technikbasierte Energiesystemanalyse

Ausgestattet mit Mitteln der Aachener Exzellenzinitiative arbeiten insgesamt 19 wissenschaftlich-technische Institute der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich an fünf Vorhaben, durch die die Grenzen und die Potenziale verfügbarer und neuer Technologien nach ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Kriterien aufgezeigt werden sollen. Entscheidend für die Bewertung technologischer Innovationen sind die verwendete Datenbasis sowie die eingesetzten Methoden zur Abbildung der komplexen Systemstrukturen unter Berücksichtigung aller relevanten Interdependenzen. Mit dem Fokus auf die Transformation der Energieversorgung hin zu erneuerbaren Energien erarbeitet das TESA-Konsortium die dazu erforderlichen Daten, entwickelt neue Methoden zur Systembeschreibung und nimmt umfassende Simulationen vor.

Virtuelles Institut "Strom zu Gas und Wärme"

Die besondere Kooperationsform des sogenannten virtuellen Instituts erlaubt es, das Know-how führender nordrhein-westfälischer Forschungseinrichtungen aus den Bereichen Energiewirtschaft, Energieforschung oder auch Gesellschaftswissenschaft zusammenzuführen, um wesentliche Fragestellungen der Energiewende auf inter- und transdisziplinärer Basis zu beantworten. Das virtuelle Institut "Strom zu Gas und Wärme" untersucht notwendige Optionen zur Flexibilisierung der Energieversorgung. Diese Optionen sind eine wichtige Bedingung für die Integration von stark schwankenden Anteilen an erneuerbaren Energien im Stromnetz. Eine denkbare Flexibilitätsoption sind zum Beispiel so genannte "Power-to-Gas"-Verfahren, die es erlauben, "überschüssigen" Strom in speicherbare, gasförmige Energieträger wie Wasserstoff oder Methan umzuwandeln. Hierzu müssen die Netze dieser Sekundär-Energieträger sehr viel stärker als bisher untereinander verbunden und die Umwandlungsprozesse wie beispielsweise Brennstoffzelle und Elektrolyse weiterentwickelt werden.

Projekthaus P2F – Power-to-fuel

Im Projekthaus Power to fuel (P2F) –also "Strom zu Kraftstoff" – arbeiten sechs Lehrstühle der RWTH Aachen und zwei Institute des Forschungszentrums Jülich an innovativen Prozessen zur Kraftstoffsynthese unter Einbindung von Wasserstoff, der via Elektrolyse aus erneuerbarem Strom erzeugt wird. Die Forschungsansätze von P2F liegen in den Bereichen Elektrolyse, Katalyse, Kraftstoff und Motor sowie der Prozessanalyse. Die Arbeiten des Projekthauses verfolgen somit den Ansatz der Umwandlung von "Überschussstrom" in Wasserstoff weiter mit dem Endprodukt Kraftstoff im Blick. Auf diese Weise erzeugter Kraftstoff könnte als Energiespeicher mit hoher Energiedichte und langer Speicherdauer dienen. Eine solche Lösung wäre eine weitere Option, um Strommarkt und Verkehr zu verbinden und weitere Flexibilität in der Energieversorgung zu schaffen, wie es die Energiewende erfordert. Das Projekthaus arbeitet interdisziplinär und ist ausgestattet mit Mitteln der Aachener Exzellenzinitiative.


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