Competence Center für
Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)

Die Energiewende stellt uns vor zwei zentrale Aufgaben: Einerseits müssen erneuerbare Erzeugungsstrukturen auf- und ausgebaut werden, andererseits erfordert sie den Umbau hin zu einem flexiblen Energiesystem, in das der erneuerbare, fluktuierend produzierte Strom gespeist werden kann.

Im Vortrag wird ein erster Überblick über die damit verbundenen Herausforderungen sowie deren Bearbeitung im Projekt X-Energy gegeben. Hierzu erfolgt eine kurze Einführung in die Forschungsbereiche Windenergie, Sektorkopplung und gesellschaftliche Akzeptanz der Energiewende, die dann in den einzelnen Ringvorlesungen vertieft behandelt werden.

• Wer: Prof. Dr. Hans Schäfers (Referent)
• Wann: Mittwoch, 05.10.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
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Die Windenergie ist Sinnbild für die Energiewende in Deutschland, jedoch leidet sie am stockenden Ausbau. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Am häufigsten hängt dieser mit einer schlechten Bürgerbeteiligung im Genehmigungsprozess zusammen. Beim Thema Akustik beispielsweise sind die Ängste der Bevölkerung vor negativen Effekten durch die Windenergie häufig groß. Diese beruhen oftmals aber nicht auf eigenen Erfahrungswerten. Die Methode des "Soundwalks" bietet in solchen Situationen eine gute Möglichkeit, sich mit der Thematik der Akustik von Windkraftanlagen auseinanderzusetzen.

In dieser Vorlesung werden den Teilnehmer*innen bei einem gemeinsamen Soundwalk im Windpark Curslack und dessen Umgebung die Grundzüge des "Soundwalks" nähergebracht.

• Wer: Sebastian Mellert (Referent)
• Wann: Mittwoch, 12.10.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Windpark Curslack (der Treffpunkt wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
• Anmeldung

Auf den ersten Blick scheint es fast, als ob Windenergieanlagen seit Jahren unverändert sind. Sie haben drei Rotorblätter, stehen auf einem hohen schlanken Turm und drehen im Uhrzeigersinn.

Bei genauerer Betrachtung lässt sich jedoch genau das Gegenteil erkennen. Windenergieanlagen haben seit Beginn der modernen Windenergie zur Stromerzeugung eine enorme technische Entwicklung erfahren. Diese bezieht sich nicht nur auf die Größe, sondern auch die Bauweise der Anlagen. So lassen sich die Anlagen an verschiedenste Standortbedingungen anpassen - egal ob Onshore, Offshore, an Standorten mit tropischen Wirbelstürmen und in Wüsten oder Standorten mit Kaltklimabedingungen. Außerdem ist die harmonische Integration von Windenergie, z. B. in Bezug auf den Netzanschluss, die Schallemissionen oder den Schlagschatten, von höchster Bedeutung, um sie gesellschaftsfähig zu machen.

In dieser Übersichtsvorlesung wird zunächst ein kurzer Abriss über die Entwicklung der modernen Windenergieanlagen seit den 70er-Jahren bis heute gegeben. Daran schließt sich eine Betrachtung verschiedener Konzeptideen an, die sich derzeit in der Forschung befinden, beispielsweise Flug-, Multirotor- und Zweiblattwindenergieanlagen, alternative Triebstrangbauweisen, lastschonende Regelungsverfahren, intelligente Windparkregelung und Kombination von Windenergie und Wasserstoffproduktion.

• Wer: Prof. Peter Dalhoff (Referent)
• Wann: Mittwoch, 19.10.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
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Multirotorwindenergieanlagen (MRWEA) sind ein alter Hut. Sie wurden bereits von Honnef in den 1930er-Jahren erforscht. Gebaut wurden diese Anlagen jedoch kaum, sodass nur wenig Erfahrung vorliegt.

Im Projekt X-Multirotor wurde eine 20 MW-MRWEA für den Offshoreeinsatz entwickelt und analysiert. Aus einer Vielzahl von Designparametern wurden drei favorisierte Konzepte entwickelt und mit modernen Simulationsverfahren berechnet und ausgelegt.

Diese Vorlesung gibt einen Einblick in die physikalischen Grundlagen, Besonderheiten und Vorteile von MRWEA. Dabei erfolgt stets ein Vergleich mit einer 20 MW-Einzelrotoranlage. Zunächst wird ein System auf feststehender Unterwasserstruktur betrachtet, wobei auch ein schwimmendes Fundament in die Diskussion einbezogen wird. Der Vergleich erfolgt zunächst auf technischer Basis, abschließend dann anhand einer Stromgestehungskostenbetrachtung als entscheidender Bewertungsgröße. So können sich Zuhörende ein eigenes Bild zu dieser revolutionären Idee machen.

• Wer: Prof. Peter Dalhoff (Referent), Sven Störtenbecker, Abdullah Khisraw, Markus Warner und Tobias Eichelmann (Co-Referenten)
• Wann: Mittwoch, 26.10.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
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In dieser Vorlesung geht es zunächst um klassische Vorurteile und Urteile zu Zweiblattanlagen. Anschließend werden Zwei- und Dreiblattanlagen aus (aero)-dynamischer Sicht gegenübergestellt und deren Lasten miteinander verglichen. Ein wichtiger Punkt sind dabei Lastreduzierungskonzepte. Zum Schluss erfolgt ein Ausblick auf die Wachstumsgrenzen von Windenergieanlagen und die Potenziale bei schwimmenden Offshoreanlagen.

• Wer: Prof. Dr. Vera Schorbach (Referentin), Fabian Anstock (Co-Referent)
• Wann: Mittwoch, 09.11.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
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Neben der Erforschung der technischen Umsetzungsmöglichkeiten besteht eine zentrale Herausforderung der Energiewende darin, den Ausbau der erneuerbaren Energien und eines zukunftsfähigen Stromsystems auch in der Praxis umzusetzen. Welche Möglichkeiten sich hierfür bieten, hängt dabei vor allem von politischen und rechtlichen Rahmenbedingungen ab.

In dieser Vorlesung geht es um eine Einführung in die ordnungspolitischen Rahmenbedingungen, unter denen die Energiewende erfolgreich gestaltet werden kann.

• Wer: Dipl.-Ing. Jens Heidorn, NET Windenergie GmbH (Referent)
• Wann: Mittwoch, 02.11.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
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Für den Aufbau eines auf erneuerbaren Energien basierenden Energiesystems ist und bleibt der Ausbau der Windenergie die zentrale Aufgabe. Für den zügigen Ausbau von Windenergieanlagen stellt die gesellschaftliche Akzeptanz jedoch eine nicht zu unterschätzende Herausforderung dar. Von vielen werden solche Anlagen oftmals als Belastung wahrgenommen. Eine solche Belastung ist u. a. die nächtliche Kennzeichnung der Anlagen durch Blinklichter, um die Flugsicherheit zu gewährleisten.

Im Projekt X-Radar wird daher untersucht, inwieweit die Reduzierung der nächtlichen Blinklichter durch den Einsatz einer radargestützten Technologie (bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung) die Akzeptanz für Windenergieanlagen steigern kann.

Wie sich Akzeptanz erfassen lässt und welche Rolle sie für die Umsetzung der Energiewende spielt, soll in dieser Vorlesung anhand des X-Radar-Projekts vorgestellt und diskutiert werden.

• Wer: Dipl.-Ing. Petrit Vuthi (Referent), Nikolai Drews, M. A. (Referent)
• Wann: Mittwoch, 16.11.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
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Windenergie hat einen wesentlichen Anteil beim Erreichen der Klimaziele. In den letzten Jahren hat der Ausbau von Windenergieanlagen kontinuierlich abgenommen. Es zeigt sich, dass die fehlende Akzeptanz in der Bevölkerung ein großes Problem beim Ausbau darstellt. Diesem Trend lässt sich mit einem wissenschaftlichen Ansatz, der die subjektiven Erfahrungen der Betroffenen adressiert, entgegenwirken. Vorgestellt wird ein digitaler Baukasten, mit dem geplante Windparks für reale Umgebungen konfiguriert und als virtuelle Soundwalks für Betroffene und interessierte Bürger*innen subjektiv visuell-akustisch erfahrbar werden.

• Wer: Prof. Dr. Birgit Wendholt (Referentin) und Iwer Petersen, M. Sc. (Referent)
• Wann: Mittwoch, 23.11.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt) #
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Damit im Zuge der Energiewende die Defossilisierung der Sektoren Industrie, Verkehr und Gebäude gelingt, sind effiziente Sektorkopplungstechnologien notwendig, um Last- und Erzeugungsschwankungen auszugleichen. Um die fluktuierende Stromerzeugung, die mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien zunimmt, durch Speicherung auszugleichen und zeitversetzt der Nutzung zugängig zu machen, sind Energiespeicher, Power-to-X-Konzepte und innovative Regelkonzepte für komplexe Energiesysteme essenziell. Im Zentrum vieler Entwicklungen steht die Wasserstofferzeugung, die in vielfältigen Anwendungen die Sektorkopplung ermöglicht.

• Wer: Marleen Marks, Hansewerk (Referentin) und Dipl.-Ing. Mike Blicker (Co-Referent)
• Wann: Mittwoch, 30.11.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
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• Hinweis: Marleen Marks' Vortrag zum Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft wird am 01.02.2023 nachgeholt. Alle Personen, die sich für den Vortrag am 30.11. angemeldet haben und anmelden, werden automatisch auch für den Nachholtermin angemeldet.

Energiewende benötigt neben großen Stromspeichern zur Stabilisierung des Netzes mit schwankenden erneuerbaren Anteilen auch grüne Moleküle und stromunabhängige Verbraucher, um den Bedarf an knapper werdendem Grundlaststrom zu minimieren. Hier kann der Verkehrssektor im Rahmen der Sektorkopplung einen wichtigen Beitrag leisten, wenn zum einen Überschussstrom mit Power-to-Liquid-Verfahren in Kraftstoffe umgewandelt wird und zum anderen abfallbasierte Moleküle dabei helfen, den Strombedarf zu minimieren.

Die Vorlesung stellt solche Verfahren aus den X-Energy-Projekten READi-PtL und KLIMAKRAFT vor.

• Wer: Prof. Dr. Thomas Willner (Referent)
• Wann: Mittwoch, 07.12.2022, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)
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Zur Herstellung von nicht fossilem Erdgas werden Power-to-Gas-Technologien bereits erfolgreich genutzt. Die Möglichkeit, aus industriellen CO2-haltigen Abgasen zusammen mit umweltfreundlich hergestelltem grünem Wasserstoff Bio-Erdgas zu erzeugen, kann in Anlagen zur biologischen Methanisierung (BM) erfolgen. Eine vielversprechende Erweiterung der BM ist die Elektromethanogenese. Diese neue Technologie kommt ohne zusätzlich erzeugten Wasserstoff aus. Hier wird direkt regenerativ erzeugter Strom in Bio-Erdgas, also chemische Energie umgewandelt.

In dieser Vorlesung wird das Prinzip der BM und der Elektromethanogenese vorgestellt.

• Wer: Dr. Sandra Off (Referentin), Benjamin Rößler, M. Sc. (Co-Referent)
• Wann: Mittwoch, 14. Dezember 2022, 17-19 Uhr
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In dieser Vorlesung wird gezeigt, wie die Treibhausgasneutralität erreicht werden kann. Dabei geht es besonders um die nicht vermeidbaren Restemissionen, die trotz weitreichender Dekarbonisierung bis 2045 noch ausgeglichen werden müssen. Aktuell werden in der Wissenschaft die Verfahren der BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage), DACCS (Direct Air Carbon Capture and Storage) Technologie und die stoffliche Bindung von CO2 in grünen Polymeren diskutiert, die vorgestellt werden. Insbesondere wird auf die flexible Integration der DAC-Anlagen in die Energienetze eingegangen.

• Wer: Hendrik Zachariassen, M. Sc. (Referent)
• Wann: Nachholtermin am Mittwoch, 15. Februar 2023, 17-19 Uhr; Termin am Mittwoch, 11. Januar 2023 entfiel
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Heutige Automatisierungskonzepte für Wärmespeicher führen häufig zu einem suboptimalen Betrieb in Bezug auf Energieeffizienz bzw. Nutzung regenerativer Primärenergie. Modellbasierte prädiktive Regelungsverfahren ermöglichen hier Verbesserungen - meist sogar ohne Veränderung der Hardwarekomponenten.

In dieser Vorlesung werden die Voraussetzungen, Vorbereitungen und Implementierungsschritte solcher Verfahren vorgestellt und anhand der im X-Energy-Projekt X-Store gemachten Erfahrungen mit Demonstratoren dargestellt. Diese betten sich in die Forschung zu dezentralen Regelungskonzepten für Energiespeicher ein, welche zum Gelingen der Energiewende wichtig sind.

• Wer: Prof. Dr. Gerwald Lichtenberg (Referent) und Marius Block, M.Sc. (Co-Referent)
• Wann: Mittwoch, 18. Januar 2023, 17-19 Uhr
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Eine zentrale Herausforderung für die Energiewende besteht darin, das Energiesystem an die Schwankungen bei der Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien anzupassen und diese auszugleichen. Hierfür werden im Projekt morFLEX Lösungen entwickelt, wie Stromverbraucher und dezentrale Energieerzeuger für den Ausgleich der Schwankungen im Stromnetz eingebunden und orientiert am Börsenpreis gesteuert werden können. Mithilfe des Demand Side Management (DSM)-Ansatzes wird dabei ein skalierbares System gebildet, um verschiedene Anlagekonstellationen in der Industrie als Flexibilität nutzbar zu machen.

Wie das Potenzial von DSM konkret realisiert wird und wie dies zur Flexibilisierung des Energiesystems beitragen kann, soll in diesem Vortrag gezeigt werden.

• Wer: Matthias Kühl, dezera (Referent)
• Wann: Mittwoch, 25. Januar 2023, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt).
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Für eine erfolgreiche Defossilisierung der Sektoren Industrie, Verkehr und Gebäude im Zuge der Energiewende sind effiziente Sektorkopplungstechnologien notwendig, um Last- und Erzeugungsschwankungen auszugleichen. Hierfür sind Energiespeicher, Power-to-X-Konzepte und innovative Regelkonzepte, durch die diese Schwankungen ausgleichen und die Energie zeitversetzt zu Nutzung zugängig gemacht werden kann, essenziell. Im Zentrum vieler Entwicklungen steht hierbei die Wasserstofferzeugung. Wie diese hochgefahren werden kann und in vielfältigen Anwendungen die Sektorkopplung ermöglicht, soll in diesem Vortrag näher beleuchtet werden. Der Vortrag schließt dabei an den Übersichtsvortrag „Herausforderungen für die Sektorkopplung“ von Mike Blicker an.

• Wer: Marleen Marks, Hansewerk (Referentin)
• Wann: Mittwoch, 01.02.2023, 17-19 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt).
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