X-Energy (inkl. Teilprojekte)

Das Forschungsprojekt X-Energy ist eine strategische Partnerschaftsinitiative der HAW Hamburg mit dem Ziel, die Hochschule als ein führendes Innovationszentrum für die Entwicklung zukunftsfähiger klimaneutraler Energiesysteme in der Metropolregion Hamburg zu positionieren. Zentrales Element zur strategischen Ausrichtung des Gesamtprojektes ist das X-Energy-Managementprojekt.

Aufgeteilt in verschiedene Teilprojekte richtet sich der Forschungsschwerpunkt von X-Energy vor allem auf den Umbau des Energiesystems. Hierfür ist eine technologieoffene Transformation des Stromsystems notwendig – weg von fossilen hin zu erneuerbaren Energien. Das neue Stromsystem muss dabei flexibel auf Schwankungen in der Stromerzeugung reagieren, d. h. der Verbrauch von Strom muss sich stärker an das Stromangebot richten. Das allerdings stellt das immer komplexer werdende Stromsystem vor große Herausforderungen. Genau hier setzt die Partnerschaftsinitiative X-Energy mit dem Forschungsthemen Windenergie, Systemintegration, Energiespeicher und dem interdisziplinären Forschungsfeld Umwelt & Akzeptanz an. Es entwickelt Lösungen für ein sicheres und stabiles Energiesystem, das sich zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien speist.

X-Energy ist ein Verbund von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft. Es besteht aus gut 20 regionalen und überregionalen Unternehmenspartnern, die in 24 Teilprojekten, Lösungen für ein klimaneutrales Energiesystem entwickeln – von der ersten Idee bis hin zur Markteinführung innovativer Produkte und Dienstleistungen. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von 17 Professor*innen aus drei Fakultäten der HAW Hamburg (Technik und Informatik, Life Sciences, Wirtschaft und Soziales) schafft dabei wertvolle Synergieeffekte in der wissenschaftlichen Forschung.

Schwerpunkte

Windenergie
Einen Großteil des wetterbedingt ungleichmäßig anfallenden erneuerbaren Stroms stammt aus Windenergie. Der weitere Ausbau erneuerbarer Energien und die vollständige Integration dieses Stroms in die Netze wird umso besser gelingen, je mehr Flexibilitäts- und Optimierungspotenziale erschlossen werden. Zudem müssen die Stromgestehungskosten durch Innovationen weiter gesenkt werden, um die Ausbauziele erreichen zu können. Eine Steigerung der Effizienz und Erzeugungsleistung sowie das Reduzieren von Wartungsaufwand durch die Optimierungen der Anlagenkonstruktionen von Windenergieanlagen (WEA) minimiert die Kosten. Durch gezielte Weiterentwicklung der Steuer- und Reglungstechnik können WEA außerdem dabei helfen, das Stromnetz stabil zu halten.

Zur Förderung der gesellschaftlichen Akzeptanz für Windenergie wächst zudem die Notwendigkeit von Innovationen zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit. Hierzu gehören der Schutz von Flora und Fauna sowie die Reduktion der Licht- und Schallemissionen von WEA.

Systemintegration
Mit der Energiewende ändert sich die Stromversorgung von einem lastgeführten System, in dem der Strombedarf durch gut regelbare fossile Kraftwerke gedeckt werden konnte, hin zu einem erzeugungsgeführten System, in dem die schwankende Stromproduktion aus Wind und Sonne mit dem Stromverbrauch in Einklang gebracht werden muss. Die Sicherung des Gleichgewichts ist eine unabdingbare Voraussetzung für die Stabilität des Stromnetzes. Gelingen kann dies durch eine systematische Steuerung und Regelung einer Vielzahl von Stromerzeugern und -Verbrauchern mit Hilfe einer dezentralen Kommunikationsstruktur und innovativen Algorithmen. Eine Kopplung des Stromsektors mit den Verbrauchssektoren Industrie, Wärme und Mobilität erhöht die Flexibilität des Gesamtsystems durch steuerbare Großverbraucher und ermöglicht zudem die Dekarbonisierung dieser Sektoren.

Energiespeicher
In Stromnetzen mit steigendem Anteil fluktuierender, erneuerbarer Energien muss die Synchronisation von Verbrauch und Erzeugung durch effiziente Energiespeicher unterstützt werden. Diese sind notwendig, um einerseits kurzfristige Last- und Erzeugungsschwankungen auszugleichen und andererseits langfristige Stromüberschüsse sinnvoll aufzunehmen bzw. Energiereserven für wind- und sonnenarme Perioden vorzuhalten.

Power-to-X-Konzepte (PtX) machen Stromüberschüsse langfristig für erzeugungsschwache Zeiten verfügbar. Zudem kann Strom durch die Umwandlung in gasförmige oder flüssige Energieträger auch für schwer elektrifizierbare Anwendungen wie den Schwerlastverkehr oder bestimmte industrielle Anwendungen verfügbar gemacht werden. Wärme- und Stromspeicher hingegen sind vor allem für die dynamische kurz- bis mittelfristige Energiespeicherung geeignet.

Weiterführende Informationen

Weitere Materialien und wissenschaftliche Veröffentlichungen zu X-Energy und den Teilprojekten finden Sie unter: CC4E-Marking und Kommunikation

X-Energy Managementprojekt

Zentrales Element zur strategischen
Ausrichtung des Gesamtprojektes ist das
X-Energy-Managementprojekt