Der voranschreitende Klimawandel erfordert es zunehmend, Energieversorgungssysteme grundlegend und umfassen zu transformieren. Dazu muss die bisherige Energiebereitstellung auf der Basis fossiler Energieträger durch eine Energiebereitstellung auf der Basis erneuerbarer Energien ersetzt werden. Die Transformation hin zu einer klimaneutralen Energieversorgung erfordert nachhaltige, innovative und sektorenübergreifende Lösungen. Die Forschungsgruppe "Zukunftsfähige Energiesysteme" befasst sich mit der Modellierung, Analyse und Bewertung nachhaltiger Energieträger, flexibler Energienutzung sowie der effizienten Integration erneuerbarer Energien in das Energiesystem.
Ein besonderer Fokus liegt auf der Bereitstellung und Nutzung von Wasserstoff sowie seiner Derivate wie Methanol, Ammoniak oder synthetische Kohlenwasserstoffe. Insbesondere in "hard-to-abate"-Sektoren wie der Industrie oder dem Luftverkehr werden diese als Schlüsseltechnologien für die Defossilisierung betrachtet. Gleichzeitig analysiert das Team die Auswirkungen der Integration fluktuierender erneuerbarer Energien auf das Energiesystem und untersucht Möglichkeiten zur Flexibilisierung durch Energiespeicher, Power-to-X-Technologien oder nachfrageseitige Steuerung.
Methodisch setzt die Forschungsgruppe auf simulationsgestützte und optimierungsbasierte Ansätze zur techno-ökonomischen und ökologischen Bewertung. Dazu kommen Softwaretools wie Aspen Plus, Python und Matlab zum Einsatz, um Produktions-, Bereitstellungs- und Nutzungspfade von Energieträgern systemisch zu analysieren. Zudem werden Transformationspfade für Energiesysteme auf lokaler, nationaler und europäischer Ebene bewertet.
Die Forschungsschwerpunkte umfassen unter anderem:
- Wasserstoffproduktions- und Bereitstellungsketten sowie die Synthese wasserstoffbasierter Energieträger
- Kohlenstoffdioxidgewinnung, -verfügbarkeit und -bereitstellung für eine nachfolgende Nutzung mittels Wasserstoff zur Kohlenwasserstoff-Synthese
- Flexibilitätsoptionen in Energiesystemen, insbesondere durch Energiespeicher und Power-to-X-Technologien, dabei sowohl die Technologieoptimierung als auch die optimierte Technologieintegration
- die Nutzung regenerativer Energieträger (z. B. Wasserstoff) oder Kraftstoffe (z. B. Biokraftstoffe, Power-to-Liquid-Kraftstoffe) in einem übergeordneten Systemkontext, z. B. hinsichtlich der sukzessiven Transformation von Mobilitätssystemen
- Nachhaltigkeitsbewertung und Regulierung alternativer Energieträger nach aktuellen Richtlinien (z. B. RED II, ETS)
Die Forschungsgruppe "Zukunftsfähige Energiesysteme" trägt dazu bei, wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse im Bereich der Defossilisierung des globalen, nationalen und lokalen Energiesystems zu gewinnen sowie innovative Lösungen zu entwickeln und bewerten.
Hier finden Sie die aktuellsten wissenschaftlichen Veröffentlichungen aus der Forschungsgruppe.
Wir freuen uns über Ihr Interesse an unserer Forschung und laden Sie herzlich dazu ein, mehr über unsere Arbeit zu erfahren. Bei Fragen oder Interesse an einer Zusammenarbeit stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.
Gruppenleitung: Fabian Carels
