Ringvorlesung Nachhaltige Prozesse

Akzeptanz erneuerbarer Energien aus interdisziplinärer Perspektive

Referentin: Prof. Dr. Gundula Hübner

Zur Akzeptanz erneuerbarer Energien liegen zahlreiche Forschungsergebnisse und Praxiserfahrungen vor. Diese Erkenntnisse lassen sich in verschiedene Kategorien einteilen – zum Beispiel, wie effizient die Energiewende wahrgenommen wird, oder welche Rolle soziale Normen spielen. Jede der Kategorien beinhaltet interdisziplinäre Ansatzpunkte, die im Vortrag anhand verschiedener Forschungsprojekte vorgestellt werden, zum Beispiel zur Verbindung zwischen Ingenieurwissenschaften und Umweltpsychologie. Die Forschungsergebnisse zeigen klar: Technische und ökonomische Ansätze greifen zu kurz. Um die gesellschaftliche Herausforderung der Transformation der Energieversorgung zu meistern, braucht es Diversität – statt „One-fits-all“.

_{Foto: Silke Reents}

Innovative Materialien für die Wasserstoff-Zukunft: Neuartige Komposite für Bipolarplatten in der Elektrolyse

Referentin: Dr. Maria Gaudig

Im JTC-Projekt an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg wird an neuartigen Komposit-Materialien für Elektrolyse-Bipolarplatten gearbeitet – mit dem Ziel, eine kosteneffiziente und langlebige Alternative zu klassischen Metalllösungen zu schaffen. Ein erster Titan-Komposit mit hoher Leitfähigkeit, geringer Porosität und guter Korrosionsbeständigkeit zeigt bereits großes Potenzial. In Zusammenarbeit mit dem Industriepartner Whitecell Eisenhuth wird der Transfer in die industrielle Anwendung vorangetrieben. Aktuell werden hochauflösende 3D-Nano-CT-Methoden und KI-gestützte Analyseverfahren genutzt, um die Mikrostruktur weiter zu optimieren – für den skalierbaren Einsatz in der industriellen Wasserstoffproduktion.
_{Foto: Michael Deutsch} 

Bedarfsgerechter Betrieb von Biogasanlagen: Modellgestützte Prozessüberwachung und Regelung

Referent: Simon Hellmann, Deutsches Biomasseforschungszentrum (DBFZ)

Biogas bedarfsgerecht zu produzieren basierend auf Strompreis-Prognosen erweist sich als erfolgreiche Strategie zur Steigerung der Einnahmen landwirtschaftlicher anaerober Vergärungsanlagen (AD) und zur Stabilisierung eines erneuerbaren Stromnetzes. Während dies durch erhöhte Gasspeichervolumina erreicht werden kann, stellt die gezielte Beeinflussung der Substratzufuhr eine herausfordernde aber vielversprechende Alternative dar. Damit der Prozess stabil bleibt, erfordert die dynamische Substrat-Zufuhr verlässliche AD-Prozessmodelle sowie robuste Algorithmen zur Überwachung und Regelung. Mit fast 10.000 betriebsbereiten Biogasanlagen und über 25 Jahren Pionierarbeit verfügt Deutschland über eine Infrastruktur, die für ein erneuerbares und stabiles Stromnetz von unerlässlichem Wert ist.
_{Foto: Anna Seelbach}

Wasserstoffdruckspeicher – Anwendungsbeispiele und Herausforderungen an Werkstoffe und Prozesse

Referent: Prof. Dr.-Ing. Maik Feldmann | Geschäftsfeldleiter Polymeranwendungen | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Wasserstoffdruckspeicher des Typs 4 stellen eine fortschrittliche Lösung für die Speicherung und den Transport von Wasserstoff dar. Diese Tanks bestehen aus einem inneren Behälter aus Kunststoff, der von einer äußeren Schicht aus hochfesten Verbundwerkstoffen umgeben ist. Diese Bauweise bietet zahlreiche Vorteile, insbesondere hinsichtlich des Gewichts. Die Anforderungen an Kunststoffe für Wasserstoffdruckspeicher sind äußerst komplex und stellen für die Produktentwicklung sowie die spätere Fertigung eine Herausforderung dar, um die Sicherheit und Effizienz dieser Speicherlösungen zu gewährleisten. Zunächst ist die Druckbeständigkeit von zentraler Bedeutung, da die Werkstoffe hohen Drücken von bis zu 700 bar und mehr standhalten müssen, und das über die gesamte Lebensdauer. Zudem werden die Werkstoffe auch in kurzer Zeit großen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Die Herstellung von Typ-4-Tanks erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst wird der innere Kunststoffbehälter hergestellt, und anschließend wird die faserverstärkte Hülle durch ein Wickelverfahren aufgebracht, bei dem die Fasern in Harz getränkt und in mehreren Lagen um den inneren Behälter gewickelt werden. Die äußere Schicht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) verleiht dem Tank eine hohe strukturelle Integrität und ermöglicht es, das Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Stahlbehältern erheblich zu reduzieren. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen in der Mobilität, beispielsweise in Wasserstofffahrzeugen, sowie in der Logistik und im Transport, wo jedes Kilogramm Gewicht eine Rolle spielt.

^{Foto: Sabine Bethke}