Forschungsfeld Energy and Environment (E+E)

Energy and Environment (E+E)

Energiewende und Klimawandel: Erde und Mensch brauchen unsere Spitzenforschung. Wir denken Neues und engagieren uns von der Idee bis zur Innovation auf vielen wichtigen Forschungsgebieten, zum Beispiel für neue Konzepte und Materialien zur Energieumwandlung und -speicherung. An der TU Darmstadt arbeiten Wissenschaftler*innen aus den Ingenieur-, Geistes-, Sozial- und Naturwissenschaften zusammen, denn die großen Fragen unserer Zeit beantwortet man am besten gemeinsam.

Ob es der Wasserstoff als Energieträger oder die Kühlung mit Magnetwerkstoffen ist, das intelligente elektrische Netz oder das klimaneutrale Haus – unsere Forschenden wollen mit ihren Leistungen verantwortungsvolle Transformationen ermöglichen, in der Technik und in der Gesellschaft. Sie denken Konzepte neu – bis hin zum Wärmetransport in der Schwerelosigkeit.

Profilthemen des Forschungsfeldes

In all unseren Forschungsfeldern steckt wissenschaftliche Exzellenz. Spitzenwissenschaftler*innen und ihre Teams treiben in thematisch fokussierten Profilthemen die Forschung voran. Die Profilthemen prägen die akademische Reputation der Technischen Universität Darmstadt. Sie zeichnen sich durch erfolgreiche Verbundvorhaben und eine hohe Attraktivität aus.

Carbon-Neutral Circles

Neue Technologien sind der Schlüssel für das Gelingen der Energiewende: Um regenerativ erzeugte Energie in großen Mengen und über längere Zeiträume hinweg zu speichern und zu transportieren, werden chemische Energieträger benötigt, die in eine CO2-neutrale Kreislaufenergiewirtschaft integriert werden können. Neben Wasserstoff und e-fuels eignen sich hier insbesondere auch Metalle.

Im Profilthema werden diese innovativen Speichermaterialien und deren Nutzung erforscht. Dabei spannt die Forschung einen weiten Bogen von der grundlegenden Ebene der chemischen Reaktionen über die Entwicklung von Prozessen hin zur Pilotanlage. So leistet das Profilthema wichtige Beiträge, um den künftigen Bedarf an regenerativer Energie in allen Anwendungsgebieten, d.h. in Gebäuden, Mobilität und Industrie, zu decken.

Integrated Energy Systems

Die klimaneutrale Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen kann gelingen, wenn die Energiesektoren Strom, Wärme und Mobilität eng miteinander gekoppelt werden. Die Herausforderung lautet, die Erzeugung, den Transport und die Speicherung der verschiedenen Energieformen mit den verschiedenen Bedarfen in Industrie, Gewerbe, Verkehr und privaten Haushalten optimal zu koordinieren, um eine effiziente, sichere und nachhaltige Energieversorgung zu ermöglichen.

Dazu erforscht das Profilthema Methoden für den optimalen Betrieb und die Auslegung solch integrierter Energiesysteme und entwickelt politische und ökonomische Strategien für deren Umsetzung. Es werden Energiesysteme aller Größenordnungen betrachtet – von der (supra-)nationalen Ebene bis hin zu lokalen Quartieren oder komplexen Einzelkomponenten wie gebäudeintegrierten Wärmespeichern.

Scalable Clean Water Cycles

Klimawandel, Bevölkerungswachstum, Landflucht, Umweltverschmutzung – all diese Entwicklungen verschärfen weltweit die Wasserknappheit. Ein nachhaltiges Wassermanagement und eine regenerative Kreislaufwirtschaft, werden daher immer wichtiger, um auch in Zukunft den Zugang zur Lebensressource Wasser in guter Qualität zu sichern.

Die Forschung im Profilthema verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz – von der molekularen Ebene bis hin zu komplexen Flusseinzugsgebieten, von Analysen und Bewertung der Einträge von Schadstoffen und Keimen über hydrogeochemische Umweltprozesse bis hin zu neuen Technologien für die Wertstoffrückgewinnung. Dabei werden technologische wie sozioökonomischen Fragestellungen verknüpft.

Thermo-Fluids and Interfacial Phenomena

Strömende Flüssigkeiten und Gase sind essentiell für technische und industrielle Anwendungen: Thermofluide transportieren Energie in Wärmetauschern oder um Notebooks zu kühlen, Oberflächen werden in innovativen Druckverfahren beschichtet, Mehrphasenströmungen ermöglichen den Transfer über Grenzflächen, Mikrofluidik erlaubt die Steuerung chemischer Reaktionen… Unsere Forschung analysiert, beschreibt und prognostiziert Schlüsselphänomene wie komplexe Strömungen, Grenzflächendynamik, Wärme- und Stoffübertragung, die für energie- und umwelttechnische Prozesse hochrelevant sind.