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Kräftiger Schub für die Energieforschung

Kopernikus-Projekte: TU platziert sich in drei von vier Schlüsselbereichen

07.04.2016 von

Herausragender Erfolg bei der bislang größten Forschungsinitiative zur Energiewende des Bundes: An drei der vier für die Förderung ausgewählten „Kopernikus-Projekte für die Energiewende“, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert, wird die TU Darmstadt beteiligt sein. In einem der Projekte übernimmt sie die Leitung.

Die TU ist an drei Projekten des Bundes zur Energieforschung beteiligt. Im Bild: Eine Solaranlage auf dem Dach des Hörsaal- und Medienzentrums. Bild: Jan-Christoph Hartung

In der ersten Förderphase bis 2018 stattet das Ministerium jedes Kopernikus-Projekt mit zehn Millionen Euro pro Jahr aus. Die Gesamtlaufzeit der Projekte ist mit zehn Jahren anvisiert.

„Mit diesem großartigen Erfolg im schwierigen Wettbewerb der Kopernikus-Projekte zeigt die TU Darmstadt einmal mehr, dass sie intensiv und aktiv daran mitwirkt, die Energiewende erfolgreich umzusetzen. Damit gehört die TU Darmstadt zu den zentralen Akteuren in der universitären Energieforschung“, so Professor Hans Jürgen Prömel, Präsident der TU Darmstadt.

Im Themenfeld „Industrieprozesse“ ging der Zuschlag an das Projekt „SynErgie“ unter der Leitung von Professor Eberhard Abele, Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt, die ein Konsortium von 83 Partnern anführt. Mit dem Projekt „SynErgie“ soll erstmals in Deutschland branchenübergreifend demonstriert werden, wie gerade energieintensive Produktionsprozesse an eine schwankende Energieversorgung angepasst werden können. Durch diese Maßnahmen könnten die Energieversorgungskosten der Industrie bis 2020 um schätzungsweise mehr als 10 Milliarden Euro verringert werden – bei erheblicher Reduzierung der CO2-Emissionen.

Ihre breite Expertise mit Beteiligung mehrerer Fachgebiete im Bereich der Energieforschung wird die TU Darmstadt zudem im Themenfeld „Systemintegration“ einbringen. Hier fungiert Professorin Michèle Knodt von der TU Darmstadt als Mitglied des Direktoriums des von Professor Ortwin Renn vom Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) Potsdam geleiteten Projekts „ENavi“ mit 64 Partnern. „ENavi“ betrachtet die Energiewende als einen gesamtgesellschaftlichen Veränderungsprozess. Auf diesem Wege wird das Projekt dazu beitragen, die Energiewende mit größtmöglicher Akzeptanz voran zu treiben. Die erwarteten Erkenntnisse erlauben zudem eine Abschätzung des Marktpotentials verschiedener Technologien.

TU-Professorin Jutta Hanson erbringt einen Beitrag im Themenfeld „Neue Netzstrukturen“. Sie ist Partnerin im Projekt „ENSURE“ unter Leitung von Professor Holger Hanselka vom Karlsruher Institut für Technologie, der RWTH Aachen, E.ON, TenneT TSO GmbH, Siemens AG und ABB. Insgesamt sind an diesem Projekt 21 Partner beteiligt. Das Konsortium hat den überzeugendsten Antrag abgeliefert, wie durch eine Kombination von dezentral und zentral erzeugtem Strom die Kosten für den Netzumbau verringert werden könnten. Nach derzeitigem Stand wird der Netzumbau bis zum Jahr 2025 mit bis zu 34 Milliarden Euro veranschlagt.

Die Projekte

Zeigt Kompetenz bei Energieaspekten: die kürzlich eröffnete ETA-Fabrik. Bild: Jan Michael Hosan/Hessenagentur
Zeigt Kompetenz bei Energieaspekten: die kürzlich eröffnete ETA-Fabrik. Bild: Jan Michael Hosan/Hessenagentur

In der Förderlinie „Industrieprozesse“ bekam das Konsortium unter Führung der TU Darmstadt den Zuschlag mit dem Projekt „SynErgie“ (Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung). Hier wird unter der Leitung von Professor Eberhard Abele, Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen am Fachbereich Maschinenbau der TU Darmstadt, die Expertise von 83 Partnern gebündelt, darunter renommierte Forschungsinstitute, zivilgesellschaftliche Organisationen und namhafte Unternehmen wie Siemens, Daimler, Steag oder der Aluminiumerzeuger Trimet.

Das Konsortium nimmt sich eines zentralen Aspekts der Energiewende an: Die Herausforderung eines hohen Anteils an Wind- und Solarstrom am Energiemix besteht darin, Erzeugung und Verbrauch zeitlich in Einklang zu bringen. Mit dem Projekt „SynErgie“ soll erstmals in Deutschland branchenübergreifend demonstriert werden, wie gerade energieintensive Produktionsprozesse an eine schwankende Energieversorgung angepasst werden können. Durch solche Maßnahmen könnten die Energieversorgungskosten der Industrie bis 2020 um mehr als 10 Milliarden Euro verringert werden – bei erheblicher Reduzierung der CO2-Emissionen.

„SynErgie“ unterstützt die kosteneffiziente Realisierung der Energiewende, damit Deutschland sich zum internationalen Leitanbieter für flexible Industrieprozesse entwickeln kann. Die Forschungsarbeiten starten zunächst mit sieben energieintensiven Branchen: Stahl- und Aluminium-Herstellung, chemische Industrie, Maschinen- und Anlagenbau, Papier-, Lebensmittel- und Automobilindustrie. Diese vereinigen rund 90 Prozent des industriellen Nettostrombedarfs. Das Projekt „SynErgie“ betrachtet die energieintensiven Schlüsselproduktionsprozesse dieser Branchen, um deren Energiebedarf mit dem schwankenden Angebot erneuerbarer Energie zu synchronisieren. Dafür sollen konventionelle Automatisierungsstrukturen aufgebrochen und angepasst werden.

Mit Hilfe moderner Ansätze der Informations- und Kommunikationstechnik wird eine hochdynamische steuerungstechnische Plattform geschaffen. Sie regelt die Energieverteilung zwischen den Industrieprozessen und berücksichtigt das schwankende Energieangebot. Neben den technischen und wirtschaftlichen Aspekten integriert das Projekt rechtliche und sozialgesellschaftliche Perspektiven in seine Lösungen. Punkten konnte die TU Darmstadt bei der Bewerbung um die Förderung als Kopernikus-Projekt unter anderem mit der Kompetenz, die sie mit der kürzlich eröffneten „ETA-Modellfabrik“ unter Beweis gestellt hat: „Wir haben gezeigt, dass wir eine solche Lernfabrik nicht nur aufbauen, sondern auch betreiben und nutzen können, um energieeffiziente Produktion unter Realbedingungen zu erforschen, zu optimieren und an die Industrie weiterzugeben“, sagt Professor Eberhard Abele. „Das passte haargenau zu den Anforderungen des Kopernikus-Projektes.“

Mehrere Fachgebiete des Profilbereichs „Energiesysteme der Zukunft“ sind maßgeblich an dem vom IASS geführten Kopernikus-Projekt „ENavi“ zur Systemintegration und Vernetzung der Energieversorgung beteiligt. Professorin Knodt ist als Vertreterin des Energy Centers eines von sieben Mitgliedern des Direktoriums, das den Verbund leiten wird. Die TU Darmstadt wird ihre ausgewiesene Kompetenz aus dem Institut für Politikwissenschaft, dem Zentrum für Konstruktionswerkstoffe, der staatlichen Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde (MPA/IfW Darmstadt), der Energie- und Kraftwerkstechnik (EKT), und dem Fachgebiet Stoffstrommanagement und Ressourcenwirtschaft, Darmstadt in dieses Projekt einbringen und damit ihr Profil im Bereich der Energieforschung weiter schärfen.

Das Projekt hat zum Ziel: ein besseres und tieferes Verständnis des komplex vernetzten „Systems von Systemen“ im Energiebereich und den damit verbundenen Bereichen wie Industrie und Konsum zu gewinnen, auf der Basis dieser Erkenntnis evidenz- und wissenschaftsbasierte Handlungsoptionen aufzuzeigen, wie die Komponenten des zukünftigen Energiesystems unter Berücksichtigung der energiepolitischen Ziele und (u.a. rechtlichen Rahmen- und) Randbedingungen systemisch integriert werden können, so präzise wie möglich abzuschätzen, welche Folgen eine bestimmte Maßnahme (Intervention), die die geforderte Integration bewirken soll, kurz-, mittel- und langfristig im System der Systeme haben würde und schließlich in einem transdisziplinären Diskurs Optionen für kollektiv wirksame Maßnahmen (Interventionen) zu generieren.

Das Fachgebiet Elektrische Energieversorgung unter Einsatz Erneuerbarer Energien (Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik) unter Leitung von Professorin Jutta Hanson trägt in der Förderlinie „Neue Netzstrukturen“ zum Projekt „ENSURE“ (Neue Energie NetzStruktURen für die Energiewende) bei. Konsortialführer ist das Karlsruher Institut für Technologie.

Kopernikus als Teil des Energieforschungsprogramms des Bundes

Die Forschungsthemen der vier Kopernikus-Projekte wurden von Vertretern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft im Rahmen des „Forschungsforums Energiewende“ erarbeitet. Insgesamt haben sich rund 1000 Institutionen mit 41 Projektvorschlägen beworben. 230 Institutionen werden nun die vier Projekte umsetzen.

Die Projekte sind auf eine Laufzeit von zehn Jahren angelegt, ihre Ergebnisse aus der Grundlagenforschung sollen bis hin zur Anwendung geführt werden. Sozialwissenschaftler und Vertreter der Zivilgesellschaft werden eingebunden, um Konzepte zu entwickeln, die mit den Erwartungen der Bürgerinnen und Bürger an die Energiewende vereinbar sind. Das BMBF stellt für die erste, dreijährige Förderphase bis zu 120 Millionen Euro bereit. Bis 2025 sollen weitere 280 Millionen Euro zur Verfügung gestellt werden. Die Kopernikus-Projekte sind Teil des Energieforschungsprogramms der Bundesregierung „Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung“.