Competence Center für
Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)

Die Energiewende stellt uns vor zwei zentrale Aufgaben: Einerseits müssen erneuerbare Erzeugungsstrukturen auf- und ausgebaut werden, andererseits erfordert sie den Umbau hin zu einem flexiblen Energiesystem, in das der erneuerbare, fluktuierend produzierte Strom gespeist werden kann.

Im Vortrag wird ein erster Überblick über die damit verbundenen Herausforderungen sowie die Forschung am CC4E gegeben. 

• Wer: Prof. Dr.-Ing. Hans Schäfers (Referent)
• Wann: Dienstag, 08.10.2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

• Wer: Prof. Peter Dalhoff (Referent)
• Wann: Dienstag, 15.10.2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

• Wer: Prof. Peter Dalhoff, Sven Störtenbecker (Referenten)
• Wann: Dienstag, 22.10.2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

Damit die Stromversorgung sicher und stabil ist, muss in jedem Augenblick so viel Strom verfügbar sein, wie auch verbraucht wird. Die Erzeugung erneuerbarer Energien schwankt jedoch, abhängig von Wind- und Sonnenverhältnissen, und entspricht nicht immer dem Verbrauch. Wie können wir also in Zukunft eine sichere und stabile Stromversorgung ermöglichen?

Es gibt einen vielversprechenden Lösungsansatz: Das sogenannte Smart Grid, ein intelligentes Energienetz. Dabei werden Erzeugung und Verbrauch intelligent aufeinander abgestimmt, etwa durch flexible Stromverbraucher sowie Wärme-, Strom- und Gasspeicher. Dieses Zusammenwirken wird am Technologiezentrum Energie-Campus (TEC) in Bergedorf entwickelt und erprobt. Hierzu stehen Komponenten für die Energieerzeugung und den Energieverbrauch zur Verfügung und sind im Gebäude unter einem Dach vereint. So kann das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten – gesamtheitlich oder auch in Teilen untersucht werden. Die Besonderheit dabei: Alle Komponenten sind in den Betrieb des Gebäudes integriert.

Bei diesem Präsenztermin lernen die Teilnehmenden das TEC Bergedorf sowie den angrenzenden Forschungswindpark Curslack kennen.

• Wer: Prof. Peter Dalhoff (Referent)
• Wann: Dienstag, 29.10.2024, 16-18 Uhr
• Wo: In Präsenz, vor Ort am Technologiezentrum Energie-Campus | am Schleusengraben 24, 21029 Hamburg-Bergedorf

Die Gaskrise im Jahr 2022 hat die Transformation der Wärmeversorgung auf allen Ebenen in den Fokus gerückt. Eine der Schlüsseltechnologien zur Bewältigung dieser Mammutaufgabe ist die Fernwärme. In klassischen Fernwärmesystemen werden Wärmeerzeugungsanlagen durch fossile Energieträger wie Kohle und Gas befeuert. Über Rohrleitungen wird das dort erhitzte Wasser zu den Verbraucher*innen gepumpt, wo die thermische Energie mittels Wärmeübergabestationen an die Gebäude abgegeben wird. Für eine zukunftsgerichtete, emissionsfreie Wärmeversorgung muss das System neu gedacht werden. Eine Vielzahl an neuartigen, regenerativen Erzeugern werden die altbekannten Kraftwerke ersetzen. Speichertechnologien und flexible Verbraucher müssen entwickelt und so gesteuert werden, dass auch in der kalten Jahreszeit stets ausreichend Wärme vorgehalten wird. Die Komplexität des Gesamtsystems steigt durch die Transformation enorm.

Am Beispiel der Hansestadt Hamburg werden in diesem Vortrag die technischen Grundlagen von Fernwärmesystemen erklärt. Zudem wird darauf eingegangen, wie der Wandel von der fossilen Fernwärmeversorgung hin zur emissionsfreien Versorgung gelingen soll. Es werden dabei aktuelle Forschungsvorhaben des CC4E sowie neuartige Versorgungskonzepte aus anderen Städten vorgestellt.

• Wer: Moritz Verbeck (Referent)
• Wann: Dienstag, 05.11.2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

Die Zukunftsfähigkeit unserer Wärmeversorgung ist in den vergangenen Jahren durch die politischen und wirtschaftlichen Entwicklungen im Energiesektor in das Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt. Dabei spielt auch die Fernwärme als Baustein der Wärmewende insbesondere im urbanen Raum eine immer größere Rolle. Aktuell wird der Großteil der Fernwärme allerdings noch mit fossiler Verbrennung erzeugt. Für die Wärmewende ist es daher von zentraler Bedeutung, dass die Erzeugung in den Wärmenetzen auf erneuerbare Energiequellen umgestellt wird.

In dieser Vorlesung werden die aktuellen Entwicklungen im Fernwärmesektor und die Rahmenbedingungen zur Transformation erläutert. Der Vortrag gibt zudem einen Überblick zu den grundlegenden Möglichkeiten zur Dekarbonisierung der Fernwärmeversorgung. Außerdem wird an Praxisbeispielen aufgezeigt, wie Transformationsstrategien für Wärmenetze sinnvoll erarbeitet werden können, sodass am Ende technisch umsetzbare und möglichst kostengünstige Versorgungskonzepte entstehen.

• Wer: Nina Kicherer (Referentin)
• Wann: Dienstag, 12.11.2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

Wie in den vorherigen Vorlesungsblöcken aufgezeigt wird, besteht der Bedarf bestehende Wärmenetze zu transformieren. Hierbei spielt die Optimierung der Verbraucher eine große Rolle, da diese einen erheblich Einfluss auf die Netztemperaturen und -verluste, sowie die Auswahl und den Betrieb der Erzeugungsanlagen haben. Zur Transformation der Wärmenetze und Einbindung von erneuerbaren Energien ist eine Optimierung der Verbraucherseite deswegen unabdingbar.

In diesem Vortrag werden zunächst die Einbindungsmöglichkeiten der Verbraucher ins Wärmenetz aufgezeigt und beschrieben welchen Einfluss die Gebäude und deren Übergabestationen auf das Netz und dessen Kenngrößen haben. Es werden außerdem Optionen zur Optimierung der Verbraucherebene beschrieben, wobei unter anderem das Konzept des „Demand Side Management“ vorgestellt wird.

Im zweiten Teil der Vorlesung werden Forschungsvorhaben des CC4E vorgestellt, an Hand derer der beschriebene Einfluss der Verbraucher verdeutlicht und konkrete Lösungsansätze vorgestellt werden.

• Wer: Ina Herrmann, Olessya Kozlenko (Referentinnen)
• Wann: Dienstag, 19.11.2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt) 

Im Rahmen der Vorlesung „Wind, Wärme und Wasserstoff – Das Energiesystem von morgen und die Rolle der Gesellschaft“ wird die NRL-Studie „Grüner Wasserstoff für die Energiewende: Potentiale, Grenzen und Prioritäten“ vorgestellt. Die Studie untersucht die Rolle von grünem Wasserstoff im Transportsektor, der Wärmeversorgung und der Industrie und beleuchtet die ökonomischen als auch die technologischen Aspekte. Grüner Wasserstoff, der durch Elektrolyse unter Verwendung erneuerbarer Energien erzeugt wird, hat das Potenzial, einen Beitrag zur Dekarbonisierung von vielen Anwendungen zu leisten. Im direkten Vergleich mit Wärmepumpen und E-Autos ist der Energieaufwand für die Nutzung von Wasserstoff in Brennwertthermen oder oder Wasserstoffautos aber erheblich höher. Die Analyse befasst sich auch mit der Notwendigkeit, bestehende Gasnetzinfrastrukturen zu überdenken. Eine Umstellung auf Wasserstoff könnte ökonomisch weniger sinnvoll sein als die ohnehin notwendige Modernisierung des Stromnetzes. Ziel der Studienreihe ist es, klare Prioritäten für den zukünftigen Einsatz von grünem Wasserstoff abzuleiten und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, die den Markthochlauf unterstützen. Diese Vorlesung bietet Studierenden die Möglichkeit, sich intensiv mit den Herausforderungen, Grenzen und Chancen des grünen Wasserstoffs in der Energiewende auseinanderzusetzen und zu verstehen, wie dieser in die Energieversorgung der Zukunft integriert werden kann.

• Wer: Dr. Felix Doucet (Referent)
• Wann: Dienstag, 26.11.2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

Biogas ist ein wichtiger Ausgangsrohstoff für Power-to-X Prozesse. Insbesondere Biogas, erzeugt aus Rest- und Abfallstoffen, weist geringe CO2-Emissionen entlang der Wertschöpfungskette auf. Dieses Biogas trägt als wichtiger Rohstoff zur Erzeugung erneuerbarer Energieträger und Grundstoffchemikalien bei.  Es spielt damit eine wichtige Rolle für verschiedene Dekarbonisierungspfade, wie Carbon Capture and Usage (CCU), Carbon Capture and Removal (CDR) oder Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS).  Anhand der Energiebilanzen werden die verschiedenen Pfade der Verfahren gegenübergestellt und die Potenziale aufgezeigt. Zwei Forschungsprojekte des CC4E dieser innovativen Technologien werden dabei genauer dargestellt: Das Projekt „Plasma2X“ mit dem Biogas2Liquid Verfahren sowie das Projekt „MEDEA“ mit dem Power-to-Gas Verfahren.

In MEDEA (BECCS) wird die Aufspaltung von Biogas mittels eines Niedertemperatur-Mikrowellen-Plasmas in CO2-neutralen Wasserstoff untersucht. Dabei wird fester Kohlenstoff als Nebenprodukt erzeugt, welcher bei langfristiger Speicherung zu einem Prozess zur CO2-negativen Wasserstofferzeugung führt. In dem Projekt Plasma2X (CCU) wird aus Biogas regeneratives Kerosin gewonnen. Hier steht ebenso wie in MEDEA das Plasmaverfahren im Mittelpunkt des Prozesses sowie zusätzlich eine angeschlossene Fischer-Tropsch-Synthese. In einem zweiten Prozessstrang wird durch eine Methanolsynthese erneuerbares Methanol erzeugt, ein weiterer wichtiger Rohstoff.

• Wer: Kirsten Esdohr, Jan-Malte Kapust, Dr. Sandra Off, Benjamin Rössler, Hendrik Zachariassen (Referent*innen)
• Wann: Mittwoch, 03.12.2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

Der wirtschaftliche Einsatz von Wasserstoff zur Verringerung der CO2-Emissionen ist, abgesehen von einigen Nischenanwendungen, derzeit auf Kostenbasis nicht konkurrenzfähig mit fossilen Brennstoffen. Heute besteht jedoch ein Konsens darüber, dass Wasserstoff eine entscheidende Rolle bei der Minimierung der CO2-Emissionen spielt und als einer der Schlüssel für die Abkehr von fossilen Brennstoffen gilt.

Die Metallindustrie ist energie- und damit CO2-intensiv, was im Hinblick auf die dringend notwendige Reduzierung der Treibhausgasemissionen eine Herausforderung darstellt.

In dieser Vorlesung wird der mögliche Nutzen von Wasserstoff zur Vermeidung von Emissionen im Prozess der Kupferherstellung näher beleuchtet. Anhand eines konkreten Beispiels zeigen wir die Herausforderung auf vor denen ein Unternehmen steht und skizzieren mögliche Lösungswege, die einen wirtschaftlichen Einsatz von Wasserstoff ermöglichen.

• Wer: Carsten Schütte, Prof. Dr.-Ing. Sebastian Timmerberg (Referenten)
• Wann: Dienstag, 10. Dezember 2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

Die Wasserstoffmobilität in Deutschland und Europa spielt eine zentrale Rolle in der Strategie zur Dekarbonisierung des Verkehrssektors. Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge nutzen Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren, die Wasserstoff in elektrische Energie umwandeln.

Politische Anreize, sinkende Produktionskosten der technischen Komponenten und die fortschreitende Entwicklung kosteneffizienter Wasserstoffherstellungsverfahren bieten erhebliche Chancen für den Aufschwung der Wasserstoffmobilität. Trotz des geringeren Wirkungsgrades im Vergleich zu batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) zeigen Wasserstofffahrzeuge besonderes Potenzial in Bereichen, in denen BEVs an ihre Grenzen stoßen

Wo steht die Wasserstoffmobilität zum jetzigen Zeitpunkt? Welches sind die Herausforderungen, die in den unterschiedlichen Bereichen der Wertschöpfungskette anfallen? Wie hängt die Wasserstoffmobilität mit dem Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft zusammen? Welchen Beitrag kann die Mobilität mit Wasserstoff für einen klimaneutralen Verkehrssektor leisten? Und wird sie bei einer erstarkenden batterieelektrischen Mobilität noch benötigt?

Diese und weitere Fragen wollen wir gemeinsam in der Vorlesung bearbeiten.

• Wer: Janne Schrieber hySolutions (Referent) 
• Wann: Dienstag, 17. Dezember 2024, 16-18 Uhr
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

Die Energiewende ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe, die jedoch als eine vornehmlich technische Angelegenheit be- und verhandelt wird. Eine noch so geschickte Transformation und Steuerung technischer Anlagen und Netze ist nicht hinreichend um eine gesellschaftliche Transformation weg von einer fossilen Fundierung hin zu nachhaltigen Strukturen zu erreichen. Dabei reicht es nicht aus, die Relevanz gesellschaftlicher Aspekte auf Technikakzeptanz zu reduzieren. Der Beitrag soll die komplexen gesellschaftlichen Zusammenhänge im Rahmen der Energiewende beleuchten und auf weitreichende Problematiken hindeuten, die damit verbunden sind.

• Wer: Nikolai Drews (Referent)

• Wann: Dienstag, 07.01.2024, 16-18 Uhr

• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)

In diesem Vortrag wird die Nutzung von erneuerbaren Energien in der Antarktis und auf Raumfahrtmissionen vorgestellt. Ein aktuelles Forschungsprojekt, an dem die HAW Hamburg beteiligt ist, TRIPLE Icecraft 2, befasst sich mit der Entwicklung von Schmelzsondern zur Erkundung subglazialer Seen in der Antarktis bzw. eines flüssigen Ozeans unterhalb einer kilometerdicken Eisschicht auf dem Jupitermond Europa. Die Nutzung erneuerbarer Energien ist an diesen Orten besonders herausfordernd.

Aufgrund des hohen Energiebedarfs ähnlich herausfordernd sind Marsmissionen mit Astronaut*innennnen. Auf dem Mars wie auch auf dem Jupitermond Europa steht die Nutzung erneuerbarer Energien im Wettbewerb mit kerntechnischen Lösungen.

Im Vortrag wird auf die besonderen Herausforderungen erneuerbarer Energien in diesen extremen Umgebungen eingegangen.

• Wer: Prof. Dr.-Ing. Vera Schorbach (Referentin)
   
• Wann: Dienstag, 14.01.2024, 16-18 Uhr
   
• Wo: Online (Link zur Teilnahme wird nach der Anmeldung separat zugeschickt)