Energie

Das wissenschaftliche Kompetenzfeld Energie ist eng eingebunden in das 2019 eingerichtete Kompetenzfeld „EST – Energie-System-Transformation“ der UA Ruhr. Am Standort Dortmund reichen die Schwerpunkte des Kompetenzfelds vom Gesamtsystem der zukünftigen Energieversorgung über alle Bereiche und Sektoren bis hin zu spezifischen Technologien und Materialien.

Der Bereich Sektorenkopplung reicht von der Gesamtsystemanalyse (inkl. Mobilität und Wärme) bis hin zur Wasserstoffwirtschaft. „Grüne Materialen und Werkstoffe“ sollen für vielfältige Anwendungen in der Energietechnik (Isolierstoffe, Halbleiter) und für CO2-reduzierte Produkte innerhalb der gesamtheitlichen Energiesystemkette erforscht werden.

Die Energiesystemplanung einschließlich deren Raumwirksamkeit ist die Basis für die zukünftigen ganzheitlichen Energiesysteme. Hierbei liegt der Arbeitsschwerpunkt auf der digitalisierten Planung von Energieinfrastrukturen bezüglich des technischen Zusammenspiels und der räumlichen Aspekte.

Die smarte Energieinfrastruktur stellt durch die enge Zusammenarbeit von Informations- und Kommunikationstechnik einschließlich Automatisierungstechnik mit der Energiesystemtechnik einen ausgewiesenen und sichtbaren Schwerpunkt in Dortmund dar. Fragen der Digitalisierung bis hin zum autonomen Energiesystembetrieb werden hier behandelt. Eine enge Verzahnung mit den Smart City Aktivitäten der Stadt Dortmund ist beispielsweise über das Projekt „5Gain – 5G Infrastrukturen für Zellulare Energiesysteme unter Nutzung künstlicher Intelligenz“ etabliert. Dem Konsortium ist es als erstes deutsches Projekt gelungen, diese 5G-Network-Slicing Technologie zunächst im Labor der TU Dortmund und dann mit Federführung von DEW21, dem lokalen Energieunternehmen, erfolgreich unter realen Bedingungen im Dortmunder Stadtgebiet zu testen. Dabei wird das Mobilfunknetz in einzelne Elemente (Slices) unterteilt und dediziert den Anwendungsfällen des 5Gain-Projektes zur Verfügung gestellt. Die Forschenden testeten die Stabilität dieser Technologie auch unter extremer Belastung des Mobilfunknetzes erfolgreich vor dem Dortmunder Stadion, während die Borussia spielte.

Mit dem Landeskompetenzzentrum „Elektromobilität – Infrastruktur und Netze“ ist diese ebenfalls ein fester Bestandteil der Forschung vor Ort. Erforscht werden insbesondere Fragen der Ladeinfrastruktur, Technologien (Leistungselektronik, Elektromagnetische Verträglichkeit) und Logistik (elektrifizierter Lastverkehr).

Bei der Transformation des Energiesystems müssen die Aspekte Umweltfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Akzeptanz gleichermaßen berücksichtigt werden. Neben den technisch-wirtschaftlichen Fragen werden Verbraucherverhalten, sozio-technische Innovationen sowie die gesellschaftliche Transformation als Schwerpunkt des Kompetenzfeldes abgedeckt.

Als Alleinstellungsmerkmale sind die speziellen Laborinfrastrukturen herauszuheben. Dazu zählen das HGÜ-Testzentrum, das Smart Grid Technology Lab, das Mobile Wireless Communications Lab, die 5G Experimentierplattform (die einzigartige in NRW) sowie die Leistungselektronik und EMV Labore.

Zielsetzung, Perspektiven und Meilensteine

In den genannten Schwerpunktbereichen plant das Kompetenzfeld Energie die gemeinsame Forschung durch die Einwerbung von strukturierten Forschungskonsortialprojekten zu stärken und weiter auszubauen. Meilensteine sind dabei jeweils die Ausgestaltung der Themenausrichtung basierend auf den bisherigen Vorarbeiten oder durch neue Vernetzung von Partner*innen, die Einwerbung von Konsortialprojekten auf nationaler oder internationaler Ebene sowie die Sichtbarmachung der Projektergebnisse durch internationale Workshops und Konferenzen.

In 2023 fand die Wissenschaftskonferenz zum Thema „Energiezukunft“ statt. Verschiedene Akteure der Dortmunder Wissenschafts- und Wirtschaftslandschaft sowie externe Expertinnen und Experten gestalteten das Programm gemeinsam. Alle beschäftigen sich mit der Frage: Wie müssen sich Regionen, Städte und Unternehmen heute aufstellen, um die große Herausforderung der Energiewende zu meistern? Rund 150 Teilnehmerinnen und Teilnehmer kamen über den Tag verteilt im Dortmunder U zusammen, darunter auch einige interessierte Bürgerinnen und Bürger.

Neben aktuell laufenden vielzähligen Projekten werden zunächst die folgenden Projektvorhaben und Kooperationen angegangen:

  • Internationalisierung der Laborinfrastruktur
  • Internationale Energiekonferenz
  • Themenbereich Energie und IKT
  • Themenbereich Grüne Materialien auf- und ausbauen

Transfer, Vernetzung und Internationalität

Die Kooperation und Einbindung der lokalen, regionalen aber genauso überregionalen Wirtschaft ist bei den Aktivitäten ein stetes Ziel, um die Innovation zu fördern und zur praktischen Umsetzung der Ergebnisse zu gelangen. Die Ausgründung, Förderung und weitere Einbindung von Startup-Unternehmen konnte im Bereich Energie bereits mehrfach erfolgreich gezeigt werden.

Zur Außenwirksamkeit, Hebung der Sichtbarkeit und Zusammenarbeit auf internationale Ebenen sollen die Labore international vernetzt und zur Nutzung gemeinsam mit anderen Forschungsgruppen geöffnet werden. Internationale Workshops bis hin zu internationalen Konferenzen sollen in Dortmund ausgerichtet werden.

Bild: TU Dortmund

Beteiligte Organisationen

Projektsteckbriefe:

Sprecher:

Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz
(TU Dortmund)

Bild: TU Dortmund/Roland Baege