Die Chemiebranche ist gefordert, fossile Energieträger soweit wie möglich durch Energie aus erneuerbaren Quellen zu ersetzen. Um ihren enormen Energiebedarf zu decken, werden ein Mix unterschiedlicher Energiequellen und Energiespeicher benötigt. Die vorhandenen Ressourcen effizient einzusetzen, ist eine weitere Herausforderungen im Rahmen der Umstellung.
Die Abteilung Nachhaltige Systemverfahrenstechnik adressiert den Wandel in der chemischen Industrie, um erfolgreich von fossilen Rohstoffen auf erneuerbare Energie- und Stoffströme umzusteigen. Dabei ist das Ziel, neue nachhaltige Technologien für die Industrie zu identifizieren und sowohl wissenschaftliche Erkenntnisse als auch praxisnahe Lösungen zu entwickeln. Um die Transformation der Chemieindustrie voranzutreiben, konzentriert sich unsere Forschung auf verschiedene Schlüsselbereiche, darunter Systemauslegung, verfahrenstechnische Pilotierung, Prozessintelligenz und Messtechnik.
Schwerpunkte: Systemauslegung, Verfahrenstechnik, Prozessintelligenz und Messtechnik
Unsere Abteilung beschäftigt sich intensiv mit der Systemauslegung, nutzt komplexe numerische Simulationswerkzeuge zur Modellierung der Energiesystem-Transformation und bewertet die Belastbarkeit von Konzepten anhand dynamischer Abbildungen von Energie- und Stoffströmen.
Im Bereich Verfahrenstechnik streben wir zum Beispiel eine intelligente Kopplung von Energie- und Stoffspeichersystemen in Batchprozessen an, um ungenutzte Effizienzpotenziale zu erschließen.
Die Entwicklung von digitalen Zwillingen steht im Zentrum unserer Forschung zur Prozessintelligenz. Sie ermöglichen eine detaillierte Abbildung chemischer Reaktions- und Energieströme und schaffen somit Raum für Modellierung, Simulation, Optimierung, künstliche Intelligenz (KI) und Automatisierung.
Unsere Forschung im Bereich Messtechnik konzentriert sich auf die automatisierte Erfassung und Charakterisierung bestehender Infrastrukturen wie Wärme- und Stromnetze, Energiewandler oder Speicher. Zusätzlich wird die Charakterisierung nutzbarer Dach- und Freiflächen durchgeführt, um einen umfassenden Überblick über die vorhandenen Ressourcen zu gewährleisten.
Die Forschungseinrichtung kann auf ein multidisziplinäres Netzwerk von Fachkräften im DLR zurückgreifen, die über die Expertise in der Auslegung von Wärmespeichern und Hochtemperaturwärmepumpen verfügen. Externe Partner profitieren von modernsten Technologieentwicklungen und Forschungsergebnissen, beispielsweise durch die Anwendung von Flugdrohnen für die automatisierte Inspektion mittels bildgebender Verfahren. Auf diese Weise setzen wir uns aktiv dafür ein, einen bedeutenden Beitrag zur nachhaltigen Transformation der chemischen Industrie in Deutschland zu leisten.
Kernkompetenzen der Abteilung
Simulation komplexer, dynamischer Systeme und ihrer Komponenten mithilfe von Softwaretools wie FEM (Finite Element Method), CFD (Computational Fluid Dynamics) und DEM (Discrete Element Method) für thermomechanische Analysen, Strömungs- und Wärmeübergangssimulationen
Anwendung fortschrittlicher Messtechniken und datenwissenschaftlicher Methoden zur Bewertung der Energieeffizienz und zur Diagnose von energetischen Schwachstellen in Gebäuden und Quartieren
Umfassende Erfahrung in der Entwicklung, dem Bau, dem langfristigen Betrieb und der Optimierung komplexer, großer Anlagen unter schwankender Energieversorgung
Abteilungsstruktur
Die Abteilung stützt sich auf die Expertise von drei Arbeitsgruppen:
Systemmodellierung
Die Mitarbeitenden arbeiten an der technischen Systemsimulation und Optimierung von regenerativen Strom- und Wärmeerzeugungsanlagen.
Infrastrukturvermessung
Das Team befasst sich mit der automatisierten Erfassung und Charakterisierung bestehender Infrastrukturen wie Rohrleitungsnetze, Anlagen, Freiflächen und Gebäude in Chemieparks.
Verfahrenstechnik
Experten/innen entwickeln, bauen und betreiben Großanlagen zur Pilotierung von chemischen Produktionsprozessen.
