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  • Brennstoffzelle
    Innenansicht einer Brennstoffzelle

    Drei keramische Schichten sorgen für die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie.

Die hohen Anteile fluktuierender Energiequellen in einem zukünftigen, stark auf erneuerbaren Energien basierenden Energiesystem erfordern den umfassenden Einsatz effizienter Techniken zur Speicherung von Energie. Wir erforschen und entwickeln sowohl elektrochemische Speicher für Strom ("Batterien") als auch thermische und thermochemische Speicher für Wärme. Hinzu kommen vielfältige Arbeiten zu chemischen Energiespeichern wie Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen, die sich durch eine höhere Energiedichte, einfache Handhabbarkeit und besondere Vielseitigkeit in ihrer Nutzung auszeichnen.

Die Arbeiten erfolgen überwiegend im DLR-Institut für Technische Thermodynamik. Außerdem beteiligen sich das DLR-Institut für Werkstoffforschung, das DLR-Institut für Solarforschung, das DLR-Institut für Verbrennungstechnik und das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme.

Elektrochemische Speicher

Unsere Arbeiten zu Batterien widmen sich sowohl der Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Technik als auch der Entwicklung von Batterien der nächsten und übernächsten Generation wie Lithium-Schwefel- und Metall-Luft-Batterien. Im Rahmen des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) bearbeiten wir in enger Kooperation mit dem Karlsruher Institute of Technology (KIT), dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden Württemberg (ZSW) und der Universität Ulm die numerische Simulation der komplexen Elektrochemie in Batterien (und Brennstoffzellen). Darüber hinaus führen wir umfangreiche experimentelle Untersuchungen an Batterien durch und untersuchen gemeinsam mit den DLR-Forschungsschwerpunkten Verkehr, Raumfahrt und Luftfahrt die Integration von Batterien in komplexe Systeme.

Thermische und thermochemische Speicher

Die Speicherung von Wärme kann rein physikalisch in Form von sensibler Wärme (Temperaturdifferenz), latenter Wärme (Phasenwechselenergie) oder auch durch die Nutzung reversibler chemischer Reaktionen (Reaktionsenergie) erfolgen. Am DLR widmen wir uns allen drei Ansätzen. Der Fokus liegt auf der Hochtemperaturspeicherung zwischen 100 und 1000 Grad Celsius, die für industrielle und energiewirtschaftlich relevante Anwendungen benötigt wird. Ziel ist es, kostengünstige und langlebige Techniken zu entwickeln, die sich auch im großen Maßstab einsetzen lassen. In Kraftwerken und Industrieprozessen kann so die Energieeffizienz erhöht und ein flexiblerer Betrieb ermöglicht werden. Ergänzt werden die Arbeiten zu thermischen Speichern um die Forschung an Hochtemperatur-Wärmeübertragern, die eine zentrale Systemkomponente darstellen.

Chemische Speicher und Brennstoffe

Alternative klimafreundliche Brennstoffe wie zum Beispiel Wasserstoff, Synthesegase und Biogase gewinnen zunehmend an Bedeutung. Ein grundlegendes Ziel in diesem Themenfeld ist die Erforschung der Eigenschaften dieser Brennstoffe, ohne deren Kenntnis ein technischer Einsatz nicht möglich ist. Aspekte der Effizienz und Zuverlässigkeit stehen dabei ebenso im Vordergrund wie Klima- und Umweltverträglichkeit. Eine zunehmende Rolle spielt das "Design" alternativer Brennstoffe, das heißt die Optimierung der Zusammensetzung im Hinblick auf physikalische und chemische Eigenschaften wie spezifische Energiedichte, Verbrennungseigenschaften sowie Fragestellungen der Herstellung und Lagerung. Die dafür eingesetzten Methoden umfassen chemisch-kinetische Modellierung, numerische Simulationsverfahren, chemisch-analytische und laserbasierte Messtechniken und Validierungsexperimente unterschiedlicher Komplexität. Schließlich werden alternative Brennstoffe im Hinblick auf ihre energetischen und ökonomischen Eigenschaften bewertet und optimiert.
In einem anderen Ansatz forschen wir an Reaktoren, die mit Hilfe konzentrierter Solarstrahlung über chemische Kreisprozesse Wasserstoff erzeugen. Hier bieten sich interessante Perspektiven für sonnenreiche Länder.

Zuletzt geändert am:
24.01.2018 13:35:37 Uhr