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Energiesystemintegration



 

Die Abteilung Energiesytemintegration betreibt anwendungsnahe Forschung und beschäftigt sich im Besonderen mit innovativen Energiespeicher- und Energiewandlungssystemen sowie der Entwicklung und Analyse verfahrenstechnischer Prozesse.

Schwerpunktmäßig werden Anwendungen in der Luftfahrt entwickelt. Dabei stehen sowohl Systeme für Verkehrsflugzeuge wie etwa Notstromaggregate und Bordenergiesysteme („more electric aircraft“) als auch Antriebssysteme für Kleinflugzeuge („all electric aircraft“) im Vordergrund.

Die behandelten Forschungsthemen bilden eine Brückenfunktion zwischen den traditionell am Institut angesiedelten Schwerpunkten der elektrochemischen und thermochemischen Energiespeicherung. Die Abteilung übernimmt somit eine interdisziplinäre und anwendungsorientierte Ergänzung des Institutsforschungsprofils.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln effiziente Batteriesystemen und effektive, multifunktionale Brennstoffzellensystemen für stationäre und mobile Anwendungen. Sowohl Auswahl geeigneter Komponenten als auch gezielte Systementwürfe, basierend auf detaillierten Modellierungen und Simulationsrechnungen, sind Teil ihrer ARbeiten. Der maßgeschneiderte Systemaufbau richtet sich dabei nach der spezifischen Anwendung und den Anforderungen, beispielsweise für die Bordstromerzeugung (Auxiliary Power Unit – APU) für A320 Flugzeuge und den Antrieb in Luftfahrtanwendungen, für Anwendungen im mobilen Bereich oder für die stationäre Energieversorgung.

Ergänzend arbeiten die Forscher an Konzepten für die Umstellung großskaliger Industrieprozesse auf erneuerbare Energie - von der kohlebasierten Stromerzeugung über Stahl-, Zement-, Glas- und Chemieindustrie bis zur Erzeugung alternativer Kraftstoffe für die Luftfahrt. Mithilfe detaillierter Prozesssimulation werden die Optionen für erneuerbare Industrieprozesse abgebildet und hinsichtlich Effizienz, CO2-Einsparung und Kosten optimiert. Die Methodik der verfahrenstechnischen Kostenschätzung wird in das Softwarewerkzeug für die techno-ökonomische Analyse (TEPET – techno economic process evaluation tool) übertragen und steht damit für sämtliche Prozesse der Einführung erneuerbarer Energie zur Verfügung.

Erklärtes Ziel der Arbeiten im Fachgebiet Elektrochemische Systeme ist die Übertragung wissenschaftlicher Erkenntnisse aus der elektrochemischen Grundlagenforschung in die Anwendung unter Berücksichtigung etablierter, industrienaher und qualitätsabgesicherter Entwicklungsprozesse.

Arbeitsschwerpunkte:

  • Entwicklung von multifunktionalen, komplexen Brennstoffzellensystemen beispielsweise für Luftfahrtanwendungen
  • Entwicklung gekoppelter Systeme mit Wasserstofferzeugungseinheit und Brennstoffzellensystem unter Berücksichtigung der Systemeffizienz, Langlebigkeit und Kraftstoffqualität
  • wissenschaftliche Untersuchungen zum direkten elektrochemischen Umsatz verschiedener Kraftstoffe (Methanol, Dimethylesther) als Grundlage von Direkt-Brennstoffzellensystemen
  • wissenschaftliche Untersuchungen im Bereich druckaufgeladene SOFC bis 8 bar als Grundlage für ein Hybridkraftwerk
  • Untersuchung und Modellierung von SOFC-Systemen für ein Hybridkraftwerk als Kombination aus Gasturbine und SOFC im Bereich bis mehrere 100 kW
  • Betriebsstrategien mit Lademanagement und Schnellladung von Batteriesystemen
  • Hybridsysteme als Range-Extender aus Batterie und Plug-in Batteriesystemen
  • Entwicklung portabler Hybrid-Systeme mit Brennstoffzellen
  • Entwicklung hocheffizienter und zuverlässiger Hybridsysteme mit direkter Kopplung von Batterie und Brennstoffzelle und minimalem Bedarf an Leistungselektronik (Direkthybridisierung)
  • Methodenentwicklung zur Kosten- und Lebenszyklusanalyse verfahrenstechnischer Prozesse
  • Techno-ökonomisch-ökologische Bewertung der Erzeugung alternativer Kraftstoffe und Chemieprodukte
  • Verfahrensentwicklung und Detailuntersuchungen zu PtX-, BtX-, PBtX-Prozessen (Abbildung mit kommerzieller Prozesssimulationssoftware)
  • Weiterentwicklung eines DLR-internen Bewertungstools (TEPET) zur transparenten Analyse verschiedener Verfahrenskonzepte und –verschaltungen sowie Produktionsstandorte
  • Untersuchungen zur Flexibilisierung alternativer Kraftstoffherstellung
  • Kostenanalyse verschiedener Wasserstofftransportoptionen
  • Übergeordnete Bewertung alternativer Kraftstoffoptionen für den dt. Transportsektor

Kontakt
Prof. Dr. André Thess
Institutsdirektor

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Technische Thermodynamik
, Institutsleitung
Stuttgart

Tel.: +49 711 6862-358

Fax: +49 711 6862-712

Prof. Dr.-Ing. Josef Kallo
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Technische Thermodynamik
, Energiesystemintegration
Stuttgart

Tel.: +49 711 6862-672

Fax: +49 711 6862-747

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