Camp­fire: Energie­techno­logien der Zu­kunft

An manchen Tagen könnte aus Wind, Wasser, Sonne und Biomasse theore­tisch so viel erneuer­bare Energie produ­ziert werden, um den gesamten Bedarf in Deutsch­land abzu­decken. Aller­dings muss die Infra­struktur dringend ausgebaut werden, um diesen Ökostrom zur richtigen Zeit dorthin zu transpor­tieren, wann und wo er benötigt wird. Es besteht somit ein hoher Inno­vations­bedarf in der Energie­branche. Einen Lösungs­ansatz stellt die Sektoren­kopplung dar. Sie hat das Ziel, den Energie­bedarf verschie­dener Anwen­dungs­felder, beispiels­weise in den Bereichen Verkehr, Wärme und Strom, zu bündeln und durch neue Techno­logien verfügbar zu machen. Membrane sowie mikro- und nano­struktu­rierte Materialien zählen dabei zu den Kern­kompo­nenten zukünftiger Umwand­lungs- und Speicher­techno­logien. Diese können in der Wasser­stoff- und Batterie­technik eingesetzt werden.

Keramische Dünn­schicht­abscheidung im Plasma­reaktor (Bild: INP)

In der Region Nord-Ost entsteht eine Zukunfts­region der Energie­wende. Sie umfasst die Küsten­städte Rostock, Stralsund und Greifs­wald sowie Neu­branden­burg im Land­kreis Mecklen­burgische Seen­platte. Es sind Stand­orte mit einer lang­jähri­gen Tradi­tion in der Erfor­schung, Entwick­lung und Anwendung von Inno­vatio­nen für die Energie­erzeu­gung sowie mit einer hohen Bedeutung für Wissen­schaft, Wirt­schaft und Gesell­schaft. Mit dem Vorhaben Campfire erar­beiten die derzeit rund zwanzig Bündnis­partner Lösungs­wege für einige der größten Heraus­forde­rungen der Energie­wende. Unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Plasma­for­schung und Techno­logie (INP), des Instituts für Klima­schutz, Energie und Mobi­lität (IKEM) und des Instituts für Regene­rative Energie­systeme an der Hochschule Stralsund (IRES) werden die Einsatz­möglich­keiten des Techno­logie­felds unter­sucht und in der Region angewendet.

Die Bündnispartner erarbeiten technische, konzeptio­nelle und trans­forma­tive Lösungen für die Region auf der Basis von Nano­membranen, die in der Regel dünner als der Millionstel eines Meters sind. Die Entwick­lung von Herstel­lungs­verfahren für derartige Nano­membra­nen zählt zu den Schlüssel­techno­logien der Inno­vationen für die Energie­wende. Durch einen Transfer dieses wissen­schaft­lichen Know-hows in die zukünftige Energie­verfahrens­technik ist für die Region ein bahn­brechender wirt­schaft­licher und gesell­schaft­licher Durch­bruch zu erwarten – etwa in den Bereichen Elektro­lyse, Brenn­stoff- und Solar­zelle. Neben den bereits erwähnten Verbund­partnern bringen auch das Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) sowie das Zentrum für Brenn­stoff­zellen­technik GmbH (ZBT) in Duisburg und das Institut für Kompe­tenz in Auto­mobi­lität GmbH (IKAM) in Magde­burg ihr Wissen in Campfire ein. Somit wird durch die regionalen Unter­nehmen ein Nukleus von Pionier­arbeit aufgebaut. Die Projekt­betei­ligten vereinen Kompe­tenzen in der Plasma­physik, Nano­tech­nologie, Maschinen- und Anlagenbau, Model­lierung, Energie­technik, Betriebs­wirt­schaft sowie Material-, Rechts- und Politik­wissen­schaft.

Während einer kommenden Konzept­phase werden durch die Campfire-Partner Anwendungs­felder mit den größten wirtschaft­lichen und gesell­schaft­lichen Poten­zialen für das neue Techno­logie­feld erarbeitet und daraus eine Roadmap für die sich anschließende Umsetzungs­phase entwickelt. So können elektro­keramische Dünn­schicht­membranen einge­setzt werden, um den Wirkungs­grad und die Lebens­dauer von Power-to-Gas-Anlagen zu erhöhen, in denen Öko­strom zu Wasser­stoff oder Methangas umgewandelt wird. „Mit unseren Dünn­schicht­membranen könnte deutlich mehr grüner Brenn­stoff aus über­schüs­sigem Strom produziert werden“, sagt der Bündnis­koordinator und stell­vertre­tende Direktor des INP, Prof. Dr. Dirk Uhrlandt. Er hofft auf einen wirt­schaft­lichen Schub für die Region Nord-Ost, die bundes­weit zu den größten Produ­zenten erneuer­barer Energien zählt. „Hier könnte eine völlig neue Branche entstehen, die zum Beispiel Wasser­stoff als Energie­träger der Zukunft nutzt. Die Erfor­schung neuer Techno­logien ist entscheidend für das Gelingen der Energie­wende und den Ausstieg aus dem Zeitalter fossiler Brenn­stoffe.“

Das regionale Campfire-Vorhaben ist eine Initiative im Rahmen des Förder­konzepts “WIR! – Wandel durch Innovationen in der Region” des Bundes­ministeriums für Bildung und Wissenschaft (BMBF) zur Steigerung der Innovations­fähigkeit in den struktur­schwachen Regionen. Zunächst werden Vorhaben in Ost­deutschland gefördert, in einer nächsten Etappe auch in West­deutschland. Im Anschluss an die Konzept­phase, die im April startet und über einen Zeitraum von sieben Monaten durchge­führt wird, werden ausge­wählten Bünd­nissen bis zu acht Millionen Euro für die Umsetzungsphase durch das BMBF zur Verfügung gestellt. Die Bündnis­partner von Campfire hoffen auf eine positive Evalu­ation und streben für Anfang 2019 den Beginn der Umsetzungs­phase an. (Quelle: INP)

Links: Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP)Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM)Institut für Regenerative Energiesysteme an der Hochschule Stralsund (IRES)

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