„Energie weiter denken“

Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe spielen vor allem Stickoxide eine unangenehme Rolle. Sie werden für den sauren Regen verantwortlich gemacht und sind zudem schädlich für die Atemwege. Das Prinzip der  flammenlosen Verbrennung unter gasturbinentypischen Bedingungen verspricht nun eine stickoxidarme und zuverlässige Verbrennung im Kraftwerksbereich. (Bild: DLR; CC-BY 3.0)

Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe spielen vor allem Stick­oxide eine unan­genehme Rolle. Sie werden für den sauren Regen verantwortlich gemacht und sind zudem schädlich für die Atemwege. Das Prinzip der flammen­losen Verbrennung unter gas­turbinen­typischen Bedingungen verspricht nun eine stick­oxidarme und zuverlässige Verbrennung im Kraftwerks­bereich. (Bild: DLR; CC-BY 3.0)

Batterien und Brennstoffzellen für die Fahrzeuge von morgen, solarthermische Kraftwerke, Wärme­speicher oder intelligente Rotor­blätter für Windkraft­anlagen – es gibt viele Ansatzpunkte, um die Energie­versorgung der Zukunft sauberer und nachhaltiger zu machen. Auf der Hannover Messe präsentiert die Energie­forschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum ersten Mal im Rahmen eines Gesamt­auftritts aktuelle Projekte (Stand G31 in Halle 27). Die Projekte zeigen, dass das Spektrum der Energie­forschung im DLR von der Grundlagen­forschung bis zur konkreten indus­triellen Anwendungen reicht. Darüber hinaus ist das DLR auch am Hydrogen-Fuel-Cells-Gemein­schafts­stand (Halle 27) sowie am Stand des BMWi (Halle 2) vertreten.

Abwärme aus industriellen Prozessen kann mit Hilfe von Wärmespeichern gesammelt und wieder in den Industrie­prozess integriert oder in Strom umgewandelt werden. In Solar­kraft­werken sorgen Speicher dafür, dass auch nachts Strom produziert werden kann. Und auch im Elektro-Fahrzeug der Zukunft werden Wärme­speicher für die Klimati­sierung und im Thermo­management eine Rolle spielen. Das DLR-Institut für Technische Thermo­dynamik stellt auf der Messe innovative konven­tionelle Wärme­speicher, Latent­wärme­speicher und thermochemische Wärmespeicher vor. Gemeinsam mit der Industrie entwickeln die Wissen­schaftler neue Speicher­konzepte für verschiedene Anwendungen von den Grundlagen bis zur Marktreife.

Brennstoffzellen, Elektrolyse und ein mit Wasserstoff betriebenes Lastenrad

Brenn­stoff­zellen erzeugen elek­trischen Strom ohne mechanische Teile, ohne Lärm – und ganz ohne Abgase. Das DLR forscht in diesem Bereich sowohl an Grund­lagen­themen der Zellen- und Stack­entwicklung als auch ganz anwen­dungsnah an der Integration von Brennstoff­zellen in dezentrale stationäre Kraftwerke oder Klein­flugzeuge. Das DLR-Institut für Technische Thermo­dynamik zeigt ein Modell eines realen SOFC-Stacks sowie eine interaktive Präsen­tation der Projekte im Bereich der Hoch­temperatur-Brennstoff­zellen­forschung und Elek­trolyse. Das DLR-Institut für Fahrzeug­konzepte stellt ein Lastenfahrrad mit Brennstoff­zelle vor. Beladen und in hügeligem Gelände hat das Rad eine durch­schnitt­liche Reichweite von zirka zweihundert Kilo­metern. Durch das Austauschen der Wasserstoff-Kartusche lässt es sich schnell und einfach betanken.

Die Solarforscher des DLR präsentieren auf der Hannover Messe einen neuartigen Strahlungs­empfänger, der die Strom­produktion in solar­thermischen Turm­kraftwerken günstiger und effizienter macht. Bei einem Turmkraftwerk reflektieren Spiegel das direkte Sonnenlicht zu einem Receiver auf der Turmspitze, wo es in Wärme umgewandelt wird. Bei dem neuartigen Konzept werden Keramik­partikel in einem rotierenden Receiver bestrahlt, sie absorbieren die Sonnen­strahlen und wandeln diese in Wärme um. Die Keramik­partikel, die bis auf tausend Grad Celsius aufgeheizt werden können, dienen gleich­zeitig auch als Speicher­material.

Beladen und in hügeligem Gelände hat das Rad eine durchschnittliche Reichweite von zirka 200 Kilometern. (Bild: DLR / Eppler)

Beladen und in hügeligem Gelände hat das Rad eine durch­schnitt­liche Reichweite von zirka 200 Kilometern. (Bild: DLR / Eppler)

Bei der Batterieforschung zeigt das DLR zum einen seine Arbeiten in der Grundlagenforschung. Forscher des DLR-Instituts für Technische Thermo­dynamik verbessern mit Hilfe von computer­gestützter Elektro­chemie und numerischer Simulationen die Eigen­schaften von Lithium-Ionen-Batterien und Batterien der nächsten Generation. Zum anderen leisten die Wissen­schaftler anwendungs­nahe Forschung, unter anderem mit dem inter­aktiven Lithium-Ionen-Batterie-Tester LiBaT. Hier können Messe­besucher Fahrten mit einem Elektro­auto simulieren. Sie unter­nehmen eine Fahrt in einer virtuellen Stadt und generieren dabei ein Last­profil, das direkt auf eine reale Batterie übertragen wird.

Messebesucher können einen Blick in die gläserne Brennkammer und damit auf die Verbren­nungs­prozesse in Gasturbinen werfen. Forscher des DLR-Instituts für Verbren­nungs­technik untersuchen mit dem Laser-Blick in die Brenn­kammer, wie Effizienz und Schad­stoff­emissionen von Kraft­werks- und Flugzeug­turbinen weiter verbessert werden können. Die Antriebs­techniker stellen einen neuartigen Radial­verdichter vor, die vor allem in Gasturbinen zum Einsatz kommen. Bei Prüfstandtests des Hoch­leistungs­radial­verdichters konnten die Forscher eine Wirkungs­grad­steigerung von 1,5 Prozent-Punkten messen. Zudem stellt das DLR den Flox-Brenner (Flameless Oxidation) vor, der unter­schiedliche Brennstoffe sehr stabil und effizient verbrennen kann.

Wärmeströme in Flugzeugturbinen, Verbrennungsmotoren und bei industriellen Prozessen gehen oft als ungenutzte Abwärme verloren. Thermo­elektrische Generatoren (TEG) nutzen diese Abwärme und wandeln sie in elektrische Energie um. Damit werden Prozesse, die Wärme als Neben­produkt erzeugen, energie­sparender und die Umwelt wird geschont. Das Exponat des DLR-Instituts für Material­forschung nutzt die von zwei solchen Generatoren erzeugte elektrische Energie zur Steuerung eines Modell­heli­kopters. Die Handwärme der Besucher reicht hierbei als Energie­quelle für die Höhen­kontrolle des Helis aus. Im direkten Vergleich können zwei Personen die von ihren Händen bereit­gestellte Energie aneinander messen und so Thermo­elektrik hautnah erleben.

Intelligente Rotorblätter, genaue Simulationsmethoden und schnelle Echtzeitmodellierungen für Wind­energie­anlagen stehen im Fokus der DLR-Wind­energie­forschung. Ziel sind höhere Erträge von Wind­kraft­anlagen, mehr Voll­last­stunden und weniger Umwelt­belastungen. Wissen­schaftler des DLR arbeiten auch daran, den an Wind­kraft­anlagen entstehenden Schall durch innovative Strukturen und Bauweisen zu mindern. Das DLR zeigt auf der Hannover Messe seine Innovationen in der Wind­energie am Ausschnitt eines Windrad-Rotorblatts im Maßstab 1:2. (Quelle: DLR)

Links: Hannover Messe, 13.-17. April 2015Gemein­schafts­stand „Hydrogen + Fuel Cells + Batteries“ • Energie weiter denken – Wissen für Morgen, Standführer / Beschreibung der Exponate auf dem DLR-Stand der Hannover Messe 2015 (PDF)

Weitere Beiträge: Wasserstoff-Technologie des For­schungs­zen­trums Jülich, energyviews.de, 13. April 2015

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