Im WS 22/23 fand die Ringvorlesung der Abteilung mit dem Thema „Strom als Schlüssel zur Energiewende?“ statt. In Anbetracht des bis zum Jahr 2045 angesetzten deutschen Ziels der Klimaneutralität, richtete die Veranstaltung ihren Fokus auf aktuelle Transformationsprozesse und Entwicklungen im Energiesektor und beleuchtete diese aus der Sicht der vier Forschungsschwerpunkte der Abteilung.

Kernbestandteil der Ringvorlesung waren Expert*innenvorträge, von denen ausgehend die von den vier Forschungsschwerpunkten geladenen Expert*innen mit den rund 30 Teilnehmenden der Veranstaltung in einen Austausch kamen. In einer abschließenden Podiumsdiskussion fand die Veranstaltung ihren Ausklang.

26.01.2023 - Abschlusspodium der Online-Ringvorlesung

Podiumsleitung: Prof. Dr. Ingo Stadler (TH Köln)

Podiumsgäste:

• Prof. Dr. Ulf Blieske (TH Köln)
• Dr. Ralf Günther (Liofit)
• Sigrid Hams (FH Münster)
• Prof. Dr.-Ing. Jörg Meyer (HS Niederrhein)
• Prof. Dr. Steffen Witzleben (Hochschule Bonn-Rhein-Sieg)

12.01.2023 – Forschungsschwerpunkt Zirkuläre Wertschöpfung

Referent*innen:

• Dr. Ralf Günther (LioFit GmbH): Reparatur und Recycling von Fahrradakkus als Teil der zirku-lären Wertschöpfung in der Elektromobilität
• Florian Clever (Relux Umwelt GmbH): Entsorgungslogistik - Rücknahme und Sortierung von Lithium-Ionen-Batterien
• Merle Zorn (IWARU - FH Münster): Mechanische Aufbereitung von Lithium-Ionen-Batterien vor dem Hintergrund einer zirkulären Wertschöpfung

Thema:

Im Rahmen des europäischen "Green Deals" verpflichten sich die EU-Mitgliedstaaten bis 2050 kli-maneutral zu werden. Um dies zu erreichen, wurden für die Sektoren Energiewirtschaft, Industrie, Gebäude, Verkehr, Landwirtschaft sowie Abfall/sonstiges Reduktionsziele für die Treibhausgas-Emissionen festgelegt. Für den Verkehrssektor sollen sich die Treibhausgasemissionen bereits bis 2030 um 45 % im Vergleich zu 2020 reduzieren. Ein zentraler Baustein zur Senkung der Emissionen ist die sog. Verkehrswende, d. h. der Wechsel hin zur Elektromobilität. Alternative Antriebssysteme wie Elektrofahrzeuge oder E-Bikes, angetrieben mit Lithium-Ionen-Batterien, geraten so immer mehr in den Fokus. In Zukunft werden damit große Mengen an Batterierückläufern erwartet, die im Sinne einer Circular Economy weiter- oder wiederverwendet bzw. recycelt werden müssen. Weiter- und Wiederverwendung können dabei über Reparatur oder auch einen sogenannten "Second-Use" von Batterien erfolgen; hierdurch können Abfälle vermieden und ein wesentlicher Beitrag zur Reduzierung der Abfallströme erreicht werden. Für die Batterien, welche nicht für einen Second-Use geeignet sind, ist ein ressourcenschonendes und effizientes Recycling der erforderlich. Dieses wird durch deren Heterogenität erschwert, die sich vor allem aufgrund der Komplexität und Designviel-falt der Batteriepacks sowie einer Vielzahl an Kathodenmaterialien, wie Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) oder Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) der Batteriezellen ergibt. Neben Lithium enthalten die Kathodenmaterialien weitere kritische Rohstoffe, die zu recyceln sind und eine wichtige Quelle für Sekundärrohstoffe bilden. Die Sortierung verschiedener LIB-Typen und die mechanische Aufbereitung der Batterien bilden dabei notwendige Vorbereitungsschritte, um die Wertschöpfungskette der Rezyklate zu erhöhen.

24.11.2022 – Forschungsschwerpunkt Versorgungssicherheit und Resilienz

Referent*innen:

• Simon Lahr (next2sun): Systemvorstellung und Herausforderungen der öffentlichen Akzeptanz
• Marcus Mergenthaler (FH Südwestfalen): Bedeutung der Bildkommunikation in der Technologieakzeptanz
• Iris Schröter (FH Südwestfalen): Eye-Tracking in der Akzeptanzforschung und erste Ergebnisse eines Experimentes

Thema: Technik und Akzeptanz bifacialer Solarmodulsysteme auf landwirtschaftlichen Nutzflächen

Im Bestreben, klimafreundliche und unabhängige Energiebezugsquellen zu schaffen, ist in Deutsch-land Solarenergie zunehmend im politischen Lösungsfokus vorzufinden. Solarsysteme mit vertika-len, bifacialen Solarpanelen, die auf Vorder- und Rückseite photoelektrisch aktiv sind, bieten eine neue Möglichkeit Land- und Energiewirtschaft zu kombinieren. Ähnlich wie es bei Planungen für Windkraftanlagen zu einem veränderten Landschaftsbild kommt, stellt sich bei erhöhten Ausbau-zielen zunehmend die Frage der gesellschaftlichen Akzeptanz von Agriphotovoltaik mit vertikalen, bifacialen Solarpanelen. Ziel der empirischen Untersuchungen ist es Erkenntnisse zu erlangen, wie sich Mehrfachnutzungen in Form unterschiedlicher Arten der Grünlandnutzung auf die Wahrneh-mung und die gesellschaftliche Akzeptanz solcher Solarparks auswirken. Dazu wird die visuelle Wahrnehmung der dargestellten Nutzungsvarianten mit Hilfe von Eye-Tracking untersucht. Im Er-gebnis zeigt sich, wie die visuelle Wahrnehmung durch die Art der Grünlandnutzung beeinflusst wird, die visuelle Wahrnehmung die Akzeptanz beeinflusst und Informationen über Agriphotovol-taik die Akzeptanz dieser Technologie beeinflussen. Implikationen für Politik, Projektplanung und lokale Akteure werden diskutiert.

10.11.2022 – Forschungsschwerpunkt Materialien und Grenzflächen

Referent*innen:

• Prof. Dr. Steffen Witzleben (Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg)
• Christopher Becher (Institut für Sicherheitsforschung, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg)

Thema: Energiespeichersystem Lithiumionenakkumulator

Der erste Teil der Vorlesung ermöglicht einen Einblick in die elektrochemischen Grundlagen der Energiespeicherung in einem kurzen Überblick. Es werden die Herausforderungen an die Energiespeicherung mittels Akkumulatoren und Wasserstoff erläutert. Die aktuellen Entwicklungen von Lithiumionenakkumulatoren in der Zellchemie, den Elektrodenmaterialien, den Separator-Membranen und der technischen Umsetzung in Elektrofahrzeugen bilden den Schwerpunkt des Vortrages.    

Der zweite Teil der Vorlesung gibt einen Einblick in das Forschungsprojekt ALBE-RO, in dem die Konzept- und Technologieentwicklungen für die sichere Integration von alternativ betriebenen Fahrzeugen in den RORO-Fährverkehr untersucht wurden. Im Projekt wurden technische, strukturelle und organisatorische Maßnahmen entwickelt werden, die den sicheren Transport und (für Elektrofahrzeuge) eine sichere Aufladung während der Fahrt ermöglichen. Neben geeigneten Vorsortierungskonzepten während des Boardings, wurden spezielle Stell- und Ladeplätze mit innovativen Gefahrendetektions- und Sicherheitssystemen entwickelt und in ersten Labor- und Feldtests umgesetzt und erprobt sowie Empfehlungen für wirksame Bekämpfungsmaßnahmen in einer akuten Gefahrensituation erarbeitet.

27.10.2022 – Forschungsschwerpunkt Energiesysteme

Steigende Energiepreise und verstärkte Vorgaben durch Klimaschutzmaßnahmen stellen die Unternehmen in Deutschland vor große Herausforderungen. Erneuerbare Energien und Energieeffizienz stellen Instrumente dar, die in hervorragender Weise dazu geeignet sind, die Energiekosten und vor allem die CO2-Emissionen in den Unternehmen zu senken. Vor diesem Hintergrund werden im ersten Beitrag der Veranstaltung von Prof. Jörg Meyer, Hochschule Niederrhein, an einem Beispiel gezeigt, wie in einem Industriebetrieb eine Umstellung der Energieversorgung auf 100%-klimaneutralem Strom möglich ist. Im zweiten Impulsvortrag wird Dr. Stefan Nykamp, Westnetz GmbH, hinterfragen, ob die Elektrifizierung tatsächlich der Schlüssel der Energiewende ist. Oder sind Erdgas bzw. später auch grüne Gase der Schlüssel? Auf dieser Basis soll diskutiert werden, wie das Energiesystem 2030, 2040 und danach aussehen kann.

13.10.2022 - Einführungsveranstaltung

Kurzvorträge und Diskussion zu Themen wie Anbindung von Offshore-Windenergieanlagen und Elektrolyse-Systeme mit:

• Prof. Dr. habil. Ingo Stadler (TH Köln, Cologne Institute for Renewable Energy): Alles Strom oder was?
• Prof. Dr.-Ing. Jörg Buddenberg (EWE): Betrieb und Integration von Offshore-Windanlagen - Energieversorgung auf dem Weg in die Klimaneutralität
• Peter Barth (Amprion): Herausforderungen eines beschleunigten Offshore-Ausbaus
• Julius Holsten (Elogen): Wasserstoff im Energiesystem und der geplante Markthochlauf für Elektrolyseanlagen

Alles Strom oder was?

Das Gros der Primärenergiewandlung wird sich in einer klimaneutralen Energieversorgung nach heutigem Stand der Wissenschaft im Wesentlichen auf den Sektor der Elektrizität stüt-zen. Aber heißt das auch, dass Strom wirklich der Schlüssel zur Energiewende ist? Einlei-tend werden hier auf die Charakteristika der verschiedensten Energiespeicher und die Grundzüge der Sektorenkopplung eingegangen. Weitere Referenten werden dieses dann mit Blick aus der Praxis hinterfragen und beleuchten.

Betrieb und Integration von Offshore-Windanlagen - Energieversorgung auf dem Weg in die Klimaneutralität

Deutschland möchte bis 2045 klimaneutral werden. Die Energiewirtschaft hat im Stromsek-tor mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien bereits einen großen Beitrag geleistet. Um aber das gesetzte Ziele zu erreichen, müssen auch die anderen Sektoren und hier insbe-sondere der Sektor Wärme nachziehen. Dies stellt Energieversorger vor ganz neue Heraus-forderungen die tief in die Unternehmens-DNA eingreifen. Am Beispiel der EWE soll bei-spielhaft aufgezeigt werden, wie ein Unternehmen diese Herausforderung annimmt und seine Unternehmensziel auf Klimaneutralität ausrichtet.

Herausforderungen eines beschleunigten Offshore-Ausbaus

Die Bundesregierung plant eine deutliche Anhebung der Offshore-Ausbauziele. Bis 2030 sollen statt 20 GW nun 30 GW Offshore-Windenergie installiert sein, bis 2035 bereits 40 GW und bis 2045 70 GW. Das heißt ganz konkret, dass 5 Offshore-Netzanbindungen, die 2030 oder später in Betrieb gehen sollten, nun bereits vor 2030 installiert sein müssen. Das ist das deutsche Szenario - aber auch europa- und weltweit wird Offshore-Wind massiv vorangetrieben. Das stellt die Offshore-Branche vor Herausforderungen, die nur gemeinsam mit Politik, Wirtschaft und Gesellschaft zu lösen sind.

Im WS 22/23 fand die Ringvorlesung der Abteilung mit dem Thema „Strom als Schlüssel zur Energiewende?“ statt. In Anbetracht des bis zum Jahr 2045 angesetzten deutschen Ziels der Klimaneutralität, richtete die Veranstaltung ihren Fokus auf aktuelle Transformationsprozesse und Entwicklungen im Energiesektor und beleuchtete diese aus der Sicht der vier Forschungsschwerpunkte der Abteilung.

Kernbestandteil der Ringvorlesung waren Expert*innenvorträge, von denen ausgehend die von den vier Forschungsschwerpunkten geladenen Expert*innen mit den rund 30 Teilnehmenden der Veranstaltung in einen Austausch kamen. In einer abschließenden Podiumsdiskussion fand die Veranstaltung ihren Ausklang.

26.01.2023 - Abschlusspodium der Online-Ringvorlesung

Podiumsleitung: Prof. Dr. Ingo Stadler (TH Köln)

Podiumsgäste:

• Prof. Dr. Ulf Blieske (TH Köln)
• Dr. Ralf Günther (Liofit)
• Sigrid Hams (FH Münster)
• Prof. Dr.-Ing. Jörg Meyer (HS Niederrhein)
• Prof. Dr. Steffen Witzleben (Hochschule Bonn-Rhein-Sieg)

12.01.2023 – Forschungsschwerpunkt Zirkuläre Wertschöpfung

Referent*innen:

• Dr. Ralf Günther (LioFit GmbH): Reparatur und Recycling von Fahrradakkus als Teil der zirku-lären Wertschöpfung in der Elektromobilität
• Florian Clever (Relux Umwelt GmbH): Entsorgungslogistik - Rücknahme und Sortierung von Lithium-Ionen-Batterien
• Merle Zorn (IWARU - FH Münster): Mechanische Aufbereitung von Lithium-Ionen-Batterien vor dem Hintergrund einer zirkulären Wertschöpfung

Thema:

Im Rahmen des europäischen "Green Deals" verpflichten sich die EU-Mitgliedstaaten bis 2050 kli-maneutral zu werden. Um dies zu erreichen, wurden für die Sektoren Energiewirtschaft, Industrie, Gebäude, Verkehr, Landwirtschaft sowie Abfall/sonstiges Reduktionsziele für die Treibhausgas-Emissionen festgelegt. Für den Verkehrssektor sollen sich die Treibhausgasemissionen bereits bis 2030 um 45 % im Vergleich zu 2020 reduzieren. Ein zentraler Baustein zur Senkung der Emissionen ist die sog. Verkehrswende, d. h. der Wechsel hin zur Elektromobilität. Alternative Antriebssysteme wie Elektrofahrzeuge oder E-Bikes, angetrieben mit Lithium-Ionen-Batterien, geraten so immer mehr in den Fokus. In Zukunft werden damit große Mengen an Batterierückläufern erwartet, die im Sinne einer Circular Economy weiter- oder wiederverwendet bzw. recycelt werden müssen. Weiter- und Wiederverwendung können dabei über Reparatur oder auch einen sogenannten "Second-Use" von Batterien erfolgen; hierdurch können Abfälle vermieden und ein wesentlicher Beitrag zur Reduzierung der Abfallströme erreicht werden. Für die Batterien, welche nicht für einen Second-Use geeignet sind, ist ein ressourcenschonendes und effizientes Recycling der erforderlich. Dieses wird durch deren Heterogenität erschwert, die sich vor allem aufgrund der Komplexität und Designviel-falt der Batteriepacks sowie einer Vielzahl an Kathodenmaterialien, wie Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) oder Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) der Batteriezellen ergibt. Neben Lithium enthalten die Kathodenmaterialien weitere kritische Rohstoffe, die zu recyceln sind und eine wichtige Quelle für Sekundärrohstoffe bilden. Die Sortierung verschiedener LIB-Typen und die mechanische Aufbereitung der Batterien bilden dabei notwendige Vorbereitungsschritte, um die Wertschöpfungskette der Rezyklate zu erhöhen.

24.11.2022 – Forschungsschwerpunkt Versorgungssicherheit und Resilienz

Referent*innen:

• Simon Lahr (next2sun): Systemvorstellung und Herausforderungen der öffentlichen Akzeptanz
• Marcus Mergenthaler (FH Südwestfalen): Bedeutung der Bildkommunikation in der Technologieakzeptanz
• Iris Schröter (FH Südwestfalen): Eye-Tracking in der Akzeptanzforschung und erste Ergebnisse eines Experimentes

Thema: Technik und Akzeptanz bifacialer Solarmodulsysteme auf landwirtschaftlichen Nutzflächen

Im Bestreben, klimafreundliche und unabhängige Energiebezugsquellen zu schaffen, ist in Deutsch-land Solarenergie zunehmend im politischen Lösungsfokus vorzufinden. Solarsysteme mit vertika-len, bifacialen Solarpanelen, die auf Vorder- und Rückseite photoelektrisch aktiv sind, bieten eine neue Möglichkeit Land- und Energiewirtschaft zu kombinieren. Ähnlich wie es bei Planungen für Windkraftanlagen zu einem veränderten Landschaftsbild kommt, stellt sich bei erhöhten Ausbau-zielen zunehmend die Frage der gesellschaftlichen Akzeptanz von Agriphotovoltaik mit vertikalen, bifacialen Solarpanelen. Ziel der empirischen Untersuchungen ist es Erkenntnisse zu erlangen, wie sich Mehrfachnutzungen in Form unterschiedlicher Arten der Grünlandnutzung auf die Wahrneh-mung und die gesellschaftliche Akzeptanz solcher Solarparks auswirken. Dazu wird die visuelle Wahrnehmung der dargestellten Nutzungsvarianten mit Hilfe von Eye-Tracking untersucht. Im Er-gebnis zeigt sich, wie die visuelle Wahrnehmung durch die Art der Grünlandnutzung beeinflusst wird, die visuelle Wahrnehmung die Akzeptanz beeinflusst und Informationen über Agriphotovol-taik die Akzeptanz dieser Technologie beeinflussen. Implikationen für Politik, Projektplanung und lokale Akteure werden diskutiert.

10.11.2022 – Forschungsschwerpunkt Materialien und Grenzflächen

Referent*innen:

• Prof. Dr. Steffen Witzleben (Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg)
• Christopher Becher (Institut für Sicherheitsforschung, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg)

Thema: Energiespeichersystem Lithiumionenakkumulator

Der erste Teil der Vorlesung ermöglicht einen Einblick in die elektrochemischen Grundlagen der Energiespeicherung in einem kurzen Überblick. Es werden die Herausforderungen an die Energiespeicherung mittels Akkumulatoren und Wasserstoff erläutert. Die aktuellen Entwicklungen von Lithiumionenakkumulatoren in der Zellchemie, den Elektrodenmaterialien, den Separator-Membranen und der technischen Umsetzung in Elektrofahrzeugen bilden den Schwerpunkt des Vortrages.    

Der zweite Teil der Vorlesung gibt einen Einblick in das Forschungsprojekt ALBE-RO, in dem die Konzept- und Technologieentwicklungen für die sichere Integration von alternativ betriebenen Fahrzeugen in den RORO-Fährverkehr untersucht wurden. Im Projekt wurden technische, strukturelle und organisatorische Maßnahmen entwickelt werden, die den sicheren Transport und (für Elektrofahrzeuge) eine sichere Aufladung während der Fahrt ermöglichen. Neben geeigneten Vorsortierungskonzepten während des Boardings, wurden spezielle Stell- und Ladeplätze mit innovativen Gefahrendetektions- und Sicherheitssystemen entwickelt und in ersten Labor- und Feldtests umgesetzt und erprobt sowie Empfehlungen für wirksame Bekämpfungsmaßnahmen in einer akuten Gefahrensituation erarbeitet.

27.10.2022 – Forschungsschwerpunkt Energiesysteme

Steigende Energiepreise und verstärkte Vorgaben durch Klimaschutzmaßnahmen stellen die Unternehmen in Deutschland vor große Herausforderungen. Erneuerbare Energien und Energieeffizienz stellen Instrumente dar, die in hervorragender Weise dazu geeignet sind, die Energiekosten und vor allem die CO2-Emissionen in den Unternehmen zu senken. Vor diesem Hintergrund werden im ersten Beitrag der Veranstaltung von Prof. Jörg Meyer, Hochschule Niederrhein, an einem Beispiel gezeigt, wie in einem Industriebetrieb eine Umstellung der Energieversorgung auf 100%-klimaneutralem Strom möglich ist. Im zweiten Impulsvortrag wird Dr. Stefan Nykamp, Westnetz GmbH, hinterfragen, ob die Elektrifizierung tatsächlich der Schlüssel der Energiewende ist. Oder sind Erdgas bzw. später auch grüne Gase der Schlüssel? Auf dieser Basis soll diskutiert werden, wie das Energiesystem 2030, 2040 und danach aussehen kann.

13.10.2022 - Einführungsveranstaltung

Kurzvorträge und Diskussion zu Themen wie Anbindung von Offshore-Windenergieanlagen und Elektrolyse-Systeme mit:

• Prof. Dr. habil. Ingo Stadler (TH Köln, Cologne Institute for Renewable Energy): Alles Strom oder was?
• Prof. Dr.-Ing. Jörg Buddenberg (EWE): Betrieb und Integration von Offshore-Windanlagen - Energieversorgung auf dem Weg in die Klimaneutralität
• Peter Barth (Amprion): Herausforderungen eines beschleunigten Offshore-Ausbaus
• Julius Holsten (Elogen): Wasserstoff im Energiesystem und der geplante Markthochlauf für Elektrolyseanlagen

Alles Strom oder was?

Das Gros der Primärenergiewandlung wird sich in einer klimaneutralen Energieversorgung nach heutigem Stand der Wissenschaft im Wesentlichen auf den Sektor der Elektrizität stüt-zen. Aber heißt das auch, dass Strom wirklich der Schlüssel zur Energiewende ist? Einlei-tend werden hier auf die Charakteristika der verschiedensten Energiespeicher und die Grundzüge der Sektorenkopplung eingegangen. Weitere Referenten werden dieses dann mit Blick aus der Praxis hinterfragen und beleuchten.

Betrieb und Integration von Offshore-Windanlagen - Energieversorgung auf dem Weg in die Klimaneutralität

Deutschland möchte bis 2045 klimaneutral werden. Die Energiewirtschaft hat im Stromsek-tor mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien bereits einen großen Beitrag geleistet. Um aber das gesetzte Ziele zu erreichen, müssen auch die anderen Sektoren und hier insbe-sondere der Sektor Wärme nachziehen. Dies stellt Energieversorger vor ganz neue Heraus-forderungen die tief in die Unternehmens-DNA eingreifen. Am Beispiel der EWE soll bei-spielhaft aufgezeigt werden, wie ein Unternehmen diese Herausforderung annimmt und seine Unternehmensziel auf Klimaneutralität ausrichtet.

Herausforderungen eines beschleunigten Offshore-Ausbaus

Die Bundesregierung plant eine deutliche Anhebung der Offshore-Ausbauziele. Bis 2030 sollen statt 20 GW nun 30 GW Offshore-Windenergie installiert sein, bis 2035 bereits 40 GW und bis 2045 70 GW. Das heißt ganz konkret, dass 5 Offshore-Netzanbindungen, die 2030 oder später in Betrieb gehen sollten, nun bereits vor 2030 installiert sein müssen. Das ist das deutsche Szenario - aber auch europa- und weltweit wird Offshore-Wind massiv vorangetrieben. Das stellt die Offshore-Branche vor Herausforderungen, die nur gemeinsam mit Politik, Wirtschaft und Gesellschaft zu lösen sind.