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Forschung im LiFE 2050

Forschungslinien des LiFE2050

Das gemeinsame Forschungsthema im LiFE 2050 ist die Transformation des Energiesystems von einer auf fossilen und Kernbrennstoffen beruhenden Energieversorgung zu einer nachhaltigen und verlässlichen Energieversorgung bis zum Jahr 2050. Bei dieser Transformation spielen nicht nur die regenerativen Energieträger, die sie betreffenden Wandlungsprozesse zu verwertbaren Energieformen wie Elektrizität, die dafür benötigten Werkstoffe sowie die technische Umsetzung zu zuverlässigen Anlagen- und Systemlösungen eine Rolle. Genauso bedeutend ist die Zusammenführung zu einem tragfähigen, belastbaren und robusten elektrischen Energieversorgungssystem. Dieses Energieversorgungssystem muss im Gegensatz zu heute auch maßgeblich die Energieversorgung der Mobilität übernehmen.

Aufgrund der hohen volatilen Verfügbarkeit der regenerativen Energien wie Wind und Sonne ist ein Ausgleich der Lücke zwischen dem augenblicklichen Dargebot und der Nachfrage nach Energie auch auf längere Sicht nicht ohne thermische Kraftwerke lösbar. Dies gilt unabhängig davon, ob diese Kraftwerke wie bisher mit fossilen Energieträgern oder aber in Zukunft mit beispielsweise durch Elektrolyse und entsprechende Nachbehandlung erzeugten synthetischen Energieträgern gespeist werden. Solche thermischen Kraftwerke werden zunehmend dynamisch und dezentral im Lastfolgebetrieb eingesetzt, so dass die thermischen Wechsellasten und damit die Materialermüdung massiv zunehmen. Ergänzend stellt sich die Frage nach einer möglichst effizienten Energiespeicherung, wobei aus heutiger Sicht die Lösungsansätze auf Basis von synthetischen Gasen erfolgversprechend sind, aber nicht die einzige Möglichkeit darstellen.

Prägend für die Forschung im LiFE 2050 wirkt das Spannungsfeld zwischen einer kostengünstigen Nutzbarmachung der regenerativen Energien und einer möglichst hohen Zuverlässigkeit der Komponenten und Anlagen sowie des gesamten Energieversorgungssystems. Dabei resultieren wesentliche Fragestellungen aus der neuen Qualität der dynamischen Anforderungen an die Anlagen und an das Gesamtsystem. Auch die Zuverlässigkeit wird in hohem Maß von dynamischen Vorgängen bestimmt. Dies trifft zum einen für Wechsellasten zu, die zur Materialermüdung führen und deren Größe sich teilweise erst aus dynamischen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Komponenten des mechanisch/elektrischen Energiesystems ergibt. Zum anderen führen dynamische beziehungsweise transiente Vorgänge häufig zu starken kurzzeitigen Überlasten, die heute mangels geeigneter Werkzeuge nicht immer zutreffend vorausberechnet werden können.

Forschungslinien des LiFE 2050

In Verbindung mit der gemeinsamen Verbundforschung der letzten Jahre an der Universität Hannover haben sich Forschungslinien herausgebildet, die interdisziplinär in Verbundprojekten zusammen forschen.

  • Für die Windenergie steht das Forschungszentrum ForWind. ForWind ist das gemeinsame Forschungszentrum für Windenergie der Universitäten Bremen, Hannover und Oldenburg. Die hannoverschen ForWind-Mitglieder liefern umfangreiche Beiträge aus den Ingenieurwissenschaften. ForWind ist eng verknüpft mit Fraunhofer IWES und DLR, die zusammen den neu gegründeten Forschungsverbund Windenergie (FVWE) bilden.
  • Für die Solarenergie steht herausragend das Institut für Solarforschung Hameln (ISFH), ein durch niedersächsische Mittel unterstütztes außeruniversitäres Forschungsinstitut, das eng mit der Universität Hannover verbunden ist. So gehört der Leiter des ISFH, Prof. Brendel, auch der Fakultät für Mathematik und Physik der LUH an.
  • Versorgungssicherheit, Systemstabilität und Beherrschung der Dynamik der Energiewandlung von thermischen Kraftwerken ist ein weiterer Fokus in der interdisziplinären Forschung. Die Forschung in diesem Bereich werden vor allem von Instituten aus der Fakultät Maschinenbau getrieben. Mit der Einrichtung des Instituts Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung wurde eine systemorientierte Professur geschaffen, die als verbindendes Element und Klammer wirkt.
  • Die Transformation der Energienetze im Energiesystem ist ein weiterer Forschungsschwerpunkt. Energienetze müssen einen zunehmenden Anteil von umrichterbasierten Komponenten beherrschen bei immer geringeren Anteil von stabilisierenden rotierenden Massen, wie sie in thermischen Kraftwerken zu finden sind. Im Kern der Forschungslinie steht die Elektrische Energietechnik mit drei Instituten in der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik, die seit vielen Jahren einen Schwerpunkt auf diesen Themenkreis gelegt haben.
  • Elektro- und Hybridmobilität für eine klimaneutrale Mobilität mit regenerativen Energieträgern im Einklang mit gesellschaftlichen Bedürfnissen ist eine weitere Forschungslinie. Die Elektromobilität wird vor allem in Bezug auf den elektrischen Antriebsstrang mit Motor, Getriebe Leistungselektronik, Energiespeicher und Netzanbindung erforscht.

Neben den damit aufgerissenen naturwissenschaftlich-technischen Themen werden beim Transformationsprozess auch interdisziplinäre Fragestellungen darüber hinaus erforscht. Beispielsweise haben Fragen zur Wirtschaftlichkeit, Finanzierbarkeit und Nutzung des verfügbaren Raumes eine sehr große Bedeutung, wie aktuelle politische und gesellschaftliche Diskussionen zeigen. Weiterhin berührt die Umsetzung in einer komplexen Gesellschaft immer auch Fragen der Akzeptanz sowie des Umwelt- und Klimaschutzes. Das LiFE 2050 konzentriert sich zudem auf die kontinuierliche Vernetzung der beschriebenen Forschungslinien.