Das europäische und nationale Ziel, die Wirtschaftskreisläufe bis 2050 nahezu vollständig zu dekarbonisieren, erfordert den Ausstieg aus CO2-intensiven Technologien wie bspw. die in der Region Lausitz zum Einsatz kommende Braunkohleverstromung. Durch die Transformation des Energiesystems hin zu nachhaltig bereitgestellter Energie entstehen völlig neue Wertschöpfungsketten, verbunden mit derzeit noch nicht gelösten technischen Problemstellungen. Insbesondere die im Zuge der Energiewende vermehrt auftretenden zeitlichen Differenzen zwischen der Bereitstellung von Energie und dem Energiebedarf erfordert die Entwicklung effizienter, flexibler Energieanlagen und -speicher zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit. Entsprechend besteht ein großer Bedarf an technisch und wirtschaftlich attraktiven Wärme- und Stromspeichersystemen für den großtechnischen Einsatz. Dem stellt sich das Vorhaben.
Die etablierte und ausgeprägte Fachkompetenz zahlreicher regionaler Unternehmen im Bereich der Energietechnik auf der einen sowie die wirtschaftlichen Potentiale von innovativen Technologien zur hocheffizienten Energieerzeugung und -speicherung auf der anderen Seite bieten hervorragende Vorrausetzungen, den Strukturwandel mit Hilfe von Forschung und Entwicklung zu bewältigen und gleichzeitig einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende zu leisten. Der Klimaschutz wird hierbei als Chance für eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung gesehen. Hier kann die strategische Partnerschaft zwischen dem Fraunhofer IWU und dem IPM der Hochschule Zittau/Görlitz (HSZG) unterstützen. Die Zusammenführung der Einzelkompetenzen Leichtbau und Energietechnik bietet dafür eine hervorragende Basis.
Übergeordnetes Projektziel ist die Unterstützung einer erfolgreichen ökonomisch, ökologisch und sozial nachhaltigen Transformation des Lausitzer Reviers. Durch die Kooperation der beiden Forschungsinstitutionen mit jeweils ausgewiesener Fachexpertise soll sich die Region zu einer international sichtbaren Modellregion für ressourceneffiziente und nachhaltige Entwicklung wandeln.
Im Fokus steht die Entwicklung funktionsintegrierter Leichtbaustrukturen zur effizienten Energiebereitstellung und -speicherung. In einer Kooperation zwischen dem Fraunhofer IWU und der Hochschule Zittau/Görlitz wurden dazu drei wissenschaftlich, technisch und - im Hinblick auf die spätere Anwendbarkeit - gesellschaftspolitisch bedeutsame Themen abgeleitet und in drei Teilprojekte untersetzt.
Diese miteinander vernetzten und teilweise aufeinander aufbauenden Teilprojekte erfordern zwangsläufig ein interdisziplinäres Forscherteam aus den relevanten Teilbereichen Leichtbau, Kunststoffverarbeitung, Funktionsintegration, Instrumentierung, Datenvernetzung und Energiespeicherung.
Für eine ökonomische, ökologische und sozial nachhaltige Transformation der Kohleregion Lausitzer Revier und zur Entwicklung einer international sichtbaren Modellregion, haben das IPM und das IWU aus der übergeordneten Gesamtzielstellung gemeinsam folgende Teilprojekte definiert:
Das Teilprojekt 1 EFREX - Effizienzsteigerung thermischer Energiespeicher durch modulare Einheiten zur Zu- und Abfuhr der Energie in Verbindung mit hochwärmedämmenden funktionsintegrierten Leichtbau-Sicherheitsbehältern für den Exergieerhalt - Projektleiter: Prof. Kratzsch, HSZG, fokussiert auf die Effizienzsteigerung thermischer Energiespeicher durch modulare elektro-, mechano- und thermochemische Energiezu- und -abführeinheiten in Verbindung mit hochwärmedämmenden funktionsintegrierten Leichtbau-Sicherheits-Behältern für den Exergieerhalt.
Im Teilprojekt 2 FUTURE - Funktionsintegrierte Turbinenschaufeln in hybrider Leichtbauweise für effiziente Industriedampfturbinen - Projektleiter: Prof. Scholz, Fraunhofer IWU, steht die Entwicklung funktionsintegrierter Turbinenschaufeln in hybrider Leichtbauweise für effiziente Industriedampfturbinen im Vordergrund.
Gegenstand des Teilprojekts 3 FUMAG - Entwicklung funktionsintegrierter magnetgelagerter Hochgeschwindigkeits-Speichersysteme - Projektleiter Prof. Worlitz, HSZG, ist die Entwicklung funktionsintegrierter magnetgelagerter Hochgeschwindigkeits-Speichersysteme.
Die synergetische Bearbeitung der Teilprojekte birgt ein großes Innovations- und wirtschaftliches Verwertungspotential und bildet die Grundlage zur wertschöpfenden Zusammenführung der regionalen Branchen. Die wissenschaftlich-technische Umsetzung des Projekts „LuE“ erfolgt in enger Einbindung der fachspezifischen Expertise von regionalen Industrie- und Forschungspartnern. Mit der Konzentration auf hocheffiziente Energiebereitstellungs- und Energiespeichertechnologien soll dabei den zukünftigen industrieellen und gesellschaftlichen Erfordernissen effektiv Rechnung getragen werden.
Übergeordnetes Projektziel ist die Unterstützung einer erfolgreichen ökonomisch, ökologisch und sozial nachhaltigen Transformation des Lausitzer Reviers. Durch die Kooperation der beiden Forschungsinstitutionen mit jeweils ausgewiesener Fachexpertise soll sich die Region zu einer international sichtbaren Modellregion für ressourceneffiziente und nachhaltige Entwicklung wandeln.
Durch die Entwicklung von Technologiedemonstratoren im Rahmen der 3 innovativen Teilprojekte (EFREX-Effizienzsteigerung thermischer Energiespeicher, FUTURE- Funktionsintegrierte Turbinenschaufeln, FUMAG-Hochgeschwindigkeits-Speicher- systeme)und der anschließenden Validierung liegen skalierbare Lösungen vor, die einen direkten Beitrag zum Klimaschutz leisten.
Darüber hinaus sollen die erzielten Ergebnisse und Demonstratoren als positive Entwicklungsbeispiele dienen um andere Staaten zum Ausstieg aus der Kohleverstromung zu ermutigen und so den Klimaschutz auch im globalen Maßstab zu unterstützen. Aus regionaler Sicht liegt dabei insbesondere das unmittelbar an der Landesgrenze zu Deutschland befindliche polnische Kraftwerk Turow im Fokus. Der derzeitige Betrieb und die Ausbaupläne (Laufzeitverlängerung, deutliche Absenkung des Grundwasserspiegels) stellen die Region um Zittau bereits jetzt vor enorme Probleme (Emissionen, Verlust von Bausubstanz).
Das Projekt ist im Rahmen des Programms zur Stärkung der Transformationsdynamik und Aufbruch in den Revieren und an den Kohlekraftwerksstandorten „STARK“ gefördert durch das BMWi. Die Ergebnisse dienen der Erreichung der internationalen und nationalen Klimaschutzziele sowie der ökologisch nachhaltigen und ressourceneffizienten Strukturstärkung der vom Kohleausstieg betroffenen Regionen.
