Lehrstuhl für Energiewirtschaft/Fakultät für Wirtschaftswissenschaften/IBES Stadt als Speicher

Ziel des Projektes "Stadt als Speicher" ist die energietechnische und -wirtschaftliche Bündelung vielfältiger lokaler Speicherkapazitäten innerhalb städtischer Lastzentren zum Ausgleich der Fluktuation erneuerbarer Einspeiser.
Im Rahmen des Projektes soll untersucht werden, inwieweit in städtischen Lastzentren bereits vorhandene Lasten und Erzeugungsanlagen dazu genutzt werden können, die fluktuierende Einspeisung erneuerbarer Energien auszugleichen. Hierzu wird versucht, die Zeitpunkte der Einspeisung bzw. elektrischer Energieentnahme aus dem Stromnetz dezentraler Energieanlagen so zu koordinieren, dass das Gesamtsystem als virtueller elektrischer Energiespeicher dient. Die Verschiebepotentiale, speziell von Wärmetechnischen Anlagen, werden hierbei durch den Einsatz von thermischen Energiespeichern bereitgestellt bzw. erweitert. Auf diese Weise kann durch den Einsatz vergleichsweise preiswerter thermischer Energiespeicher ein virtuelles elektrisches Speicherpotential erschlossen werden. Durch den zusätzlichen Einsatz von elektrischen Batteriespeichern bis hin zu Elektrofahrzeugen kann das so entwickelte Aggregationskonzept flexibel erweitert und laufend an zukünftige Anforderungen der Energieversorgung angepasst werden.

Besonders in städtischen Gebieten trifft eine hohe Nachfrage nach elektrischer Energie auf eine hohe Dichte wärmetechnischer Anlagen, die im Sinne o.g. Aggregationskonzeptes zu einem virtuellen Energiespeicher zusammengeschlossen werden können. Die hohe Anzahl unterschiedlicher Verbrauchs- und Einspeisetypen in einer Stadt stellen aufgrund ihrer statistischen Durchmischung ein besonders großes virtuelles Speicherpotenzial zur Verfügung. Gleichzeitig bildet die hohe Leistungsfähigkeit städtische Verteil- und Kommunikationsnetze die notwendige Voraussetzung für die Schaffung eines virtuellen Energiespeichers.

Themenfeld 11 der Grünen Haupstadt Europas: Energieeffizienz

Ingenieurswissenschaften, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Pumpspeicherwerke und die Energiewende

Wie lässt sich der Strom aus der Wind-, Wasser- und Sonnenenergie ökonomisch und ökologisch sinnvoll zwischenspeichern? Pumpspeicherwerke sind eine erprobte Technik, die sich im Ruhrgebiet vielleicht auch in aufgelassenen Bergbauschächten realisieren lässt. Ob dies möglich ist, erforscht u.a. die Universität Duisburg-Essen (UDE). Pumpspeicherwerke sind etablierte Speichersysteme, die sich in neue Erzeugungs- und Versorgungsstrukturen einfinden müssen. Dies führt zu vielen Unsicherheiten, Diskussionen und Szenarien.

Themenfeld 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Energieeffizienz

Center for Nanointegration (CENIDE) Thermoelektrische Generatoren aus Nanoschichten

Sie könnten heiße Industrierohre oder Autoabgasleitungen ummanteln: Thermoelektrische Generatoren erzeugen Strom aus Wärme und gewinnen damit Energie zurück. Allerdings bestehen sie meist aus seltenen und/oder giftigen Materialien. Dass es auch anders geht, wiesen jetzt Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) nach und lassen sich ihre Technik nun patentieren.  Thermoelektrische Generatoren funktionieren nur dann, wenn eine ihrer Seiten möglichst heiß, die andere dagegen kalt ist. Sie sollten daher selbst kaum Wärme leiten, elektrischen Strom hingegen sehr gut. Dies zu kombinieren, ist schwierig, aber eine Materialkombination aus sehr dünnen Oxidschichten leistet genau dies. Die Idee dazu hatten die UDE-Physiker Prof. Dr. Rossitza Pentcheva und Dr. Benjamin Geisler. Es ist selbst bei Hitze stabil und ungiftig. 

Themenfeld 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Energieeffizienz

Institut für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie Evaluation von Koronarkalk, Lebensstilen und Umweltfaktoren über zwei Generationen von Familien aus dem Ruhrgebiet: die Heinz Nixdorf Recall und die Heinz Nixdorf Recall MehrGenerationen Studie

Die Heinz Nixdorf Recall Studie ist eine populations-basierte Forschungsstudie, die seit dem Jahr 2000 Menschen aus dem Ruhrgebiet (Essen, Bochum, Mülheim/R) regelmäßig untersucht und befragt. Neben Aspekten der Herzkreislauferkrankungen, werden auch Umwelteinflüsse wie die Luftverschmutzung und Einflüsse der gebauten Stadt auf die Gesundheit der Menschen untersucht. Es konnte beispielsweise gezeigt werden, dass eine Langzeitbelastung durch Feinstaub und/oder nächtlicher Verkehrslärm mit Arteriosklerose assoziiert sind, der häufig über Jahrzehnte symptomlosen Erkrankung der Arterien, die zu Herzinfarkt, Schlaganfall oder plötzlichem Herztod führen kann. An diesem Langzeitprojekt sind rund 4800 Bürgerinnen und Bürger beteiligt.
Zusätzlich wird vermutet, dass ein Clustering von Faktoren des Lebensstils, sozialer und/oder Umweltfaktoren für die Entwicklung von Arteriosklerose und anderen Erkrankungen verantwortlich ist. Deshalb wurde die Heinz Nixdorf Recall MehrGenerationen (HNR-M) Studie mit einem einzigartigen klinischen, psychosozialen und umweltorientierten Ansatz entwickelt, um die originale Heinz Nixdorf Recall Studie um die Kinder und die Partner zu erweitern und so eine umfassende Datenbasis zu schaffen. Diese Familienstudie begann im Jahr 2013 und es konnten circa 2900 Personen untersucht und ausführlich befragt werden. Diese Studie bietet die einmalige Möglichkeit, die simultane Wirkung von shared environment (Lebensstil, soziale Faktoren, Umweltfaktoren, usw.) zu untersuchen.

Das Forschungsvorhaben nimmt Bezug auf die Themenfelder 1, 5, 6 und 12 der Grünen Hauptstadt Europas: Klimawandel, Luftqualität, akustische Umgebung und Umweltmanagement

Lehrstuhl für Energiewirtschaft/Fakultät für Wirtschaftswissenschaften/IBES "enera: Der nächste große Schritt der Energiewende" (SINTEG)

Im Jahr 2050 soll der Stromverbrauch Deutschlands zu 80 Prozent aus erneuerbaren Energieträgern gedeckt werden. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, sind in vielen Bereichen neue Lösungen zu entwickeln.

Vor allem geht es darum, die Klimaerwärmung unterhalb der Zwei-Grad-Celsius-Grenze zu halten und nachhaltig CO2-Emissionen zu reduzieren. Der hierfür notwendige weitere Ausbau der erneuerbaren Energien benötigt ein intelligentes Zusammenspiel aller Akteure innerhalb des Energiesystems. Smart Grids und Smart Markets, also intelligente Netze und ein darauf abgestimmter Energiemarkt, spielen hier entscheidende Rolle. Diese Aufgaben sollen innerhalb des Projektes enera in Angriff genommen werden, das Teil des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unterstützten Förderprogramms „Schaufenster Intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ ist.

 Im Rahmen dieses Förderprogramms soll durch einen mehrjährigen Praxistest gezeigt werden, wie zukunftsfähige Energiesysteme großflächig eingesetzt werden können. Geplant ist, ausgewählte Marktteilnehmer aller Wertschöpfungsstufen einzubeziehen, um aufzuzeigen wie diese zukunftsfähigen Energiesysteme technisch realisiert werden können und welchen wirtschaftlichen Mehrwert sie bieten.

Die Universität Duisburg-Essen beteiligt sich an enera in Form der Entwicklung eines Marktdesigns zum Handeln regionalisierter Produkte, der Definition dafür geeigneter Produkte, der Untersuchung ökonomischer und regulatorischer Rahmenbedingungen, der Prognose von Last für Groß- und Kleinverbraucher sowie durch Übertragbarkeitsstudien auf weitere Regionen in Deutschland und darüber hinaus.

Themenfelder 1, 11 und 12 Grüne Hauptstadt Europas:Klimawandel,  Energieeffizienz und Umweltmanagement

Fachgebiet für elektrische Anlagen und Netze (EAN) Projekte von EAN

Das Fachgebiet Elektrische Anlagen und Netze beschäftigt sich mit der Berechnung, Regelung und dem Betrieb elektrischer Versorgungsnetze; dies insbesondere auch unter dem Gesichtspunkt der Integration regenerativer Energien, vor allem der Windenergie. Das Team um Prof. Dr.-Ing. István Erlich kooperiert dabei mit verschiedenen Industriepartnern und beteiligt sich am Projekt Modellregion E-DeMa, das eine aktivere Teilnahme am Energiehandel ermöglichen soll. Das Fachgebiet ist zudem am Elektromobilitätsprojekt colognE-mobil beteiligt. In der Lehre werden Kenntnisse der primär- und sekundärtechnischen Komponenten von elektrischen Energienetzen und ihres systemtechnischen Verhaltens vermittelt. Dazu gehören auch informationstechnisches Know-how, Fragen der Energiewirtschaft und der Energieerzeugung. Weitere Informationen zum Lehrstuhl finden sie auf der Lehrstuhlseite. Die Forschungsarbeit konzentriert sich auf die Simulation von Energienetzen, die Analyse von Netzstörungen, die Netzeinbindung regenerativer Energien und innovative Netzleittechnik. Hierzu stehen unter anderem verschiedene Programmpakete zur Netzberechnung im statischen und dynamischen Zustand sowie Messsysteme für die Netzqualitätsanalyse zur Verfügung. Praktische Anwendungsmöglichkeiten liegen in einem verbesserten Netzanschluss von Windgeneratoren und Windparks und der Optimierung des regelungstechnischen Verhaltens von Windgeneratoren. Ein übergreifendes Tätigkeitsfeld ist selbstverständlich die Unterstützung bei der allgemeinen Planung und Betriebsführung von Energieanlagen und -netzen. Detaillierte Informationen zu den Forschungsvorhaben finden Sie unter der Rubrik Forschung, eine Publikationsliste unter Publikation.

Themenfelder 2 und 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Nahverklehr und Energieeffizienz

Maschienenbau/Umweltverfahrens- und Anlagetechnik Projekte des Lehrstuhls Energietechnik

Die Arbeit am Lehrstuhl für Energietechnik konzentriert sich auf die Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologie. Die Lehrstuhl unter der Leitung von Prof. Dr. Angelika Heinz ist unter anderem an den Projekten NETZ und colognE-mobile beteiligt. In der Lehre für Energietechnik werden Kenntnisse über Energietechnik und Energiesysteme, regenerative Energietechnik, Brennstoffzellen, alternative Antriebe und Wasserstofftechnologie vermittelt. Weitere Informationen zum Lehrstuhl finden sie auf der Lehrstuhlseite. Die Forschungsaktivitäten des Lehrstuhls Energietechnik konzentrieren sich auf Untersuchungen zur Energieeffizienz von energetischen Systemen. Die Inhaberin des Lehrstuhls, Prof. Dr. Angelika Heinzel, ist zugleich Geschäftsführerin des Zentrums für Brennstoffzellentechnik gGmbH, so dass eine intensive Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Industriepartnern existiert und konsequent ausgebaut wird. Im Mittelpunkt der Forschung des Lehrstuhls Energietechnik stehen Energiespeicher und Energiewandler wie Brennstoffzellen und Batterien. Weitere Forschungsbereiche sind Kraft-Wärme-Kopplungssysteme und Wärmenetzsimulation. Detaillierte Informationen zu den Forschungsvorhaben finden Sie unter der Rubrik Forschung.

Die Forschungsvorhaben finden im Kontext des elften Themenfeldes der Grünen Hauptstadt Europas, Energieeffizienz, statt.

Fakultät für Ingenieurwissenschaft Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik Projekte des Lehrstuhls Energietransport und –speicherung

Der Lehrstuhl für Energietransport und –speicherung unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Holger Hirsch kümmert sich um technologische Aspekte im Bereich elektrischer Energienetze. Der Lehrstuhl ist an mehreren Verbundprojekten mit Industrieunternehmen und anderen Hochschulen beteiligt. Zu nennen sind beispielhaft das BMBF-Projekt iShield, wo Isoliersysteme für Generatoren optimiert werden oder das BMWi-Projekt ENERGIE, wo durch über PLC vernetzte Messmittel im Niederspannungsnetz eine Verbesserung der Netzzustandsüberwachung erzielt wird. Weitere Informationen zum Lehrstuhl finden sie auf der Lehrstuhlseite. In der Forschung werden einerseits Fragestellungen neuer Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) -Systeme thematisiert, andererseits wird durch verteilte Messeinrichtungen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen ein besseres Abbild des Systemzustandes ermittelt, was eine wesentliche Voraussetzung für die Spannungsqualität auch bei starker Einspeisung aus Photovoltaik-Anlagen ist. Messmittel für den Hochspannungsbereich sowie den Niederspannungsbereich werden erforscht. Für die Auslegung des Isoliersystems von Generatoren und Motoren (Außenglimmschutz) werden Feldanalysen durchgeführt. Im Bereich der Elektromobilität kümmert sich der Lehrstuhl u.a. um die energietechnische und informationstechnische Kopplung zwischen dem Bordnetz und dem elektrischen Energienetz im Ladezustand. Beim konduktiven Laden greift der Lehrstuhl auf die Erfahrungen zur Powerline Communication (PLC) zurück. PLC wird vom Lehrstuhl seit den Anfängen ihrer Nutzung in Energienetzen mitgestaltet Detaillierte Informationen zu den Forschungsvorhaben finden Sie unter der Rubrik Forschung im Fachgebiet sowie unter Forschungsschwerpunkt Energie and Resource Enegeneering.

Themenfeld 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Energieeffizienz

Lehrstuhl für Energiewirtschaft/Fakultät für Wirtschaftswissenschaften/Institut für Betriebswirtschaft und Volkswirtschaft Forschungsbereich Erneuerbare Energien und Netze

Die zunehmende Einspeisung erneuerbarer Energien stellt Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber vor neuen Herausforderungen. Einspeisungen aus Wind- und Sonnenenergie sind vor allem durch fluktuierende Einspeiseprofile und eine schlechte Prognostizierbarkeit gekennzeichnet. Schwerpunktmäßig beschäftigt sich der Forschungsbereich Erneuerbare Energie und Netze mit der Integration erneuerbarer Energien in Übertragungs- und Verteilnetzte unter Berücksichtigung der einhergehenden Unsicherheiten.

Wie Unsicherheiten resultierend aus Erneuerbaren Energien, Lasten und innertägigen Handelsaktivitäten in der Netzbetriebsplanung der Übertragungsnetzbetreiber berücksichtigt und modelliert werden können, wurde im EU-geförderten Forschungsprojekt Umbrella näher untersucht.

Themenfeld 11 der Grünen Hauptstadt Europas:Energieeffizienz

Zentrum für Logistik und Verkehr (ZLV) Projekt „EnviChain – Environmental and Supply Chain Management for the Water, Energy and Food Nexus“ und Erasmus Programm EnviChain – the Basis for Sustainable Development (Erasmus+)

Das Erasmus+ Programm unter dem Rahmenprogramm „Key Action 1: Learning Mobility for Individuals“ schafft für ausländische Studenten, Doktoranden und wissenschaftliche Mitarbeiter die Möglichkeit, ihre Fähigkeiten zu verbessern, ihre Berufschancen zu erhöhen und kulturelles Bewusstsein zu erlangen. Unter dem Erasmus+-Rahmenprogramm können Organisationen „Mobilitätsprojekte“ ins Leben rufen, die den Teilnehmern strukturiertes Forschen, Arbeitserfahrung, Job-Shadowing als auch Fortbildungs- und Lehrmöglichkeiten in Aussicht stellen. In diesem Rahmen ist auch das Projekt „EnviChain – Environmental and Supply Chain Management for the Water, Energy and Food Nexus“ – the Basis for Sustainable Development” konzipiert: Es soll Studenten ägyptischer Partnerinstitutionen dabei unterstützen, eine interdisziplinäre Perspektive im Bereich des Forschungsfeldes „Water-Energy-Food Nexus“ im Forschungsgebiet Ägypten zu entwickeln. Über das Lehrangebot der UDE können die Teilnehmer für ihre Forschung relevante Vorlesungen und Seminare besuchen und sich an verschiedenen gemeinschaftlichen Aktionen beteiligen. Der Aufenthaltszeitraum beträgt für Studenten und Doktoranden jeweils sechs Monate, wissenschaftliche Mitarbeiter können ein Stipendium bis zu 10 Tage beantragen. Zusätzlich zur wissenschaftlichen Unterstützung durch UDE-Wissenschaftler des Zentrums für Wasser- und Umweltforschung (ZWU) und des Zentrums für Logistik und Verkehr (ZLV), werden den Teilnehmern Arbeitsräume zur Verfügung gestellt und der Zugang zu relevanter Literatur für ihre Einzel- und Gruppenarbeiten ermöglicht. Die Teilnehmer sollen Konzepte und Lösungen entwickeln, die im größeren Kontext des W-E-F Nexus in Ägypten stehen und diese in ihre wissenschaftliche Arbeit einbringen. Die Ergebnisse werden innerhalb eines Kolloquiums präsentiert und besprochen, welches am Ende eines Semesters gemeinsam mit wissenschaftlichen Experten und Koordinatoren des Programms veranstaltet wird. Darüber hinaus wird eine gemeinschaftliche Publikation angestrebt. Die Kooperation mit beiden ägyptischen Institutionen ist durch das Forschungsnetzwerk „ECoL – Emerging Concepts of Logistics“ entstanden. Das Programm findet in englischer Sprache statt.

Themenfelder 8, 9 und 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Wasserwirtschaft, Abwasserwirtschaft und Enerieeffizienz

Lehrstuhl für Energiewirtschaft/Fakultät für Wirtschaftswissenschaften/IBES Forschungsbereich Energieanwendungen und -innovationen

Angesichts der Herausforderungen des Klimaschutzes und knapper Ressourcen, kommt einer effizienten Energienutzung, eine zunehmende Bedeutung zu. Durch die steigende Einspeisung aus fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen gestaltet sich zudem der Ausgleich zwischen Angebot und Nachfrage auf dem Strommarkt als immer schwieriger. Hier wird Speichern eine wichtige Rolle zugeschrieben, die Strom in Zeiten großen Angebots aufnehmen und bei hoher Nachfrage wieder abgeben können. Daher beschäftigt sich die Gruppe Energieanwendungen und –innovationen des Lehrstuhls für Energiewirtschaft an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften insbesondere mit der ökonomischen Bewertung von Speichern und Lastverschiebepotentialen, sowie der Einbindung der Elektromobilität in das Stromnetz.

Themenfelder 1 und 11 der Grünen Haupstadt Europas: Klimawandel und Energieeffizienz

Wirtschaftswissenschaften, Institut für Betriebswirtschaft und Volkswirtschaft Forschungsschwerpunkt Quantitative Modellierung des Energiemarktes mit dem Fokus auf die Auswirkungen erneuerbarer Energien

Nachhaltigkeit, Energiewende sowie erneuerbare Energien sind wichtige Themen, die an der Universität Duisburg-Essen (UDE) umfangreich erforscht und gelehrt werden. Die Energiewende zeigt einen enormen Einfluss auf die Veränderungen des heutigen Strommarktes, da immer mehr erneuerbarer Energien angeboten werden. Dr. Florian Ziel, neuer Juniorprofessor für Umweltökonomik, insb. der Ökonomik erneuerbarer Energien an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften der Universität Duisburg-Essen erforscht mit dem Forschungsschwerpunkt der quantitativen Modellierung und Prognose von Energiemärkten den Einfluss der Energiewende sowie die Entwicklungen im Energiesektor. Die Stromeinspeisung erneuerbarer Energien sowie fundamentale und ökonometrische Modellierungs- und Prognoseverfahren für Elektrizitätsmärkte stehen hierbei im Vordergrund. Die daraus resultierenden Erkenntnisse können vor allem den Handel im Energiesektor effizienter gestalten und die Stromversorgung sicherer machen.

Das Forschungsvorhaben nimmt Bezug auf die Themenfelder 1 und 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Klimawandel und Energieeffizienz

Ing.-Wissenschaften, IVG, Thermodynamik Forschungsgruppe Multifunktionelle Stoff- und Energiewandlung

Motoren einmal ganz anders: Grundchemikalien und Energie Im Rahmen der DFG-Forschergruppe 1993 „ Multifunktionale Stoff- und Energiewandlung“ arbeiten Wissenschaftler aus Duisburg-Essen und Karlsruhe gemeinsam an Möglichkeiten, Kohlenwasserstoffe (insbesondere) aus Bio- oder Erdgas effizienter zu nutzen. Hierbei steht der Motor im Mittelpunkt, der üblicherweise chemische Energie in Arbeit bzw. mechanische Energie umwandelt. Methan, der Hauptbestandteil von Bio- und Erdgas wird aktuell zu ca. 95% energetisch genutzt, z.B. in Gasturbinen oder zum Heizen und zu 5% wird es stofflich genutzt um Grundchemikalien zu erzeugen, die im Weiteren zu Polymeren u.ä. umgesetzt werden. Beides erfolgt zumeist nicht sehr effizient. Die Forschungsgruppe erforscht innerhalb von sieben Teilprojekten, ob eine gekoppelte Erzeugung von Grundchemikalien und mechanischer Energie in motorischen Hochtemperaturverfahren nicht effizienter stattfinden kann. Stoffe, die in der normalen Verbrennung als ungewollte Schadstoffe gelten, wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Ethen, können in höheren Konzentrationen direkt in chemischen Verfahren weiter genutzt werden, wenn sie nun nicht mehr minimiert, sondern maximiert werden. Die bisherigen Resultate zeigen, dass der Ansatz gerade bei der Erzeugung von Synthesegas (H2/CO) sehr vielversprechend ist. Hinzu kommen Untersuchungen, ob eine chemische Energiespeicherung in Motoren stattfinden kann, nun unter äußerer Arbeitszufuhr die genutzt wird, um chemische Reaktionen durchzuführen, bei denen energetisch/stofflich wertvollere Chemikalien erzeugt werden. Dies wäre auch ein Beitrag zur flexiblen Energiewandlung.

Themenfeld 11 Grüne Hauptstadt Europas: Energieeffizienz

Aquatische Mikrobiologie Forschungsgruppe Aquatische Mikrobielle Ökologie

Als Kopf der Forschungsgruppe Aquatische Mikrobielle Ökologie innerhab der Aquatischen Mikrobiologie der Univesrsität Dusiburg-Essen forscht der Biologe Dr. Alexander Probst mit seinen Kolleg*innen zu biologischem Recycling in 100 Meter Tiefe und dazu, wie sich Mikroorganisamen im Grundwasser verhalten.

Die Forschung findet statt im Kontext des vierten, siebten und zehnten Themenfeldes der Grünen Hauptstadt Europas: Biodiversität, Abfallmanagement und Ökoinnovation

Arbeitskreis Anorganische Chemie Forschungsinitiative Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase

Chemische Katalysatoren erlauben eine energieeffiziente Herstellung von Produkten. Ein Vorteil, den das Land NRW mit dem Programm Starke Forschung Chemie.NRW anspricht. Durch letzteres wird auch die Forschungsinitiative „Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“ unterstützt, welche die Universität Duisburg-Essen (UDE) mit der Ruhr-Universität Bochum und den Mülheimer Max-Planck-Instituten plant und die 23 Arbeitsgruppen aus Chemie, Physik und Ingenieurwissenschaften bündelt. „Wenn die Bewerbung bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft Erfolg hat, fließen in der ersten vierjährigen Förderperiode rund zehn Millionen Euro an die Verbundpartner“, erklärt Prof. Dr. Malte Behrens von der Anorganischen Chemie der UDE. Die gemeinsame Forschungsinitiative hat das Ziel, neue effiziente Katalysatoren zu entwickeln und besser zu verstehen, wie sie genau wirken. Prof. Behrens: „Neben Oxidationsreaktionen, die z.B. für die chemische Industrie wichtig sind, stehen dabei auch Prozesse wie die Elektrolyse von Wasser im Vordergrund.“ Dabei wird Wasser mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt – eine Reaktion, die durch Elektrokatalysatoren einfacher ablaufen kann. Der Wasserstoff kann als Energiespeicher genutzt werden, z.B. um Erzeugungsspitzen von Wind- und Solarstrom chemisch zwischenzuspeichern. Der gewonnene Wasserstoff kann verschieden genutzt werden, z.B. als Rohstoff für die chemische Industrie, als Antriebsenergie für Fahr- oder Flugzeuge oder auch für die Rückverstromung in Gaskraftwerken oder Brennstoffzellen.

Themenfeld 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Energieeffizienz

Institut für Verbrennung und Gasdynamik Fachgebiet Thermodynamik

Am Institut für Verbrennung und Gasdynamik mit dem Fachgebiet Thermodynamik wird sich in der Lehre mit chemischer Thermodynamik, Modellierung reaktiver Systeme, Phasen- und Reaktionsgleichgewichte, Wärme- uns Stoffübertragung sowie thermischer Systeme befasst. Die wissenschaftliche Leitung des Instituts übernimmt Prof. Dr. Burak Atakan.
Weitere Informationen zum Lehrstuhl finden Sie auf der Lehrstuhlseite.

In der Forschung beschäftigt sich das Institut mit Resource Engineering und Tailored Materials. Unter den ersten Forschungsbereich fallen thermodynamische Kreisprozesse und Energieumwandlung, Polygeneration, Schadstoffentstehung in der Verbrennung, thermodynamische Reaktions- und Phasengleichgewichte sowie In-situ Analystik. Im zweiten Forschungsschwerpunkt fokussiert sich der Lehrstuhl auf die Erzeugung dünner Schichten, neuartige Nanokatalysatoren und Adsorbentien, Analytik von Feststoffen und thermodynamische Eigenschaften metallorganischer Verbindungen.
Detaillierte Informationen zu den Forschungsvorhaben finden Sie unter der Rubrik Forschung, eine Publikationsliste unter Publikationen.

Die Forschung des Lehrstuhls lässt sich einordnen in das Themenfeld 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Energieeffizienz

Maschienenbau Lehrstuhl für Strömungsmaschinen

Der Lehrstuhl für Strömungsmaschinen unter der Leitung von Prof. Dr. Friedrich-Karl Benra und Dr.-Ing. Dieter Brillert beschäftigt sich mit den Anwendungen von Gasturbinen, Dampfturbinen, Turboverdichtern und Kreiselpumpen. Weitere Informationen zum Lehrstuhl finden Sie auf der Lehrstuhlseite.

Der Lehrstuhl forscht an Strömungsmaschinen zur Vorhersage der physikalischen Strömungsvorgänge mit dem Ziel, Methoden zur Entwicklung dieser Maschinen bereitzustellen, als auch neue Anwendungsgebiete zu erschließen. Dies wird zu einem Teil experimentell mit Hilfe von  Prüfständen erzielt, die durch numerische Evaluierung (z.B. CFD Simulationen) ergänzt werden. Die Energiewende ist ein zentrales Thema des Lehrstuhls. Hierbei steht die Flexibilisierung und Erweiterung des Betriebs von Strömungsmaschinen im Fokus. Dies steht in starker Wechselwirkung mit den zur Verfügung stehenden Materialien, die die Prozess- und Betriebsparameter begrenzen. Hier fordern Neuentwicklungen, wie die Effusionskühlung, eine enge Zusammenarbeit mit der Fertigungstechnik und den Materialwissenschaften. Im Rahmen der vom BMWi geförderten Verbundprojekte ECOFLEX-turbo und COOREFLEX-turbo werden Dampfturbinenregelventile mit transsonischer Strömung gekoppelt mit akustischen Phänomenen und Stoß Grenzschichtinteraktionen untersucht. Es werden die Strömung und die akustischen Phänomene in Radseitenräumen von Radialverdichtern in einem mit CO2 betriebenen Prüfstand untersucht. Auch die hochkomplexen Strömungen in Rückführkanälen von Radialverdichtern sind das Ziel der Forschung. In einem Axialverdichter wird durch Einspritzen von Wasser die Mehrphasenströmung betrachtet.
Detaillierte Informationen zu den Forschungsvorhaben finden Sie unter der Rubrik Forschung, eine Publikationsliste unter Publikationen.

Die Forschung des Lehrstuhls lässt sich einordnen in das Themenfeld 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Energieeffizienz

Fakultät für Physik Forschung zur rohstoffeffizienten Nutzung von Sonnenenergie

Sonnenlicht sendet praktisch unerschöpflich viel Energie zur Erde. Wie sie mit möglichst wenig Rohstoffeinsatz genutzt werden kann, erforscht Prof. Dr. Martina Schmid (35), die jetzt an die Fakultät für Physik der Universität Duisburg-Essen (UDE) berufen wurde. Sie befasst sich vor allem mit Solarzellen aus Kuper-Indium-Gallium-Selen-Verbindungen, sog. Chalkopyriten. Sie sind nicht nur effizient, sondern bieten auch ein großes Potential für neue Konzepte, um das Lichtspektrum maximal ausnutzen zu können. Nano- und mikrooptische Konzepte spielen hierbei eine wesentliche Rolle. Mit ihnen kann das Licht dorthin geführt werden, wo es effektiv umgewandelt werden kann.

Themenfeld 11 der Grünen Hauptstadt Europas: Energieeffizienz

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften/Institut für Betriebswirtschaft und Volkswirtschaft (IBES) Forschung des Lehrstuhls Energiewirtschaft

Am Lehrstuhl unter dem Lehrstuhlinhaber Prof. Dr. Christoph Weber für Energiewirtschaft unter der Leitung von Prof. Dr. Christoph Weber werden Fragestellungen der Energiegewinnung, ‑umwandlung, -verteilung und -nutzung untersucht. Dabei werden neben betriebswirtschaftlichen Ansätzen auch Erkenntnisse anderer Disziplinen wie Volkswirtschaftslehre, Ingenieurs- und Sozialwissenschaften in Lehre und Forschung berücksichtigt. Der Schwerpunkt liegt auf Fragestellungen, die für Unternehmen der Branche im wettbewerblichen Umfeld relevant sind. Weitere Informationen zum Lehrstuhl finden sie auf der Lehrstuhlseite. Die Forschungsarbeiten des Lehrstuhls gliedern sich in die vier Bereiche: Erneuerbare Energien und Netze, Elektrizitätsmarktmodelle, Energieanwendungen und -innovationen sowie Portfolio- und Risikomanagement. Dabei liegt der Schwerpunkt in der Gruppe Elektrizitätsmarktmodelle auf Methoden, Modellen und Szenarien, um die zukünftige Entwicklung von Angebot, Nachfrage und Transportinfrastrukturen sowie der damit einhergehenden Preise zu beschreiben. Im Bereich Energieanwendungen und -innovationen werden gezielt einzelne Technologien und deren Einbindung in die zukünftigen Energiemärkte, einschließlich damit einhergehender Geschäftsprozesse und Marktdesigns untersucht. Im Portfolio- und Risikomanagement liegt der Fokus auf unternehmerischen Entscheidungen im Umfeld der Energiemärkte. In der Gruppe Erneuerbare Energien und Netze stehen aktuell zwei von der Europäischen Kommission geforderte Projekte im Fokus. Sie beschäftigen sich unter anderem mit der Modellierung von Unsicherheiten bei der Windeinspeisevorhersage. Detaillierte Informationen zu den Forschungsvorhaben finden Sie unter der Rubrik Forschung.

Die Forschung lässt sich im Kontext des Themenfeldes 11 der Grünen Hauptstadt verorten: Energieeffizienz

Institut für Verbrennungs- und Gasdynamik (IVG) Forschung im Bereich Reaktive Fluide

Verbrennungsprozesse und Nanomaterialsynthese in der Gasphase zu verstehen und zu kontrollieren, ist das beherrschende Thema für Prof. Dr. Christof Schulz und seine Mitarbeiter. Zum Lehrprogramm gehören Verbrennungslehre und -motoren sowie laseroptische Untersuchungsverfahren in reaktiven Strömungen. Weitere Informationen zum Lehrstuhl finden sie auf der Lehrstuhseite. Forschungsvorhaben des Lehrstuhls sind in den Bereichen Nanomaterialsynthese, Lasermesstechnik, Kinetik und Verbrennungsmotoren angesiedelt. Das Institut stellt Nanopartikel mit maßgeschneiderten Eigenschaften in Flammen, Plasmen sowie wandbeheizten Reaktionsapparaturen in der Abteilung „Nanomaterialsynthese“ her. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung neuer Materialien, insbesondere für die Energietechnik. Weitere Themen sind laserbasierte Techniken zur berührungsfreien Messung von Konzentrationen, Temperatur, Tropfen- und Partikelgröße sowie Geschwindigkeit in reaktiven Strömungen. Grundlegende Untersuchungen zu neuen messtechnischen Verfahren erarbeitet die Arbeitsgruppe „Lasermesstechnik“. Angewandt werden diese Verfahren insbesondere in der Abteilung „Verbrennungsmotoren“, die über spezielle Motorenprüfstände zur Aufklärung innermotorischer Prozesse mit optischen Verfahren verfügt. Die Abteilung „Kinetik“ untersucht Geschwindigkeit und Reaktionsmechanismen von Verbrennung, Zündung und Partikelbildung in Stoßwellenapparaturen: Die Kopplung von Stoßwellenapparaturen mit optischer und massenspektrometrischer Messtechnik erlaubt es, ultraschnelle Prozesse bei hohen Temperaturen in der Gasphase aufzuklären. Detaillierte Informationen zu den Forschungsvorhaben finden Sie unter der Rubrik Forschung, eine Publikationsliste unter Publikationen.

Die Forschungsvorhaben finden im Kontext des elften Themenfeldes der Grünen Hauptstadt Europas, Energieeffizienz, statt.

Universitätsallianz Ruhr (UA Ruhr) Kompetenzfeld Metropolenforschung

In einem gemeinsamen Kompetenzfeld Metropolenforschung bündelt die Universitätsallianz Ruhr (UA Ruhr) künftig ihre Forschung auf diesem Gebiet. Die Stärken des Verbundes liegen in der großen disziplinären Forschungsbandbreite, um sich den Herausforderungen metropolitaner Transformation mit integrierten Ansätzen stellen zu können. Außerdem punktet die Universitätsallianz mit ihrem Standort in einer der größten europäischen Metropolregionen, die sich als Reallabor für die Forschung anbietet. Energieeffizienz, Wasserkreisläufe, Diversität, Logistik, demografischer Wandel, Steuerung und Teilhabe: Die Themen der Metropolenforschung sind vielfältig. An den drei UA-Ruhr-Universitäten, der Ruhr-Universität Bochum (RUB), der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der Technischen Universität (TU) Dortmund, befassen sich mehr als 100 Professuren damit. Vielfach bestehen schon enge Kooperationen. Seit 2010 wurden über 50 Millionen Euro für Projekte der Metropolenforschung eingeworben. Das Kompetenzfeld soll nun die zentrale Plattform für Forschung, Lehre und Transfer zu allen Aspekten der Metropolenforschung bilden. Die Metropolenforschung der UA Ruhr versteht sich als transformative Wissenschaft, bei der sowohl Veränderungsprozesse und ihre Folgen besser verstanden werden sollen als auch die beteiligten Forscher gemeinsam mit verschiedenen Akteuren der Gesellschaft neuartige Lösungswege für die Herausforderungen entwickeln, denen sich Metropolen weltweit gegenüber sehen. Diese Herausforderungen bestehen etwa in der Globalisierung, Digitalisierung, sozialen Polarisierung, Migration und Integration, dem Klimawandel, der Energiewende sowie der Sicherheit. Der Auf- und Ausbau des Kompetenzfeldes Metropolenforschung wird durch das Mercator Research Center Ruhr (Mercur) unterstützt. Ein Memorandum of Understanding wurde bereits mit der Emschergenossenschaft unterzeichnet. Das Kompetenzfeld wird in den nächsten fünf Jahren die Endphase des Emscherumbaus wissenschaftlich begleiten.

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