DLR: Effiziente Energiespeicher, intelligente Windkraftanlagen und 40 Jahre Energieforschung

Auf der Hannover Messe vom 25. bis 29. April 2016 stellen sie vor, wie sich ihre intelligenten Rotorblätter der aktuellen Windlast anpassen. Einen weiteren Fokus legt das DLR auf Energiespeicher, einer Schlüsselkomponente für ein Energiesystem, das immer mehr erneuerbare Energien nutzt. DLR-Forscher entwickeln unter anderem Speicherlösungen für den industriellen Einsatz, wo große Energiemengen in Form von Wärme zwischengespeichert werden können und stellen auf der Messe eine neue Testanlage für Wärmespeicher vor. Zudem feiert das DLR ein Jubiläum und blickt zurück auf erfolg- und ereignisreiche 40 Jahre Energieforschung.

Das DLR präsentiert seine Energieforschung auf der Hannover Messe 2016 in Halle 27, Stand 31 sowie am Hydrogen Fuel Cells-Gemeinschaftsstand, ebenfalls in Halle 27. „Eine sichere, bezahlbare und umwelterhaltende Energieversorgung gehört zu den wichtigsten globalen Herausforderungen der Menschheit“, sagt Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund, Vorstandsvorsitzende des DLR. „Auf der Hannover Messe zeigt das DLR, dass es unter anderem in den Bereichen Energiespeicher, Windenergie und in der Energiesystemanalyse mit innovativen und international aufgestellten Projekten wegweisende Beiträge dafür leistet.“

Mehr Strom durch intelligente Rotorblätter

Rotorblätter sind aufgrund der ungleichmäßigen Windverteilung in Bodennähe und im oberen Teil der Anlage einer stark schwankenden Windlast ausgesetzt. Die Folge: hohe Belastungen für das Material des Rotorblattes. Das DLR arbeitet daher an Rotorblättern, die ihre Geometrie an die lokalen Windeinwirkungen anpassen können. Möglich wird dies zum Beispiel durch bewegliche Klappen, mit denen die Hinterkanten eines Rotorblattes verändert werden können. DLR-Windenergieforscher zeigen auf der Messe, wie diese und weitere Innovation für Windenergieanlagen aussehen. Zudem stellt das DLR die kommerzielle Software EWITAC vor, mit der das Gesamtsystem einer Windkraftanlage optimiert werden kann. Das Programm bringt von der Rotoraerodynamik bis zur Leistungselektronik für die Stromeinspeisung alle relevanten Fachbereiche zusammen und ermöglicht eine Gesamtsimulation von Windkraftanlagen.

FVK-Reparaturkoffer: Pflaster für Hightech-Kunststoffe

Aufgrund ihres geringen Gewichts bei hoher Festigkeit kommen Strukturen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) vermehrt in der Luft- und Raumfahrt, im Fahrzeugbau oder in Windkraftanlagen zum Einsatz. Um FVK-Strukturen wettbewerbsfähiger und wirtschaftlich interessanter zu machen, haben DLR-Wissenschaftler des Instituts für Bauweisen und Strukturtechnologie ein neuartiges Reparaturkonzept entwickelt: Es ist flexibel, effizient, materialgerecht und verlängert so die Nutzungsphase derartiger Strukturen. Der am DLR-Stand gezeigte mobile Reparaturkoffer umfasst alle benötigten Systeme und demonstriert das Verfahren.

Energie – speichern und mitnehmen

Kraftwerke und viele Industrieprozesse arbeiten im Hochtemperaturbereich. Große Mengen an Wärme auf diesem hohen Temperaturniveau können in Salzschmelzen gespeichert werden. Mit der Testanlage TESIS untersucht das DLR diese Speichertechnologie, um Investitionskosten zu senken sowie die Effizienz und Zuverlässigkeit zu erhöhen. Anhand eines dreidimensionalen Modells der Testanlage beschreiben die Energieexperten des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik die Entwicklungsschritte von Flüssigsalzwärmespeichern von der Idee bis zur vorkommerziellen Umsetzung. Auf wesentlich niedrigerem Niveau kann Wärme in einem Taschenwärmer gespeichert werden. Aus wissenschaftlicher Sicht handelt es sich bei den kleinen, mit einem Salz gefüllten Pads um einen regenerierbaren Latentwärmespeicher, die direkt am Stand gefertigt werden. Taschenwärmer speichern die Wärmeenergie nicht wahrnehmbar – sondern latent – und können wiederholt be- und entladen werden.

AMIRIS: Wie verhalten sich die Akteure auf dem Energiemarkt?

Entscheidungen in der Energiewirtschaft und Energiepolitik haben weitreichende und langanhaltende Folgen. Die Energiesystemanalytiker des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik haben deshalb das Simulationsmodell AMIRIS entwickelt, um Akteure aus Wirtschaft und Politik, wie beispielsweise Kommunen oder Windanlagenbauern, bei der Entscheidungsfindung zu unterstützen. AMIRIS untersucht die Auswirkungen unterschiedlicher energiewirtschaftlicher Rahmenbedingungen bei der Integration erneuerbarer Energien auf Akteurs- und Systemebene. Diese Analysen helfen, Fördersysteme effektiv zu gestalten

Elektrisches Fliegen und neue Entwicklungen bei Batterien und Brennstoffzellen

Neben dem Hauptstand ist das DLR in Hannover auch auf dem Gemeinschaftsstand für Wasserstoff, Brennstoffzellen und Batterien vertreten (Halle 27, Stand C66 und E65). Dort präsentiert das DLR-Institut für Technische Thermodynamik ein Modell der HY4, dem weltweit ersten viersitzigen Passagierflugzeug, das ausschließlich mit einem Brennstoffzellen-Batterie-System angetrieben wird. Hauptenergiequelle ist dabei eine Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzelle. Diese wandelt den Luftsauerstoff und den im Tank mitgeführten Wasserstoff in elektrische Energie um. Das 5,40 mal 1,80 Meter große Modell zeigt, wie das elektrische Antriebsystem im Flugzeug integriert wird.

Ebenfalls auf dem Gemeinschaftsstand stellen die Forscher neue Entwicklungen von metallgetragenen Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC) vor. Diese neuartigen Zellen können einfacher zu einem Zellstapel (Stack) zusammengeführt werden, wodurch die Fertigungskosten reduziert werden. Zudem sorgt eine neue Zellarchitektur mit einem porösen metallischen Trägermaterial, elektrokatalytisch aktiven Oxidmaterialien und Dünnschichtelektrolyten für eine bessere Funktion der Zelle. Wie wichtig Sicherheitsaspekte bei der Auslegung von Niedertemperatur-Brennstoffzellen-Stacks sind, zeigen die Forscher an einem explodierten Zellen-Stack. Anhand einer Bildschirmpräsentation zeigen sie, wie Überbelastungen vermieden werden können und erläutern Untersuchungsmethoden und Materialien für zukünftige Batterien.

Infos zu allen Exponaten finden Sie in unserer Hannover Messe Standbroschüre.

40 Jahre DLR-Energieforschung

Vor 40 Jahren gab es noch keinen Begriff für erneuerbare Energien, man sprach von „nicht nuklearen und nicht fossilen Energien“. Erst nach der ersten Ölkrise 1973 verabschiedete die Bundesregierung 1974 das erste Rahmenprogramm „Energieforschung“. Zwei Jahre später wurde die „Energetik“ ein fester Forschungsbereich der DVLR, der Vorgängerorganisation des DLR. Bereits 1978 stellten DLR-Forscher ein Auto vor, das mit flüssigem Wasserstoff angetrieben wurde – das erste seiner Art in Europa. Im selben Jahr wurden auf der schwäbischen Alb erste Test-Windkraftanlagen errichtet. Seitdem forscht das DLR unter anderem an Solarkraftwerken, Brennstoffzellen, umweltfreundlichen Gasturbinen, Energiespeichern und Windenergieanlagen. Vor allem die systemanalytischen Studien lieferten zentrale Beiträge für eine zukunftsweisende Energiepolitik in Deutschland und gaben international wichtige Denkanstöße. 2016 blickt das DLR ein wenig zurück und feiert auf der Hannover Messe 40 erfolgreiche und ereignisreiche Jahre Energieforschung.