Energie und Umwelt
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Klimaneutrale Energieerzeugung, -speicherung und -verteilung

Die Umstellung auf eine klimaneutrale Gesellschaft ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. Der Ausbau erneuerbarer Energieträger ist dabei an soziologische, technische und ökonomische Rahmenbedingungen geknüpft. Die Energiewende ist zudem nicht unbedingt gleichzusetzen mit einer Erhöhung der Energieproduktion. Vielmehr geht es um Effizienzsteigerung und die Implementierung nachhaltiger Energieformen. Auch ein struktureller Wandel weg von großen Energielieferanten und langen Transportwegen hinzu partizipativen, dezentralen Energiedienstleistern und regionaler Erzeugung erscheint notwendig.

Um diesen globalen Herausforderungen begegnen zu können, sind lokale Schwerpunktbildung und Koordination in Wissenschaft und Forschung erforderlich. Die TU Wien hat deshalb im Rahmen ihres Forschungsfeldes „Klimaneutrale Energieerzeugung, -speicherung und -verteilung“ das Know-how von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus unterschiedlichen Fachrichtungen gebündelt mit dem Ziel, einen substantiellen Beitrag zur Umstellung auf eine low carbon society zu leisten.

Regenerative Energiequellen

Im Bereich der Energieerzeugung konzentrieren sich die Forscherinnen und Forscher der TU Wien dabei primär auf die optimierte Nutzung regenerativer Energiequellen. Einer der Schwerpunkte ist die Verwertung von Biomasse, sei es für die Umwandlung in Biotreibstoffe, Biogas und Wasserstoff oder die direkte Verfeuerung in Kraftwerken. Neben verfahrenstechnischer und biochemischer Grundlagenforschung für die dafür notwendigen Prozesse begleiten die Experten der TU Wien bereits bestehende und in Betrieb genommene Biomasseanlagen mit ihrer wissenschaftlichen Expertise. Diese enge Kooperation mit industriellen Partnern setzt sich auf dem Gebiet der Wasserkraft fort, wo hydraulische und physikalische Methoden für die Betriebsoptimierung von Kraftwerken und die Weiterentwicklung von mechanischen Systemen wie Turbinen und Generatoren genutzt werden. Auch bei der Solarenergie gibt es neben der Grundlagenforschung insbesondere zur Effizienzsteigerung von Photovoltaik und Solarthermie eine enge Zusammenarbeit mit diversen Unternehmen, die die fachliche Kompetenz der TU-Forscher zu schätzen wissen. Weitere Forschungsgruppen befassen sich zudem mit der Nutzbarmachung der Geothermie sowie mit technologischen Aspekten von Windkraftanlagen, sowie mit der effizienten Einbindung von regenerativen Energiequellen in das Energiesystem unter Beachtung energieträgerübergreifender Aspekte.
Besonders grundlagenorientiert gestaltet sich derzeit noch die Forschung bezüglich der Kernfusion, bei der Plasmauntersuchungen und Materialentwicklung für zukünftige Reaktoren wie etwa dem internationalen Großprojekt ITER im Mittelpunkt stehen.

Optimierung konventioneller Technologien und Entwicklung innovativer Prozesse

Da ein vollständiger Umstieg auf regenerative Energiequellen kurzfristig nicht möglich sein wird, widmen sich die Forscherinnen und Forscher der TU Wien auch der Verbesserung konventioneller Technologien. So entwickeln sie etwa innovative Prozesse für die CO2-Abscheidung bei Kohle-, Öl- und Gaskraftwerken, Konzepte für Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen mit besonders hohem Wirkungsgrad, Methoden hocheffizienter Wirbelschichtvergasung sowie Ansätze für eine optimierte Steuerung und Regelung von Müllverbrennungsanlagen. Im Bereich der Kernspaltung beschäftigen sich die Expertinnen und Experten besonders mit sicherheitsrelevanten Aspekten wie etwa der Entwicklung von Technologien zur Kontrolle des nuklearen Brennstoffkreislaufs.

Verteilung und Speicherung

Die oftmals dezentrale und je nach Wetterbedingungen und Tageszeit schwankende Verfügbarkeit von alternativen Energiequellen stellt ganz neue Anforderungen an die Gestaltung der elektrischen Verteilernetze. Nur ein auf diese ständigen Änderungen flexibel reagierendes Smart Grid, das intelligent die Informationen sämtlicher Verbraucher und Erzeuger integriert und koordiniert, wird auch in Zukunft in der Lage sein, die nötige Netzstabilität zu garantieren. Um genau dies zu ermöglichen, arbeiten Forscherinnen und Forscher aus den Fachgebieten Elektrotechnik, Informationstechnologie und Energietechnik an zahlreichen teils interdisziplinären Projekten.

Auch bei der Energiespeicherung werden in Zukunft neue Wege beschritten werden müssen. Neben der fortlaufenden Verbesserung bereits etablierter Technologien wie etwa Akkumulatoren und Brennstoffzellen entwickeln die Forschungsgruppen der TU Wien auch innovative neue Ansätze wie beispielsweise thermochemische Systeme, Druckluftspeicher oder Schwungräder.

Energiewirtschaft und -politik

Damit die Energiewende tatsächlich stattfinden kann, müssen sich die neuen Technologien zunächst am Markt durchsetzen. Dafür braucht es gerade in der anfänglichen Übergangsphase die entsprechenden politischen Rahmenbedingungen und Förderinstrumente. Durch das Erstellen von Potential- und Risikoanalysen, der Evaluierung politischer Strategien und der Ausarbeitung von Szenarien und Empfehlungen unterstützen die Forscherinnen und Forscher der TU Wien Entscheidungsträger aus Politik und Wirtschaft dabei, sinnvolle Maßnahmen für eine nachhaltige Entwicklung des Energiesektors zu treffen.

Der Übergang zu einer klimaneutralen Energieerzeugung stellt eines der dringlichsten Probleme dar, mit denen sich die Menschheit am Anfang des 21. Jahrhunderts konfrontiert sieht. Die Expertinnen und Experten der TU Wien begegnen dieser Herausforderung mit höchster Fachkompetenz und großer wissenschaftlicher Leidenschaft und Kreativität, damit der Energiehunger der Menschheit auch morgen noch gestillt werden kann, ohne dafür die Folgen eines unkontrollierten Klimawandels in Kauf nehmen zu müssen.