31.07.2019 28.02.2023
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Forschungszentrum Jülich ist Reallabor für die Energiewende

Die Energie effizient zu nutzen und den energiebedingen Kohlendioxidausstoß zu senken sind die großen Herausforderungen der Energiewende. Neue und vorhandene Technologien über Sektoren miteinander zu vernetzen, die Chancen der Digitalisierung zu nutzen und alle Akteure einzubinden sind weitere wichtige Schritte zu einem nachhaltigen Energiesystem. Mit dem Projekt „Living Lab Energy Campus" arbeitet das Forschungszentrum Jülich seit Frühjahr 2018 an einer integrierten Forschungsplattform für zukünftige Energiesysteme in Form eines Reallabors. Damit leistet das Forschungszentrum einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der energiepolitischen Ziele der Energiewende.

Der Forschungscampus wird dabei zu einem großen Experimentierfeld, in dem die Wechselwirkungen zwischen Technik, Energieträgern und Verbrauchern untersucht werden. Die Grundidee ist, elektrische, thermische und chemische Energieströme über ein neues intelligentes IT-System optimal auszulegen und zu betreiben. Dazu werden sowohl etablierte als auch prototypische Energiedemonstratoren, unter anderem aus den Bereichen Photovoltaik, Batterietechnik, Wasserstoff und Abwärmenutzung, in die Energieversorgung des Forschungscampus integriert.

Das Forschungs- und Demonstrationsprojekt P2G++

Um im Bereich der Stromerzeugung das schwankende Angebot aus Wind und Sonne ausgleichen zu können, werden neue Technologien etabliert. Ein Beispiel ist die Umwandlung regenerativ erzeugten Stroms in chemische Energieträger (Power to Gas). Das Forschungs- und Demonstrationsprojekt P2G++ zeigt, wie große Mengen an erneuerbarer Energie in Form von chemisch gebundenem Wasserstoff gespeichert und damit ganzjährig genutzt werden können. Mit einer innovativen Technologie, dem sogenannten Hot-Pressure-Swing-Reaktor (HPSR), wird ein bisher noch nicht realisiertes Leistungsniveau erreicht. Der Clou ist die Nutzung der Abwärme aus den Gasmotoren des Blockheizkraftwerkes zum Ausspeisen des Wasserstoffs bzw. die Nutzung der freiwerdenden Abwärme in das Campusnahwärmenetz beim Einspeichern des Wasserstoffs. So wird ein energetischer Gesamtwirkungsgrad der Wasserstoffspeicherung von über 90 Prozent erreicht.
Dieses seit Juni 2019 laufende Projekt ist für drei Jahre angelegt und wird vom BMBF seit Sommer 2019 mit rund sechs Millionen Euro gefördert.

Eine Leitzentrale für die Energiesysteme

Eine neu errichtete Leitzentrale wird Informationen über alle Energieströme auf dem Gelände des Forschungszentrums sammeln und die verschiedenen Energiesysteme auf Basis vorausschauender, lernfähiger Algorithmen regeln. Hierfür wird unter anderem ein digitales Modell des gesamten Campus erstellt. Zudem werden Technologien und intelligente Steuerungen im Hinblick auf die Frage betrachtet, wie Mensch und Technik dabei im Alltag optimal interagieren können. Im Schülerlabor JuLab werden Teile der Gesamtlösung vorab in einem kleineren Umfeld getestet und darüber hinaus in den pädagogischen Ausbildungsbetrieb des JuLab eingebunden. Ein weiterer Aspekt des Projektes ist die Abwärmenutzung der Jülicher Supercomputer: Ab 2020 sollen bis zu zwei Megawatt Abwärme über ein Niedertemperaturnetz die umliegenden Gebäude versorgen.

Blaupause für Smart Cities

Das Gelände des Forschungszentrums Jülich bietet ideale Voraussetzungen, ein dezentral organisiertes und regenerativ ausgerichtetes Energieversorgungssystem zu entwickeln. Allen voran der realitätsnahe Stadtcharakter des Campus mit knapp 6.000 Mitarbeitern auf 2,2 Quadratkilometern sowie die unterschiedlichen Energieverbraucher eignen sich bestens dafür, innovative und nachhaltige Energiekonzepte zu entwickeln. Konkret werden Teile des Campus zu definierten Bilanzkreisen zusammengefasst, in denen neuartige Energieversorgungs- und Regelstrategien getestet werden. Insgesamt arbeiten über 30 Personen aus mehr als zehn verschiedenen Instituten am Projekt „Living Lab Energy Campus". Das Forschungszentrum avanciert zur Blaupause für „smart cities".

Neben den städtebaulichen Veränderungen und der systemorientierten Weiterentwicklung der Energieversorgung wird im „Living Lab Energy Campus" der Nutzer als wichtiger Faktor einbezogen. Unter anderem bekommen die Mitarbeiter über ein Intranet-Portal Informationen über die Energieströme auf dem Campus, erhalten Hinweise zur Verbesserung der Energieeffizienz und werden z. B. über interaktive Methoden zu sparsamem Umgang mit Energie motiviert.

Das gesamte Projekt läuft fünf Jahre und hat ein Fördervolumen von 28,6 Millionen Euro. Zwölf Millionen Euro werden von der Helmholtz-Gemeinschaft (HGF) bereitgestellt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie stellt rund 5,7 Millionen Euro zur Verfügung, das Bundesministerium für Bildung und Forschung 8,4 Millionen Euro. Eine weitere halbe Million Euro kommen von Seiten des Ministeriums für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen. Der Eigenanteil des Forschungszentrums beträgt zwei Millionen Euro.

Quelle: Forschungszentrum Jülich GmbH, Pressemitteilung: Reallabor für die Energiewende (Jülich, 27. März 2018)

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