Energiespeicherung wird in zukünftigen Energiesystemen eine erheblich größere Rolle spielen als bisher. Gleichzeitig besteht jedoch noch erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Der Lehrstuhl ist in zwei Feldern aus dem Bereich der Energiespeicherung aktiv:

• Speicherung von Wasserstoff und
• thermische Energiespeicherung

Im Bereich der Wasserstofftechnologien wird besonders an der Entwicklung von Ansätzen zur effizienten Speicherung des Wasserstoffs in Trägermaterialien gearbeitet. Themenstellungen in diesem Kontext sind die Reduktion des Energiebedarfs der Wasserstofffreisetzung, die Erhöhung der Speicherdichte, die Dynamisierung der Technologie und die Bereitstellung von möglichst reinem Wasserstoff. Außerdem werden Verfahren zur Nutzung erneuerbaren Wasserstoffs zur Verbreiterung der Rohstoffbasis untersucht (PtX).

Im Bereich der thermischen Energiespeicherung wird zum einen die Integration von thermischen Energiespeichern in Energiesysteme untersucht. Zum anderen wird an Technologien zur Speicherung von Wärme selbst gearbeitet. Gebiete sind dabei sowohl sorbtionsbasierte als auch thermochemische und latente Speicher.

Der vielfältige Werkzeugkasten, den die Thermodynamik bietet, wird für die Analyse und Optimierung von Energiesystemen eingesetzt. Energiewandlungsprozesse und Produktionsverfahren werden energetisch und exergetisch bilanziert und analysiert. Dadurch lassen sich Schwachstellen und Verbesserungspotentiale identifizieren. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die Mehrdimensionalität der Anforderungen da. In multikriteriellen Analysen lassen sich pareto-optimale Lösungen für technische Anwendungen finden. Kriterien sind dabei unter anderem:

• Energieeffizienz
• Wirtschaftlichkeit
• Ökobilanz
• Dynamik
• Zuverlässigkeit

Gerade bei neuen Technologien fehlt es in der Regel an Erfahrung, um ihre Zuverlässigkeit einzuschätzen. Außerdem treten im Entwicklungsprozess oft „Kinderkrankheiten“ auf, da es an Betriebserfahrung mangelt. Dies erschwert die Realisierung innovativer Technologien. Einerseits sind Risiken für Investoren schlecht abschätzbar, andererseits müssen Entwickler sich oft lange mit unvorhergesehenen Problemen auseinandersetzen. Durch entsprechende Vorhersagemethoden lassen sich hier bereits in frühen Entwicklungsphasen wichtige Einsichten gewinnen und die Entwicklung und Implementierung neue Technologien fördern.

Die Forschung des Lehrstuhls adressiert in diesem Zusammenhang eine Reihe von Aspekten:

• Abschätzung der mittleren Lebensdauer
• Identifizierung von Schwachstellen
• Entwicklung von Maßnahmen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit
• Optimierung der Resilienz (Wiedererlangung der Funktionsfähigkeit nach einer Störung)
• Maßnahmen zur Eindämmung von Störfallfolgen

Feste Bioenergieträger sind heute ein zentraler Bestandteil der Wärmeversorgung, ob im häuslichen Gebrauch oder in der großtechnischen Wärmebereitstellung durch Heiz- oder Heizkraftwerke. Es ist davon auszugehen, dass Biomasse auch zukünftig ein entscheidendes Element einer nachhaltigen Energieversorgung darstellt. Die Verbrennung fester Biomasse (z.B. Holz) ist zwar eine etablierte Technologie, dennoch ergeben sich aufgrund typischer Fluktuation in der Brennstoffkomposition und -qualität häufig verschiedene Problemstellungen. Hierbei sind in erster Linie Folgende aufzuzählen:

• Depositionsbildung
• Beschleunigte Korrosion
• Bauteilschädigungen
• Schadstoffemissionen

Der LTT adressiert derartige Fragestellungen auf Basis hochaufgelöster numerischer Simulationen (CFD). Dabei versteht sich der LTT sowohl im Einsatz gängiger Simulationsmethoden, als auch in der Entwicklung neuer Modelle auf Basis der vorhandenen Kernkompetenzen im Bereich der Stoff- und Wärmeübertragung, der Verbrennungstechnik sowie im Speziellen der thermochemischen Konversion von Bioenergieträgern.

Neben der Verbrennung von festen Bioenergieträgern beschäftigt sich der LTT auch mit numerischen Untersuchungen zur Verwertung von Sonderbrennstoffen, wie z.B. Klärschlamm oder der Optimierung von Abgasnachbehandlungsanlagen.

Eine wesentliche Grundlage der Thermodynamik stellen die Eigenschaften von Stoffen und deren Mischungen dar. Neben der Modellierung von Stoffdaten spielt deren Messung nach wie vor eine große Rolle (und wird allein schon zu deren Validierung auch langfristig relevant bleiben). Der Lehrstuhl ist deshalb stark in der experimentellen Bestimmung von Reinstoff- und Mischungseigenschaften aktiv. Dazu gehören unter anderem:

• Dampfdrücke
• Gaslöslichkeiten
• Viskositäten
• Dichten
• Schallgeschwindigkeit
• Wärmekapazitäten

Ziel ist es Stoffdatenmessungen mit überdurchschnittlicher Qualität zu realisieren. Durch aufwendige Reinigungsprozesse und intensive Evaluation der Messungen werden deutlich höhere Genauigkeiten erreicht als in vielen anderen Stoffdatenlaboren. Flankiert werden diese Forschungen durch Arbeiten an Zustandsgleichungen zur Modellierung der entsprechenden Stoffdaten.