Erneuerbare Energien und Ressourceneffizienz 

Zentrale Inhalte des Forschungsfeldes sind die Entwicklung von Verfahren und Kompetenzen zur Steigerung der Effizienz von Gebäuden, Quartieren, Produktionsstätten und -prozessen unter besonderer Beachtung der Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit. Energie‐ und gebäudetechnische Anlagen und Systeme, energie- und ressourceneffiziente Produktionsmethoden sowie die stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse stellen thematische Schwerpunkte dar.

 

 Aktiv in dem Forschungsfeld sind folgende Professorinnen und Professoren:

Fakultät Elektrotechnik

Fakultät Fahrzeugtechnik

Fakultät Maschinenbau

Fakultät Versorgungstechnik

 


 

Forschungsprojekte

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Einblick in die Forschung

Im Interview stellen die Forschenden das Forschungsfeld und eines ihrer Forschungsprojekte vor.

 

Erneuerbare Energien und Ressourceneffizient - Prof. Brüggemann und Prof. Kühl

"Die Nähe von Forschung und Lehre macht unsere Projekte so spannend" – Prof. Brüggemann und Prof. Kühl im Interview über das Forschungsfeld

Dieses Ziel ist eine der großen Herausforderungen, vor denen unsere Welt steht: Energieversorgung und Energieverbrauch sollen klimafreundlicher werden. Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit spielen für das Forschungsfeld "Erneuerbare Energien und Ressourceneffizienz" der Ostfalia eine wichtige Rolle. Im Interview sprechen die Professoren Holger Brüggemann und Lars Kühl darüber, mit welchen Projekten sie sich beschäftigen und wer von ihnen profitiert. Und sie erklären, warum das Forschungsfeld ihre Arbeit bereichert.

 


Herr Professor Brüggemann, Herr Professor Kühl, wie viel Energie können Unternehmen in der Produktion einsparen?

Holger Brüggemann: In unseren Projekten machen wir die Erfahrung, dass Unternehmen ihren Verbrauch um bis zu 30 Prozent senken können. In Niedersachsen sind die Bereiche Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen für mehr als 40 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs verantwortlich. Das zeigt, wie groß das Potenzial ist, das wir bisher nicht ausschöpfen.

 


Warum ist es wichtig, dass wir mit unserer Energie sparsamer umgehen?

Holger Brüggemann: Wir haben uns hohe Klimaschutzziele gesetzt. Der Masterplan für den Großraum Braunschweig sieht vor, dass wir in unserer Region bis zum Jahr 2050 den Energieverbrauch um die Hälfte und die Treibhausgasemission um 95 Prozent verringern wollen. Niedersachsen- und deutschlandweit gibt es ähnliche Pläne. Um diese Ziele zu erreichen, gibt es im Grunde nur zwei Wege. Erstens brauchen wir mehr regenerative Energiequellen. Und zweitens müssen wir die Energieeffizienz deutlich erhöhen – und genau damit beschäftige ich mich im Produktionsumfeld.

Lars Kühl: Ich befasse mich mit dem Einsatz regenerativer Energien in Gebäuden – zur Versorgung mit Wärme, Kälte und Strom. Geothermie und Solarthermie, Wärmepumpen und Photovoltaik: Das sind nur einige Stichwörter für den großen Themenbereich, den wir mit unseren Forschungsprojekten abdecken. Und den wir auch in die Lehre tragen: Die Erkenntnisse aus unseren Projekten geben wir an die Studierenden weiter. Immer wieder finden Vorlesungen vor Ort in Unternehmen und Gebäuden statt. Bei laufenden Prozessen können Studierende Optimierungsmaßnahmen verfolgen – sozusagen live und in Farbe. Auch diese Nähe von Forschung und Lehre macht unsere Projekte so spannend.

 


Warum beschäftigen sich nicht noch mehr Unternehmen mit regenerativen Energien und Energieeffizienz?

Holger Brüggemann: Viele unterschätzen, welche Möglichkeiten es gibt, Energie einzusparen. Sie wissen zwar, dass Druckluftwerkzeuge nicht besonders effizient sind und Leckagen eine Verschwendung von Ressourcen sind. Doch dass sie durch den Austausch eines Druckluftschraubers gegen einen elektrischen Schrauber 90 Prozent weniger Energie verbrauchen, überrascht sie. Viele kleine und mittelständische Unternehmen sind außerdem gut ausgelastet. Ihnen fehlt häufig die Zeit, sich mit diesem Thema zu befassen.

 


Und da kommen Sie ins Spiel?

Lars Kühl: Ja, es liegt auch an uns, sie darüber zu informieren, welche Einsparpotenziale es gibt und wie man sie nutzen kann. Wir gehen in Betriebs-, Büro- und Wohngebäude, statten sie mit Messtechnik aus und decken die Strom-, Wärme- und Kälteverbräuche auf. Im Anschluss daran erklären wir, wie regenerative Energien und Effizienzmaßnahmen die Energieverbrauchskennwerte verbessern. Wir entwickeln auch Konzepte für die energetische Versorgung ganzer Gebäude. Der Neubau der Braunschweiger Druckerei Oeding ist ein Plusenergie-Gebäude, das seine eigene Energie erzeugt. Für die Planung des Gebäudes hat die Ostfalia einen wichtigen Beitrag geleistet.

 


Woran haben Sie noch mitgewirkt?

Holger Brüggemann: Am Aufbau der Niedersächsischen Lernfabrik für Ressourceneffizienz an der Ostfalia. Aus diesem Projekt ist ein gemeinnütziger Verein entstanden, in dem sich viele Partner engagieren und viele Mitarbeiter aus Unternehmen geschult wurden. So haben wir vielen Unternehmen neue Mittel und Wege aufzeigen können, wie sie die Energieeffizienz verbessern. Im Bereich der Robotik haben wir gemeinsam mit der Volkswagen AG ermittelt, welche Einflüsse auf den Energieverbrauch wirken. Verändert man die Programmierung der Roboter, kann man bis zu 40 Prozent der Energie einsparen.

 


Wer beteiligt sich an Ihrem Forschungsfeld?

Lars Kühl: In unserem Forschungsfeld arbeiten zuallererst die Ostfalia-Fakultäten Maschinenbau, Versorgungstechnik und auch Fahrzeugtechnik und Elektrotechnik mit. Denn ein wichtiges Thema ist die Elektromobilität: Aus den Fahrzeugen können wir Speicherkapazitäten in die Energieversorgung von Gebäuden integrieren. Auch außerhalb der Ostfalia sind wir gut vernetzt: über den Kontakt mit anderen Hochschulen, Industrieunternehmen, Planungsbüros sowie Wohnbauträgern und Kommunen können wir etwa die Themenbereiche Hochbau und Architektur, Regelungstechnik und Messtechnik einbinden. Wir bewegen uns so am Stand der Technik in realen Projekten und orientieren uns am Bedarf der Nutzer.

Holger Brüggemann: Zugute kommt uns, dass die Themen Digitalisierung und Industrie 4.0 in den Unternehmen eine große Rolle spielen. Wer die Produktion digitalisiert, erkennt auch im Energiebereich schon nach kurzer Zeit wesentliche Fortschritte. Unser Forschungsfeld profitiert davon, dass die Ostfalia in der Digitalisierung stark aufgestellt ist.

Lars Kühl: Wichtig ist, dass es eine Schnittstelle zu den Sozialwissenschaftlern gibt. So untersuchen wir, wie die Optimierungsmaßnahmen und der Umgang mit modernen Technologien bei den Nutzern die nötige Akzeptanz finden können.

 


Warum bereichert das Forschungsfeld Ihre Arbeit?

Holger Brüggemann: Weil ich dazu beitragen kann, dass wir unsere Klimaschutzziele erreichen. Und weil Investitionen in die Energieeffizienz von Maschinen und Anlagen in der Regel auch dazu führen, dass die Produktivität steigt. So verbessern wir über den sinkenden Energieverbrauch auch die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. In meinen Augen ist das eine sehr sinnvolle Aufgabe …

Lars Kühl: … zumal wir die energiesparenden Maßnahmen nicht nur umsetzen. Sondern auch die vielen Möglichkeiten, die erneuerbare Energien und Energieeffizienz bieten, über die Lehre an unsere Studierenden weitergeben. So sorgen wir dafür, dass unsere Forschungsarbeit nachhaltig wirkt.

 

  Erneuerbare Energien und Ressourceneffizienz - Prof. Klapproth

Neue Konzepte für eine regenerative Energieversorgung im ländlichen Raum – Prof. Klapproth im Gespräch zur Durchführbarkeitsstudie ReBoot

Professorin Corinna Klapproth im Interview zur Durchführbarkeitsstudie ReBoot und der Entwicklung eines Konzepts für ländliche Regionen, das wesentlich auf der Bioenergie und ihrer Flexibilisierung basiert.

 


  Bitte stellen Sie sich doch kurz vor.

Mein Name ist Corinna Klapproth, ich bin seit fünf Jahren Professorin an der Fakultät Versorgungstechnik, berufen für mathematische Modellierung und Simulation in den Bereichen Bio-, Umwelt- und Energietechnik. Ich bin ursprünglich Mathematikerin und Physikerin und habe bereits in verschiedenen Bereichen der Simulation gearbeitet – vom Bereich Biomechanik bis hin zur Reifenindustrie.

   

Prof. Klapproth auf dem Weg in ihr Büro

Prof. Dr. rer. nat. Corinna Klapproth auf dem Weg in ihr Büro am Campus Wolfenbüttel der Ostfalia Hochschule

 


Seit Oktober 2020 bearbeiten Sie gemeinsam mit weiteren Forschenden der Ostfalia das Projekt ReBoot. Worum geht es in dem Projekt?

ReBoot ist ein Gemeinschaftsprojekt mit meinen Kollegen, den Professoren Thorsten Ahrens, Ekkehard Boggasch und Henning Zindler aus der Fakultät Versorgungstechnik, und externen Partnern aus der Region. Unser Ziel ist es, eine regenerative Energieversorgung im ländlichen Raum aufzubauen, die wesentlich auf der Flexibilisierung von Bioenergie basiert. Momentan wird Bioenergie in der Regel rund um die Uhr in konstanter Menge produziert, also zur Deckung der Grundlast. Das ist die Strom- und Wärmemenge, die im Tagesverlauf ständig benötigt wird. Wir möchten mit ReBoot versuchen, die Produktion von Biogasanlagen zu flexibilisieren – es soll so viel beziehungsweise so wenig Energie erzeugt werden, wie tatsächlich benötigt wird. Dazu haben wir uns eine ländliche Beispielregion ausgesucht und möchten es schaffen, dort eine möglichst autarke und regenerative Energieversorgung herzustellen.

 


  Was versteht man unter regenerativer Energieversorgung und warum ist Bioenergie als Quelle für die Zukunft so wichtig?

Regenerative Energieversorgung ist alles, was nicht an die Ressourcen herangeht, also insbesondere Solar-, Wind- oder auch Bioenergie. Hier wird Energie aus Biomasse gewonnen, also aus Holz, Pflanzen, Bioabfällen oder Gülle. Die Bioenergie ist allerdings noch nicht so sehr im Fokus, weil sie momentan sehr konstant produziert wird und dadurch im Wesentlichen nur zur Grundlast verwendet werden kann. Mit der Änderung beziehungsweise dem Auslaufen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes ändern sich allerdings auch die Bedingungen für die Bioenergieanlagen. Insofern macht es Sinn, hier über Flexibilisierung nachzudenken. In Neuerkerode möchten wir zum Beispiel versuchen, die Bioenergie in erster Linie dazu zu nutzen, den Wärmebedarf der Stiftung Neuerkerode zu decken. Dieser ist saisonal veränderlich, im Winter benötigt man wesentlich mehr Wärme als im Sommer.

 


  Was sind die Ziele der Studie?

Unser Ziel ist es, ein Konzept für ländliche Regionen zu entwickeln, das wesentlich auf der Bioenergie und ihrer Flexibilisierung basiert. Dafür wollen wir ein Simulationsmodell nutzen und zunächst theoretisch überlegen, welches Konzept sowohl betriebswirtschaftlich, als auch energetisch und ökologisch Sinn ergeben würde. Schwerpunktmäßig möchten wir dabei die Bereiche Wärme, Strom und Mobilität bedienen. Getestet wird das Konzept am Beispiel der Stiftung Neuerkerode – es soll aber auf andere ländliche Räume übertragbar sein. Dabei ist ReBoot erstmal als Durchführbarkeitsstudie angelegt, wir arbeiten im Moment also noch nicht praktisch, sondern analysieren hauptsächlich. Wir hoffen, nach der Konzeptphase dann auch in die Pilotphase übergehen zu können. 

 

   Grafik eines ganzheitlichen Energieversorgungsmodells mit Bioenergieanlage

Grafik eines ganzheitlichen Energieversorgungsmodells mit Bioenergieanlage

 


  Sie haben sich als Modellregion für Neuerkerode entschieden – ein Dorf in Niedersachsen, in dem vorwiegend Menschen mit Behinderungen leben. Wieso eignet sich Neuerkerode besonders gut?

Neuerkerode ist ländlich gelegen und ist ein kleiner und in sich geschlossener Komplex, der eine recht gute, bereits vorhandene energetische Infrastruktur hat. Dies ist in erster Linie eine Nahwärme-Infrastruktur, die alle Liegenschaften des Dorfes einschließt. Momentan ist es so, dass die Nahwärme durch eine Biogasanlage außerhalb des Dorfes betrieben wird. Die Abwärme des Blockheizkraftwerks geht in die Nahwärme hinein. Zusätzlich gibt es im Ort ein Kesselhaus, welches extern Wärme bezieht. An diese bereits vorhandene Infrastruktur kann man gut anknüpfen.

 


 

Die Sektoren Wärme, Strom und Mobilität hängen alle miteinander zusammen. Wie verbinden Sie diese in der Studie?

Wärme ist bei der Stiftung Neuerkerode sicherlich der Bereich mit dem größten Bedarf. Bei Strom denken wir insbesondere an Elektromobilität. Wir möchten versuchen, diese Bereiche mit Hilfe eines Simulationsmodells zu verbinden, also das, was in der Praxis erst einmal voneinander unabhängig ist, zu koppeln.

Wir wollen ein zeitabhängiges Modell aufbauen, das uns zeigt, wie viel Energie im Verlauf eines Tages oder auch Jahres produziert werden kann und wie viel Energie im Gegensatz verbraucht wird. Indem wir das Netz bestehend aus unterschiedlichen Energieerzeugungs- und Speichersystemen virtuell miteinander verbinden („Smart Grid“), können wir Vorhersagen über die Energiebilanzen oder Wirtschaftlichkeit der unterschiedlichen Konzepte treffen.

 


  Sie hatten bereits die Elektroenergie erwähnt. Werden in der Studie auch Elektrofahrzeuge einbezogen?

In der Stiftung Neuerkerode gibt es bereits erste Elektrofahrzeuge, es sind momentan eher wenige, aber das könnte man sicherlich ausbauen. In dem Zusammenhang muss man auch immer über die Ladeinfrastruktur nachdenken. Sinnvollerweise könnte man versuchen, durch die Bioenergie oder Solarenergie die Ladesäulen zu betreiben und entsprechend auch an dieser Stelle zu flexibilisieren. Auch hier gibt es natürlich im Tages- und Wochenverlauf Schwankungen, denn nicht zu jedem Zeitpunkt wird gleich viel Energie benötigt.

 

Das Projekt ReBoot wird durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.V. gefördert. Es läuft zunächst im Rahmen einer Durchführbarkeitsstudie im Zeitraum von 10/2020 bis 04/2022. Neben der Ostfalia Hochschule sind die Stiftung Neuerkerode und die Bioenergie Elm als Projektpartner beteiligt. 

 


 

 

Logo Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft Logo Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

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