Topic 4 - Energienutzung
Energienutzung bezieht sich auf die Nutzung jeglicher Art von Energie bzw. Energieträger in mehreren Umwandlungsschritten zu einsatzfähigen Kraft- und Brennstoffen, Strom, Wärme oder Kälte für den Endverbrauch. Das Erreichen einer hohen Effizienz bei akzeptablen Kosten in allen Transformationsschritten ist ein inhärentes Ziel der damit verbundenen Forschung, einschließlich der Bereitstellung der letztendlichen Energiedienstleistungen. Forschungsschwerpunkte in diesem Themenfeld umfassen sowohl bestimmte Aspekte der gesamten Wertschöpfungskette als auch deren Optimierung insgesamt. Starke Interaktionen mit anderen Themen des KIT-Zentrums Energie sind daher ein Leitmotiv der Arbeit des Topics „Energienutzung“.
Die Forschungsgebiete des Topics „Energienutzung“ umfassen:
| Schwerpunktbereich | Beschreibung | Interaktion mit anderen Themen | |
 |
Synthetische Kraftstoffe (Power2Gas, Power2Liquid) |
Zukünftige Kraftstoffe und generell chemische Energieträger sollen möglichst wenig CO2 und Schadstoffe emittieren. Klimaneutralität ist das finale Ziel. Das KIT entwickelt Technologien und Verfahren zur Erzeugung von grünem Wasserstoff und Synthesegas durch Elektrolyse sowie synthetische gasförmige und flüssige chemische Energieträger aus grünem Wasserstoff und CO2, letzteres aus nicht-fossilen Quellen wie aus organischen Rohstoffen oder dem CO2 aus der Umgebungsluft. Die KIT-Forschung in diesem Bereich umfasst die gesamte Prozesskette von der Elektrolyse zur Wasserstoff- und Synthesegaserzeugung, der direkten CO2-Abscheidung aus der Luft bzw. der Nutzung organischer Rohstoffe, der eigentlichen Synthese von synthetischem Erdgas und flüssigen Energieträgern inklusive den Schritten der Aufbereitung zu den finalen Kraftstoffen (E-Fuels). Für die chemischen Umwandlungsschritte werden Katalysatoren entwickelt und in das verfahrenstechnische Gesamtkonzept integriert. |
|
|
Sektorkopplung im Bereich Heizen/Kühlen |
Die Sektorkopplung soll eine massive Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien in einer zukünftigen Energiewirtschaft ermöglichen, um die THG-Emissionen zu senken. Die Forschung am KIT zielt u.a. darauf ab, hocheffiziente Systeme zum Heizen und/oder Kühlen unter Nutzung von Elektrifizierung und Flexibilisierung zu entwickeln. |
|
|
 |
(Rück)umwandlung von Kraft- und Brennstoffen |
Die Energieforschung sucht nach Wegen, Kraft- und Brennstoffe möglichst ressourcenschonend und emissionsarm umzuwandeln. Die Forschung am KIT zielt darauf ab, ein breites Spektrum von Verbrennungssystemen wie Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, industrielle Verbrennungsprozesse sowie die direkte elektrochemische Umwandlung in Brennstoffzellen zu verbessern. |
|
|
Effizienter Endverbrauch in der Industrie |
Eine Vielzahl industrieller Prozesse erfordert sehr hohe Temperaturen. Hier kann der Wirkungsgrad durch alternative Wärmequellen und Elektrifizierung (z. B. Mikrowellen) verbessert werden. Darüber hinaus tragen eine intelligente Prozesssteuerung und der Einsatz neuer Materialien dazu bei, die Effizienz weiter zu steigern und die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. KIT-Forscher arbeiten an Innovationen entlang der gesamten Entwicklungskette. |
|
|
|
Effiziente Endnutzung in Gebäuden |
Die Bandbreite der KIT-Forschung in diesem Bereich reicht von der Verbesserung der Gebäudehülle, der Optimierung passiver Kühlstrategien, energieeffizienter Beleuchtung, der Maximierung des Solarertrags, fortschrittlichen HLK-Systemen und intelligenten Energiemanagementsystemen bis hin zur Bereitstellung von Energiedienstleistungen und ganzheitlichen Ansätzen für die Sanierung des Gebäudebestandes und die Planung energieeffizienter Stadtquartiere. |
|
|
|
Optimierung der Wertschöpfungskette |
Energieeffizienz ist eine entscheidende Komponente in allen Aspekten zukünftiger nachhaltiger Energiesysteme. Wissenschaftler*innen des KIT untersuchen Strategien und Technologien zur Effizienzsteigerung von Energiesystemen insgesamt unter Berücksichtigung technischer, ökonomischer, ökologischer und gesellschaftlicher Implikationen. |
|