MA – Energieversorgungskonzepte für ein CO2-neutrales Institut

Klimaneutralität ist eine zentrale Herausforderung unserer Gesellschaft. Als führende Forschungsorganisation stellt sich auch die Fraunhofer-Gesellschaft der Aufgabe, mit innovativen Lösungen zur Bewältigung der anstehenden ökologischen und ökonomischen Herausforderungen beizutragen. Vor diesem Hintergrund hat sich das Fraunhofer IISB in Erlangen das Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2030 die CO₂-Neutralität zu erreichen.

Im Bereich der Energieforschung steht am IISB das Thema der intelligenten dezentralen Energiesysteme im Vordergrund. Teilbereiche sind die Simulation, Dimensionierung und Optimierung der Komponenten sowie des Gesamtsystems. Dabei werden alle relevanten Energieformen (Strom, Wärme, Kälte, Gase etc.) und verschiedenste energietechnische Anlagen (Erzeuger, Verbraucher und Energiespeicher) betrachtet. Im Energiesystem des Fraunhofer IISB wurden bereits zahlreiche Maßnahmen zur Effizienzerhöhung und damit zur CO₂-Reduzierung umgesetzt. Neben einer PV-Anlage und elektrischen Speichern zählen dazu auch ein Blockheizkraftwerk, eine Wärmepumpe, ein Großkältespeicher, eine Redox-Flow-Batterie sowie ein chemischer Wasserstoffspeicher (LOHC, Liquid Organic Hydrogen Carrier). Basis für einen effizienten Betrieb dieser Komponenten sind intelligente Betriebsstrategien, welche am Institut entwickelt und realisiert werden.

Im Rahmen dieser Masterarbeit sollen Szenarien für die schrittweise Dekarbonisierung des Instituts erarbeitet und untersucht werden, wobei der Schwerpunkt auf der Energiebereitstellung liegt. Mit Hilfe des Energiemonitoring-Systems des IISB soll im Rahmen einer Bestandsaufnahme zu Beginn der initiale Zustand bewertet werden, welcher als Ausgangsszenario dient. Hierfür werden geeignete Kennzahlen (zum Beispiel Energiebilanzen, Eigenversorgungsgrad, CO₂-Emmisionen etc.) definiert, welche im weiteren Vorgehen als Referenz genutzt werden. Anschließend sollen verschiedene Szenarien vor allem im Hinblick auf eine CO₂-Reduzierung simulativ dargestellt und ausgewertet werden, wofür die Modellierung der relevanten Komponenten nötig ist. Es kann zum Teil auf bereits erfolgte Arbeiten zurückgegriffen werden. In den Szenarien werden Maßnahmen wie die Einbindung neuer lokaler Erzeugungsanlagen, Erweiterung vorhandener Speicherkapazitäten und die Anpassung der Betriebsstrategien betrachtet. Die Szenarien sollen auch hinsichtlich ihrer Realisierbarkeit am Standort Erlangen bewertet werden.

Bearbeiter: Simon Bauer

Betreuer: Dr. Christopher Lange , Dr. Richard Öchsner, Prof. Dr. Martin März

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März