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Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Alexander Colsmann
Sprecher
Priv.-Doz. Dr. Alexander Colsmann

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Prof. Dr.-Ing. Kolb
Stellvertretender Sprecher
Prof. Dr.-Ing. Thomas Kolb

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Topic 2 - Erneuerbare Energien

Fossile Brennstoffe sind begrenzt verfügbar, setzen CO2 frei und verstärken den Treibhauseffekt. Deshalb wird der Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland und auch weltweit ausgebaut werden. Um den Energiebedarf einer modernen Industriegesellschaft mit erneuerbaren Energien decken zu können, bedarf es vielfältiger technologischer Ansätze und intelligenter Vernetzung. Forscher des KIT arbeiten daher an verschiedenen Facetten eines auf erneuerbaren Quellen basierenden Energiesystems. Im Topic 2 des KIT-Zentrums Energie sind die Arbeiten zu den primären Energiequellen die-ses Systems, mit besonderen Schwerpunkten auf Sonne, Wind, Biomasse und Geothermie, gebündelt.

Biomasse

Biomasse setzt bei ihrer Verbrennung ef­fektiv nur so viel CO2 frei, wie die Pflanze beim Wachstum aus der Atmosphäre auf­genommen hat. Daher fällt die CO2- Bilanz günstiger aus als bei fossilen Energieträgern. In weiten Teilen der Welt dient Biomasse noch heute als Brennstoff zum Heizen und Kochen. Dieser ineffizi­enten traditionellen Nutzung stehen mo­derne Technologien zur Verwertung von Biomasse gegenüber.

Photovoltaik

Mit Solarzellen lässt sich die quasi unerschöpfliche Energiequelle Sonne anzapfen. Das KIT forscht an der zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Lebensdauer von Solarmodulen. Neuartige Photovoltaik-Konzepte wie organische Solarzellen ermöglichen es einerseits, die urbane, bebaute Fläche besser zu nutzen, indem architektonisch ansprechende Solarzellen für die Fassadenintegration entwickelt werden. Andererseits werden mobile Energieversorgungskonzepte durch Folien-Dünnschichtsolarzellen erforscht.

Konzentrierende Solarthermische Kraftwerke

Die konzentrierende Solarthermie arbeitet mit fokussierenden Spiegeln zur Bündelung von Sonnenlicht. Durch die damit erreichbaren hohen Energieflussdichten und Temperaturen sowie die gute Speicherbarkeit der Wärme können effiziente, grund- und spitzenlastfähige Kraftwerksprozesse auf Basis von Solarenergie realisiert werden. Auch die direkte Nutzung der Hochtem-peraturwärme in Industrieprozessen ist möglich. Am KIT wird der Einsatz von Flüssigmetallen als Wärmeübertragungsmedien in der Solarthermie untersucht und in der Pilotanlage „SOMMER“ getestet.

Geothermie

In der Erde schlummern unvorstellbare Energiemengen. Allein die in den oberen drei Kilometern der Erdkruste gespeicherte Wärme reicht theoretisch aus, um den der­zeitigen weltweiten Energiebedarf für 100 000 Jahre zu decken. Damit ist die Geothermie nach menschlichen Maßstäben fast unbegrenzt. Sie eignet sich für den dezentralen Einsatz, ihre Nutzung be­ansprucht wenig Fläche und verursacht nahezu keine Emissionen.

Wasser-Energie-Nexus - Integrated water-energy cycle management

Wasser- und Energieversorgung hängen eng zusammen. Insbesondere Wasserknappheit wird oft mit sehr energieintensiven Methoden begegnet, bspw. durch Meerwasserentsalzung. Klimawandel, Bevölkerungswachstum und Umweltverschnutzung verstärken den Bedarf an energieintensiven Wasserbehandlungsschritten. In vielen Gebieten mit Wasserknappheit und den sich daraus ergebenden Limitierungen von Entwicklungs- und Gesundheitsniveau ist zudem kein zuverlässiges Elektrizitätsnetz verfügbar. Die Integration erneuerbarer Energieformen in den Wasserkreislauf bietet vor diesem Hintergrund einzigartige Möglichkeiten, Synergien zwischen Wasser- und Energiesystem produktiv zu nutzen.