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Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen (EMR)

Das Helmholtz-Programm: Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen kombiniert die Notwendigkeit für höhere Effizienz bei der Energiegewinnung und dem Ressourcenverbrauch mit der Entwicklung neuer Materialien.


Für den Erfolg der Energiewende ist neben der massiven Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien auch die deutliche Steigerung der Effizienz bei der Bereitstellung und der Nutzung von Energie, Ressourcen und Materialien von entscheidender Bedeutung. Die bis 2050 angestrebte Halbierung des Primärenergieverbrauchs und Reduktion von Treibhausgasemissionen bis zu 80 % gelingt nur durch eine Vernetzung und Optimierung der Prozessketten, die Ressourcen, Materialentwicklung, Verfahrenstechniken und Energiewandlungsprozesse als Gesamtsystem behandeln. Gleichzeitig muss die beim Umbau der Energieversorgung erforderliche außerordentliche Flexibilität im Hinblick auf Brennstoffarten, Energiebereitstellung und zugehöriger Infrastruktur entwickelt werden, um komplementär zu erneuerbaren Energien den Energiebedarf von Gesellschaft und Industrie bedarfsgerecht, wettbewerbsfähig und umweltverträglich zu decken.

Unser Beitrag zum Thema “Energieeffiziente Prozesse”:

Dieses Topic konzentriert sich auf die Technologien welche von hoher Relevanz beim Verbrauch von Energie und Ressourcen bei der industriellen Produktion sind.

Die damit verbundenen Forschungsziele sind eine deutliche Effizienzsteigerung in Bezug auf die einzelnen Prozessketten und gleichzeitig eine Reduktion des jeweiligen Ressourcenverbrauchs. Das Thema konzentriert sich auf zwei Prozessklassen: Mehrphasen- und thermische Prozesse, hauptsächlich in der chemischen und verwandten Industrien. Beispiele für spezifische Hauptthemen sind die Intensivierung chemischer Prozesse durch Mikroverfahrenstechnik, die Anwendung der Mikrowellen (Plasma) -Technologie in der Materialbearbeitung und die Optimierung mehrphasiger Prozesse.

Dies geschieht durch die Implementierung einer neuen Ebene von Messtechniken, Simulationswerkzeugen und Modellversuchen, um ein detailliertes Verständnis von Prozessen und Phänomenen zu erlangen. Ziel ist es, durch fortschrittliche Steuerung oder Neugestaltung von Prozessen eine höhere Energie- und Ressourceneffizienz zu erreichen. Stichworte sind: Prozessintensivierung, Integration und Wärmemanagement sowie verbesserter Wärme- / Stofftransport sowie optimale Reaktionskontrolle in strukturierten Reaktoren. Dies wird unterlegt durch ein grundlegendes Prozessverständnis durch Analytik mit gesteigerter räumlicher und zeitlicher Auflösung und Multiskalenmodellierung sowie numerischer Strömungsmechanik.

 

Literatur:

Simultaneous in situ characterisation of bubble dynamics and a spatially resolved concentration profile : A combined Mach-Zehnder holography and confocal Raman-spectroscopy sensor system Guhathakurta, J.; Schurr, D.; Rinke, G.; Dittmeyer, R.; Simon, S.
2017. Journal of sensors and sensor systems, 6 (1), 223-236. doi:10.5194/jsss-6-223-2017 

Characterization of a Raman Spectroscopic and Holographic System for Gas-Liquid Flows in Microchannels .Schurr, D.; Guhathakurta, J.; Simon, S.; Rinke, G.; Dittmeyer, R.
2017. Chemical engineering & technology, 40 (8), 1400-1407. doi:10.1002/ceat.201600622 

 

 

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