Programm der CCCE 2023
Do, 23. November - Schwerpunkt Energiesysteme
KEYNOTE Erneuerbare Energien, 14:10 - 15:00 Uhr
Hans Schäfers - Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) Hamburg
Norddeutsche EnergieWende 4.0 – zur sozialen Akzeptanz der Energiewende
In seiner Keynote zur CCCE wird Herr Schäfers Ergebnisse des Verbundprojekts Norddeutsche EnergieWende 4.0 (NEW 4.0) vorstellen. In dem Projekt hatten sich Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik zusammengefunden, um am Beispiel der Region Hamburg und Schleswig-Holstein zu erproben, wie ein nachhaltiges, versorgungssicheres und zukunftsfähiges Energiesystem auf Basis erneuerbarer Energien gelingen kann.
Für eine erfolgreiche Umsetzung der Transformation und der damit verbundenen tiefgreifenden Veränderungen ist die Befürwortung und Unterstützung der Bevölkerung zentral. Welche Bedingungen und Bedürfnisse der Bevölkerung in der Projektregion konnten in Bezug auf die Energiewende im Projektverlauf identifiziert werden? Was bringt Bürger*innen dazu, die Energiewende mitzutragen und auch selbst aktiv zu werden? Gibt es Hindernisse? Das herauszufinden, war Aufgabe der begleitenden Akzeptanzforschung.
15:25 - 15:45 Uhr
Christoph Kost - Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Freiburg
Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem – Die deutsche Energiewende im Kontext gesellschaftlicher Verhaltensweisen
Die Studie »Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem – Die deutsche Energiewende im Kontext gesellschaftlicher Verhaltensweisen« untersucht Entwicklungspfade des deutschen Energiesystems, die zu einer Reduktion der energiebedingten CO₂-Emissionen zur Erreichung der Klimaneutralität 2045 führen. In dieser Studie werden der Verlauf, die technische Machbarkeit und die Kosten der Energiewende im Kontext verschiedener Entwicklungen gesellschaftlicher Verhaltensweisen und Einstellungen mit vier Szenarien betrachtet.
15:45 - 16:05 Uhr
Ulf-Peter Apfel - Fraunhofer UMSICHT Oberhausen
Elektrolyse – Eine Schlüsseltechnologie für eine zirkuläre Wirtschaft
Durch den zunehmenden gesellschaftlichen und politischen Druck steigt das Streben danach, nachhaltige Industrien aufzubauen und umweltfreundliche Technologien zu etablieren. Besonders im Fokus stehen dabei Elektrolyse-Technologien, die im Rahmen einer zirkulären Wirtschaft eine entscheidende Rolle spielen. Sie ermöglichen nicht nur ein effizientes Recycling von CO2 zu wichtigen Plattformchemikalien, sondern auch die Herstellung von Wasserstoff sowie die Integration erneuerbarer Energiequellen in chemische Konvertierungsprozesse. In diesem Vortrag präsentieren wir die aktuellen Fortschritte in diesen Entwicklungsgebieten und geben Einblicke in die dringend anzugehenden Herausforderungen.
16:25 - 16:45 Uhr
Andrea Lübcke - acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften München
Die Klimawirkung von Wasserstoffemissionen
Wasserstoff ist ein essenzieller Baustein im Transformationsprozess hin zu einer klimaneutralen Welt. Ein schneller Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft ist notwendig, um die Industrie zu defossilisieren, die Grundlagen unseres Wohlstandes zu erhalten und die eines globalen Wohlstandes zu verstärken. Obwohl Wasserstoff selbst kein direktes Treibhausgas ist, trägt Wasserstoff in der Atmosphäre zur globalen Erwärmung bei, indem es durch chemische Prozesse Einfluss auf die Konzentration anderer Treibhausgase nimmt. Welche Rolle dieser Effekt für die globale Erwärmung spielt, hängt vom Treibhauspotenzial von Wasserstoff und von den Wasserstoffemissionen in die Atmosphäre ab. Im Rahmen dieses Vortrags werde ich diese Punkte ausführlich diskutieren und Maßnahmen benennen, die nötig sind, damit Wasserstoff zu der Erfolgsgeschichte wird, die wir uns wünschen.
16:45 - 17:05 Uhr
Philip Jaeger - Institute of Subsurface Energy Systems, TU Clausthal
Chancen und Risiken der Geothermie in der kommunalen Wärmeplanung
Geothermische Anlagen bieten gegenüber Luft-Wärmepumpen oder elektrischen Heizungen einen deutlich höheren energetischen Gesamtwirkungsgrad. Erzielbare Temperaturen in weniger als 1.000 m Tiefe lassen sich bereits direkt zur Beheizung nutzen. Eine zentrale Rolle für den Erfolg von Projekten der mitteltiefen bis tiefen Geothermie spielen neben Fragen des Standortes und der Lagerstättenauswahl insbesondere auch die Sicherheit und Langlebigkeit der Anlagen. Aufgrund vielfältiger zu berücksichtigender Einflussfaktoren ergibt sich die Notwendigkeit von dezentralen, auf die jeweiligen Gegebenheiten vor Ort abgestimmte Lösungen. Der Beitrag gibt eine Übersicht zu bestehenden und innovativen Lösungen der Geothermie und liefert Auswahlkriterien und geht auf besondere Risikofaktoren ein, die u.a. auf bisherigen Erfahrungen beruhen.
Fr, 24. November - Schwerpunkt Ressourcen
KEYNOTE Ressourcen, 09:05 - 09:55 Uhr
Hans-Josef Endres - Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik, Leibniz Universität Hannover
Kunststoffrecycling - Perspektiven und Herausforderungen
Kunststoffe sind die Enabler unseres Wohlstands und auch für zukünftige Entwicklungen werden sie unverzichtbarer denn je sein. Gleichzeitig ist ihre stetig zunehmende Nutzung mit einem wachsenden ökologischen Impact verbunden. Der Ausweg aus diesem Dilemma ist ein nachhaltigerer Umgang mit Kunststoffen, d.h. eine zirkuläre statt lineare Wirtschaftsweise. In dem Beitrag wird eine Übersicht über das Kunststoffrecycling gegeben. Es werden wichtige Begrifflichkeiten und gesetzlich/normative Vorgaben im Kontext zum Kunststoffrecycling dargestellt. Begleitend dazu werden an verschiedenen Stellen der Recyclingwertschöpfungskette die jeweiligen Herausforderungen und der Handlungsbedarf betrachtet. Dabei werden auch die verschiedenen Kunststoffrecyclingverfahren beschrieben und es werden ihre Vor- und Nachteile sowie auch die jeweiligen Perspektiven und Herausforderungen gegenübergestellt. Abschließend erfolgt eine Darstellung zur ökologischen Bewertung des Kunststoffrecyclings.
10:20 - 10:40 Uhr
Andreas Reinhardt - Institut für Informatik, TU Clausthal
Maschinelles Lernen für Nachhaltige Energiesysteme
10:40 - 11:00 Uhr
Christoph Herrmann - Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF), TU Braunschweig & Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST Braunschweig
Circular Economy 4.0 – Kann die Digitalisierung wirklich Kreisläufe schließen?
Die Circular Economy 4.0 stellt eine Verschmelzung von Kreislaufwirtschaft sowie Digitalisierung dar und verspricht ein enormes Potenzial zur Reduzierung von Ressourcenverbrauch und Abfallaufkommen. Viele mengenrelevante Produkte sind gekennzeichnet durch den Einsatz einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien und einer aufwendigen Produktstruktur. Beispiele sind Elektro- und Elektronikgeräte sowie der wachsende Markt der Elektromobilität (Scooter, e-bikes, Elektrofahrzeuge). Im Kreislauf geführt sind viele der in diesen Produkten enthaltenden Materialien Wertstoffe. Bei nicht sachgemäßer Behandlung sind viele Stoffe aber auch mit einem Umweltgefährdungspotenzial verbunden. Global betrachtet werden weniger als 20% der Elektro- und Elektronik-Altgeräte in Abfallmanagementsystemen erfasst und recycelt. Die Integration von Technologien wie Blockchain, Internet of Things und künstlicher Intelligenz kann u.a. die Verfolgung von Produkten über den gesamten Lebenszyklus hinweg ermöglichen und somit die Schließung von Materialkreisläufen erleichtern. Cyber-physische Systeme können effiziente und automatisierte Demontage- und Recyclingprozesse ermöglichen. Aber sind dies die zentralen Hürden einer Kreislaufwirtschaft? Oder entstehen mit der Digitalisierung neue Herausforderungen, beispielsweise durch erforderliche Investitionen oder Probleme im Datenschutz? Entspringen mit einer Circular Economy 4.0 neue Materialströme und Konsumgewohnheiten, die die Kreisläufe letztendlich nicht schließen, sondern nur verändern? Der Vortrag beleuchtet diese und weitere Fragen und zeigt Handlungsfelder sowie Grenzen zum Schließen von Kreisläufen in Verbindung mit einer Digitalisierung auf.
11:00 - 11:20 Uhr
Benjamin Leiding - Institute for Software and Systems Engineering, TU Clausthal
There is no Planet B
Corporations and policymakers are “committing” to lower emissions, carbon neutrality in 2050 and strict environmental regulations to limit global warming to 1.5°C. Given the extensive scientific body of knowledge, decades of warnings and urgent requests to act up on the impending threat, and considering what is at stake – humanity) – it is bewildering why we are still not taking meaningful actions. It serves as a perfectly reasonable explanation for why a growing number of individuals are prepared to go to jail just for the microscopic chance of a future worth living.
The combination of i) a failing economic system, ii) climate change, iii) environmental pollution and iv) resource scarcity fuel social conflicts, increase inequality and nationalism/fascism. The urgency of these challenges does not allow for yet another ten-year plan to research and develop groundbreaking ideas. Instead, utilising and applying the knowledge and technologies available now is mandatory. But which technologies that are available right now or shortly are suitable to achieve address the challenges above? Given a minimal time window, limited resources, and a limited emission budget, various technologies must be discarded immediately. Moreover, due to the inactivity of politicians and their short half-life of four years, we do not aim to provide action plans for politicians and governments who will ignore them. Instead, actionable blueprints for a sustainable future need to be delivered right to the population, allowing them to participate in designing and implementing those blueprints actively.
11:45 - 12:05 Uhr
Dietrich Borchardt - Helmholtz Zentrum für Umweltforschung, Magdeburg
Wie werden sich die verfügbaren Wasserressourcen und die Wasserallokation in Deutschland entwickeln?
Die Auswirkungen des Klimawandels werden in Mitteleuropa zunehmend messbar und manifest mit erheblichen Auswirkungen auf verschiedenste Lebens- und Wirtschaftsbereiche. Klimaprojektionen deuten zudem auf eine weitere Zunahme von Extremwetterereignissen mit einem erhöhten Risiko von Dürreperioden, gepaart mit Hitzewellen. Bei einer durchschnittlichen globalen Erwärmung von weiteren 1,5, 2 oder 3°C werden die Auswirkungen des Klimawandels auch auf den regionalen Wasserhaushalt noch gravierender. Gleichzeitig verändern sich die Wassernutzungen teilweise erheblich: zurückgehend etwa durch den Wegfall des Kühlwasserbedarf thermischer Kraftwerke, den Rückgang des Bergbaus, den geringeren Bedarf im verarbeitenden Gewerbe und in der öffentlichen Wasserversorgung. Ansteigend hingegen im Hinblick auf den Bewässerungsbedarf in der Landwirtschaft, untertägige und oberirdische saisonale Wärmespeicher, die thermische Nutzung der Oberflächengewässer, die Wasserstoffproduktion und die Wärmepufferung in den Städten. Deren Auswirkungen gilt es so zu begrenzen, dass gleichzeitig die Integrität des Wasserkreislaufs, der ökologische Zustand der Fließ- und Standgewässer, deren ökologische Funktionsfähigkeit und die aquatische Biodiversität gesichert werden. Wasser- und Ressourcenwirtschaft stehen damit vor großen Herausforderungen, die mit Erfahrungswissen nicht zu bewältigen sein werden. Es wird eine vorausschauende, sektorenübergreifende Wasserressourcen-Allokation erforderlich, mit neuartigen Wasserinformationssystemen und technisch-regulativen Anpassungen.
12:05 - 12:25 Uhr
Alexandra Pehlken - OFFIS e.V. Institut für Informatik Oldenburg
Welche Chance hat die Circular Economy für die kritischen Rohstoffe?
Der Bergbau erlebt in den letzten Jahren wieder eine Renaissance. Wurde er doch um die Jahrtausendwende längst in Deutschland abgeschrieben, erlebt er nun wieder einen neuen Boom. Aber es geht nicht mehr um Rohstoffe zur Energieerzeugung sondern um die sogenannten kritischen Rohstoffe. Beispiele in dem Vortrag werden die Rohstoffe zur Energieerzeugung aus Photovoltaik sein und aus der Chipindustrie, die unzählig im Auto verbaut werden. Schon seit einiger Zeit ist beispielsweise die Herstellung von Hochleistungschips ins Stocken geraten, da immer wieder die begehrten Rohstoffe fehlen. Dabei sind es oft nicht die Massenmetalle, die fehlen, sondern die begehrten „Gewürzmetalle“, wie Germanium und Gallium im aktuellen Fall.
Um welche Auswirkungen es sich hier auf dem europäischen Markt handelt und welche Maßnahmen getroffen werden können, werden in diesem Vortrag diskutiert. Ebenso werden aktuelle digitale Ansätze aus der Forschung vorgestellt, wie Produzenten Unterstützung bei der Rückführung von Ressourcen erhalten, die die Lieferketten langfristig entspannen können.
12:25 - 12:45
Christine Minke - Institut für Aufbereitung, Recycling und Kreislaufwirtschaftssysteme, TU Clausthal
Hydrogen economy and circular economy – requirements and performance indicators
Hydrogen produced via water electrolysis using renewable energy is considered a climate-neutral energy carrier that can replace fossil fuels. Life cycle assessment (LCA) is a standardized method to quantify the potential environmental impacts. Previous studies have shown, that even in a completely decarbonized energy system hydrogen cannot be produced without CO2 emissions and the majority of the environmental impacts of electrolysis stems from the electricity production during the use phase of the technology. However, especially for the construction of most electrolysis plants a number of critical materials such as platinum and iridium are required. Therefore, tracking the resource demand in the construction phase, including the balance of plant components, becomes even more evident in a continuously decarbonizing energy system. In our wholistic LCA approach, we address the central research question: how does the hydrogen economy become a circular economy? Which methods are applicable to make reliable statements about requirements and key performance indicators of a truly sustainable energy system based on renewables and green hydrogen.
14:50 - 15:10 Uhr
Lisa Mundzeck - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe, Hochschule Hannover
Biokunststoffe: Was können sie leisten?
Kunststoffe sind als vielseitige Materialien unverzichtbar. Als erdölbasierte Werkstoffe und angesichts der globalen Umweltverschmutzung stehen sie jedoch vielfach in der Kritik. Biokunststoffe, also abbaubare und/oder biobasierte Kunststoffe, können als Teil der Kunststofffamilie in vielen Anwendungsbereichen eine Alternative zu erdölbasierten Kunststoffen sein. Doch was sind die Vor- und Nachteile ihres Einsatzes? In welchen Bereichen sind abbaubare und wo langlebige biobasierte Kunststoffe sinnvoll einsetzbar? Und wie können sie am Ende ihrer Nutzungszeit recycelt oder verwertet werden? Welche Forschungsansätze gibt es im Bereich der Biokunststoffe derzeit und wie werden die Materialien weiter verbessert?
15:10 - 15:30 Uhr
René Wilhelm - Institut für Organische Chemische, TU Clausthal &
Thomas Turek - Institut für Chemische und Elektrochemische Verfahrenstechnik (ICVT), TU Clausthal
Speicherung elektrischer Energie in organischen Redox-Flow-Batterien
Neben den Lithium-Ionen-Batterien gibt es viele weitere Möglichkeiten, elektrische Energie in wieder aufladbaren Batterien zu speichern. Eine interessante Möglichkeit insbesondere für stationäre Speicher stellen sogenannte Redox-Flow-Batterien dar, bei denen die Energie in Lösungen redox-aktiver Spezies gespeichert wird. Diese Lösungen befinden sich in Tanks, welche den Energieinhalt der Batterie bestimmen, während die Leistung der Batterie durch die Fläche der Zellen, in denen die elektromischen Reaktionen stattfinden, gegeben ist. Dadurch lassen sich Leistung und Energieinhalt der Batterie anders als bei Lithium-Ionen Batterien unabhängig voneinander einstellen. Ein weiterer Vorteil ist die intrinsische Sicherheit der nicht brennbaren Batterien. Als redox-aktive Spezies kommen einerseits Metallionen in Frage, hier ist insbesondere ein auf Vanadium basierendes Batteriesystem schon sehr weit entwickelt. Wegen des hohen Vanadiumpreises werden andererseits gegenwärtig auch organische Moleküle als Energieträger in Redox-Flow-Batterien intensiv beforscht. Derartige Moleküle werden am Institut für Organische Chemie der TU Clausthal entwickelt, während das Institut für Chemische und Elektrochemische Verfahrenstechnik seine Kompetenz bei der Modellierung von elektrochemischen Prozessen einbringt. Im Vortrag werden der aktuelle Stand der Forschung und die Zukunftsperspektiven organischer Redox-Flow-Batterien betrachtet. Insbesondere werden neue Viologen- und Ferrocen-Derivate als optimierte Energieträger in wasserbasierten Elektrolyten für diese Batterien präsentiert.