Rückblick 2021

Wie wird die Energie­versorgung der Zukunft aussehen?

DAS FORUM JUNGE SPITZENFORSCHUNG PRÄMIERT DIE INNOVATIVSTEN ANWENDUNGSIDEEN ZUM THEMA Energieversorgung der Zukunft

Sechs Nachwuchsforscher:innen wurden ausgezeichnet

Am 10. November 2021 fand die virtuelle Abschlussveranstaltung und Auszeichnung der Gewinner_innen des siebten Ideenwettbewerbs „Forum Junge Spitzenforscher“ der Stiftung Industrieforschung in Kooperation mit der Humboldt-Innovation statt.

Folgende Forschungsprojekte wurden mit ihren Anwendungsideen ausgezeichnet:

  1. Platz mit 10.000 Euro: 1. Iron-Sulfur materials for battery application, (Dr. Günther Thiele, Mohammad Reza Ghazanfari, Freie Universität Berlin)
  2. Platz mit 8.000 Euro: 2. Putting pressure on power generation (Prof. Myles Bohon, Eric Bach, Technische Universität Berlin)
  3. Platz mit 6.000 Euro: Gas-assisted drying chamber (Dr. Edgar Nandayapa Bermudez, Dr. Florian Mathies, Humboldt-Universität zu Berlin)

Jeweils einen 4. Platz mit 2.000 Euro belegten:

  • Scalable solventless production of nanoparticles (Katherine Mazzio PhD, Barış Akduman, Humboldt-Universität zu Berlin)
  • CREST – Optimizing the European energy transition (Ángela Flores Quiroz, Technische Universität Berlin)
  • eHaul (Dr. Jens-Olav Jerratsch, Prof. Stefanie Marker, Oliver Killian, Technische Universität Berlin)

Wir danken auch unserer Experten-Jury Hasso Georg Grünjes (Siemens AG Mobility Technology & Innovation), Markus Köster (EDF Deutschland GmbH), Claudia Rathfux (Stromnetz Berlin GmbH) und Dr. Gitta Vischer (GASAG-Gruppe) sowie Prof. Dr. Caren Tischendorf als Impuls Rednerin (Humboldt-Universität zu Berlin) und Keynote Speaker Andreas Kuhlmann (Deutschen Energie GmbH).

Jury & Keynotespeaker

Tischendorf

Seit 2012 ist Caren Tischendorf Professorin für Angewandte Mathematik an der Humboldt-Universität zu Berlin und gegenwärtig Prodekanin für Forschung an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät. Der Fokus ihrer Forschung liegt im Bereich der Modellierung, Simulation und Optimierung dynamischer Prozesse auf Netzwerken, vorrangig in den Anwendungsfeldern Elektronik und Energienetzwerke. Ihre Forschungsaktivität ist geprägt durch langjährige Forschungstätigkeiten an der HU Berlin, der Universität Lund (Schweden), der TU Berlin und der Universität zu Köln sowie durch mehrmonatige Forschungsaufenthalte am IBM Research Center in Heidelberg und dem Zentrum für Forschung und Entwicklung der SIEMENS AG in München.

Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der dena Geschaeftsfuehrung. Copyright: Thomas Koehler/photothek.de

Seit Juli 2015 ist Andreas Kuhlmann Vorsitzender der dena-Geschäftsführung. In dieser Funktion hat er das Profil der dena als Treiber und Wegbereiter von Energiewende und Klimaschutz geschärft. Beispielhafte Projekte dafür sind die internationale Innovationsinitiative „Start Up Energy Transition“, die mittlerweile rund 1.500 Startups aus aller Welt zusammenbringt, sowie die Leitstudie Integrierte Energiewende, bei der die dena gemeinsam mit über 60 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft Strategien für die Zukunft und das Erreichen der Klimaziele entwickelt hat. Andreas Kuhlmann studierte an den Universitäten in Bonn, Heidelberg und Corvallis (USA) Physik mit dem Nebenfach Volkswirtschaft. Seinen beruflichen Werdegang begann er 1995 am Institut für Umweltphysik der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg. Darauf folgten verschiedene Stationen im politischen Umfeld, unter anderem im Europaparlament, in der SPD, im Bundestag, im Bundesministerium für Arbeit und Soziales und in der Deutschen Botschaft in Stockholm.

Gruenjes

Nach dem Studium des Europäischen Baumanagements an der FH Oldenburg und des European Civil Engineering Managements an der Högskolan i Halmstad, Schweden, trat Hasso Grünjes 2001 bei Siemens in den Unternehmensbereich Transportation Systems ein, wo er in den folgenden Jahren in internationalen Bahninfrastrukturprojekten arbeitete. Ab 2008 war er verantwortlich für den Vertrieb von Bahnelektrifizierungsanlagen in Skandinavien, Finnland und dem Baltikum. 2011 wechselte er in den Bereich Innovative Mobility Solutions und schloss ein berufsbegleitendes Studium an der juristischen Fakultät der Europa Universität Viadrina, Frankfurt (Oder) ab. Seit 2016 ist er bei Siemens verantwortlich für das eHighway System, einer Lösung zur Elektrifizierung des Straßengüterverkehrs.

Markus Köster ist bei EDF verantwortlich für den Bereich Innovation to Business und führt als solcher die Innovationsaktivitäten der europäischen Abteilung. Als Gründer und ehemaliger CEO des BadenCampus verfügt er über mehr als 10 Jahre Erfahrung, insbesondere in den Bereichen Incubation, Acceleration und Funding von Innovation und Gründungen. Als Kind der Energiewirtschaft beschäftigt sich Herr Köster mit den aktuellen technischen und strukturellen Herausforderungen der Energiewende. Es ist seine Überzeugung, dass eine flächendeckende klimaneutrale Energieversorgung in der Zukunft nicht ohne Forschung und Innovation gelingen kann.

Rathfux

Claudia Rathfux leitet seit September 2016 den Bereich Kunden- und Marktbeziehungen beim Berliner Verteilungsnetzbetreiber Stromnetz Berlin GmbH, einem Unternehmen der Berlin Energie Netzholding GmbH. Die studierte Betriebswirtin ist in ihrer Funktion für die Vertriebs- und Serviceleistungen des Netzbetreibers zuständig und verantwortet darüber hinaus die Weiterentwicklung des Netzbetriebs rund um die Zukunftsthemen Smart Grid, Smart City und Digitalisierung. Davor war sie seit 2006 in verschiedenen Positionen für den Verteilungs- und Übertragungsnetzbetreiber tätig, nachdem sie mehrere Jahre beim Berliner Energiedienstleister Ampere AG in leitenden Funktionen beschäftigt war.

Über die Tätigkeit bei der Stromnetz Berlin hinaus ist Claudia Rathfux außerdem Sprecherin des Netzwerks Smart City Berlin, einem Zusammenschluss von über 100 innovativen Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung der Hauptstadt sowie Vorstandsvorsitzende des InfraLab Berlin e.V..

Vischer

Dr.-Ing. Gitta Vischer leitet den Bereich Unternehmensentwicklung der GASAG-Gruppe, einer Unternehmensgruppe, die die Region Berlin-Brandenburg mit Energie und innovativen Wärme- / Kälte-Lösungen versorgt. Die promovierte Wirtschaftsingenieurin ist verantwortlich für die Strategieentwicklung, strategische Projekte, M&A und Kooperationen sowie die organisatorische Aufstellung der Unternehmensgruppe und beschäftigt sich somit kontinuierlich mit der Frage, wie die Energie-Versorgung der Zukunft aussehen wird und wie diese umgesetzt werden kann. Anregungen zur Beantwortung dieser Frage erhält Dr.-Ing. Gitta Vischer u.a. als Aufsichtsratsmitglied der Berliner Energieagentur und als stellvertretende Kuratoriumsleiterin des Fraunhofer-Instituts FOKUS. Vor Ihrer Tätigkeit bei der GASAG war Dr.-Ing. Gitta Vischer in der Strategieberatung bei der Boston Consulting Group sowie in der Logistik- und Produktionsplanung bei io consultants tätig.

Finalist:innen

Dr. Günther Thiele &
Mohammad Reza Ghazanfari

Freie Universität Berlin

Wir haben eine Materialklasse entdeckt, die auf Salzen von Eisen und Schwefel basiert, diese hat eine außergewöhnliche ionische Leitfähigkeit für potenzielle Anwendungen in der Batterietechnik auf Alkalimetallbasis. Da sowohl Eisen als auch Schwefel im Überfluss vorhanden und ungiftig sind und zudem aus umwelt- und sozialverträglichen Abbauprozessen gewonnen werden können, wollen wir eine Natrium-Schwefel-Batterie und eine Lithium-Ionen-Batterie mit unseren neuen Materialien als Festkörperelektrolyte bauen. Bei erfolgreicher Umsetzung würde dieser Ansatz die Sicherheits- und Funktionsmängel der heutigen Elektrolyte überwinden ohne den Bedarf an Metallen zu erhöhen, was verheerende Auswirkungen auf den Abbauprozess hätte. Aufgrund der inhärenten Vorteile von Festkörperelektrolyten, wird eine geringere Selbstentladung und eine höhere Leistungsdichte und Zyklierbarkeit erwartet, was die Anwendbarkeit von Batterien erheblich verbessern würde.

Prof. Myles Bohon &
Eric Bach

Technische Universität Berlin

Das größte Hindernis für ein grünes, erneuerbares Stromnetz ist das Missverhältnis zwischen schwankendem Angebot und Nachfrage auf dem Markt. Das Stromnetz braucht ein effektives Energiespeichersystem, doch die Batterietechnologien der nahen Zukunft scheinen keine wirtschaftliche/ökologische Lösung zu bieten. Wir schlagen vor, die Batterietechnologien durch ein verteiltes Netz aus erneuerbaren Energiequellen zu ergänzen, das mit der Erzeugung von grünem Wasserstoff gekoppelt ist und einen lokalen Lastausgleich durch die Verbrennung von Wasserstoff mittels eines neuartigen Gasturbinenkonzepts ermöglicht. Dieses Konzept – bekannt als rotierende Detonationsverbrennung (RDC) – geht auf die wirtschaftlichen und praktischen Herausforderungen von GT-Motoren ein und nutzt zugleich eine fortschrittliche Verbrennungstechnologie, um einen höheren thermischen Wirkungsgrad in einem kleineren und billigeren Paket zu erreichen, das keine großen Investitionen erfordert. RDCs erreichen einen Nettoanstieg des Gesamtdrucks über die Wärmeabgabe (im Gegensatz zu einem Verlust in modernen Systemen). Durch die Implementierung eines Netzes solcher Geräte können die einzelnen Knoten des intelligenten Netzes durch Big-Data-Netzoptimierungstechniken verbessert werden, die in konzentrierteren Systemen nicht durchführbar sind. Der kleinere Maßstab wird die anfänglichen Kapitalinvestitionen verringern, was eine bessere Integration in lokale Netze ermöglicht und die politischen und wirtschaftlichen Hürden für die Umsetzung verringert.

Katherine Mazzio PhD
Barış Akduman

Humboldt-Universität zu Berlin

Die Entwicklung neuer Materialien für die Energieumwandlung und -speicherung ist für unsere Gesellschaft auf dem Weg zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft von größter Bedeutung. Die nächste Generation von Batterietechnologien wird bei diesem Übergang eine entscheidende Rolle spielen, indem sie die Speicherung von intermittierenden grünen Energiequellen wie Solar- oder Windenergie ermöglicht und darüber hinaus die Nachfrage nach erschwinglichen und langlebigen Elektrofahrzeugen erfüllt. Die derzeitigen Lithium-Ionen-Batterietechnologien haben sich weitgehend durchgesetzt, aber die schiere Anzahl der Batterien, die in naher Zukunft benötigt werden, erfordert die Entwicklung ergänzender Technologien, die die Abhängigkeit von verschiedenen Materialien mit begrenzten globalen Reserven wie Lithium, Kobalt, Nickel und Kupfer verringern. Um diese Zukunftstechnologien zu ermöglichen, müssen neue Batteriematerialien in großem Maßstab hergestellt werden. Zu diesem Zweck haben wir vor kurzem ein skalierbares, lösungsmittelfreies Produktionsverfahren für Nanomaterialien entwickelt, das unserer Ansicht nach zur Senkung der Kosten und zur Verbesserung der Sicherheit bei der weit verbreiteten Herstellung von Batteriematerialien beitragen kann.

Ángela Flores Quiroz


Technische Universität Berlin

Der Energiesektor steht vor einer der größten Herausforderungen der letzten Jahrzehnte: dem Übergang von einem Energiesystem, welches auf fossilen Brennstoffen basiert zu einem auf erneuerbaren Energien basierenden System. Um die Schwankungen und Unsicherheiten während dieses Übergangs zu bewältigen, die mit den unterschiedlichen erneuerbaren Energien einhergehen, ist eine erhebliche betriebliche Flexibilität erforderlich. Daher sind Flexibilitätsoptionen wie der Ausbau des Übertragungsnetzes, Energiespeichersysteme und Ressourcen für die Nachfragereduzierung von entscheidender Bedeutung, um ein robustes und effizientes System zu schaffen, welches zu 100 % erneuerbare Energien einsetzt. Doch wie sollte die optimale Mischung von Flexibilitätsoptionen gestaltet werden? Zur Beantwortung dieser Frage haben wir CREST entwickelt, ein Werkzeug zur Optimierung des Übergangs zu einem System mit 100 % erneuerbaren Energien in Europa und darüber hinaus. Die innovative CREST-Lösungsmethode nutzt das verteilte Hochleistungsrechnen für die Planung von Energiesystemen unter Unsicherheit. CREST verkürzt die Lösungszeiten um mehr als 90 % und ermöglicht die Optimierung großer Energiesysteme, die mit bestehenden Methoden nicht zu bewältigen sind.

Dr. Edgar Nandayapa Bermudez &
Dr. Florian Mathies

Humboldt Universität zu Berlin

Grüne Energiequellen und insbesondere Photovoltaiktechnologien werden benötigt, um die globalen Klimaziele zu erreichen und den Anforderungen der modernen Gesellschaft gerecht zu werden. Solarzellen auf Perowskit-Basis haben in den letzten zehn Jahren eine rasante Entwicklung bei der Energieumwandlungseffizienz gezeigt und sich dem Niveau der vorherrschenden Siliziumtechnologie angenähert. Die rekordverdächtigen Perowskit-Schichten konnten jedoch nur mit Hilfe von Abscheidetechniken in kleinem Maßstab hergestellt werden. Aus diesem Grund haben wir ein Tintenstrahldruckverfahren entwickelt, um den Kristallisationsprozess einer gedruckten Perowskitlösung genau zu steuern und zu verbessern. Damit haben wir die Kristallisationsbildung verbessert, um homogene Schichten zu erzielen und die Anzahl unerwünschter Defekte, die die Ladungserzeugung in der Solarzelle stören, zu reduzieren. Auf diese Weise konnten wir den Wirkungsgrad früherer Inkjet-gedruckter Schichten auf über 16 % verbessern und den Weg für die weitere Entwicklung großflächiger Photovoltaik-Geräte mit einer Größe von bis zu 1 m² ebnen.

Dr. Jens-Olav Jerratsch,
Prof. Stefanie Marker, Oliver Killian

Technische Universität Berlin

Der Straßen-Güterfernverkehr ist für einen großen und wachsenden Anteil der Emissionen im Verkehrssektor verantwortlich. eHaul setzt hier mit der Entwicklung und Umsetzung eines Batteriewechselkonzepts zur Erschließung von Distanzen über 400km mit 40t-eLKW und Energiedienstleistung im Stromnetz an. Die sieben Projektpartner:innen entwickeln ein vollautomatisches Wechselkonzept, elektrifizieren ein Routennetz von Berlin nach Dresden und integrieren alle Funktionen und Schnittstellen in einer Systemlösung. Es entstehen der Proof-of-concept für den elektrischen Fernverkehr, ein Geschäftsmodell für den Stationsbetrieb inklusive Netzdienstleistungen. Aufgrund dieses Dual-Use-Ansatzes für die Batterien, der hohen, skalierbaren Stationsauslastung, den hohen Fahrleistungen im Güterverkehr, der technischen Reife und wirtschaftlicher Skaleneffekte kann das Konzept bis 2025 technisch marktreif realisiert und auf Basis der Gesamtkosten wirtschaftlich betrieben werden und setzt sich damit von alternativen Ansätzen der Dekarbonisierung im Straßengüterfernverkehr ab.

Pressemitteilung