Projekte

IEK-STE ist an einer Vielzahl von Projekten im Bereich der Energiesystemforschung beteiligt.

Graswurzelbewegung bei der Energiewende: Die Rolle von Extremereignissen für die gesellschaftliche Akzeptanz nachhaltiger Wärmeversorgung (ExtrA)
In ExtrA wird die gesellschaftliche Akzeptanz verschiedener Wärmeversorgungsmöglichkeiten und ihre Veränderbarkeit durch Extremereignisse untersucht. Mittels bevölkerungsrepräsentativer Umfragestudien wird analysiert, wie sich die Bereitschaft, die Wärmewende aktiv mitzugestalten, im zeitlichen Verlauf verändert und welche Rolle Extremereignisse wie der Krieg in der Ukraine oder Symptome des Klimawandels dabei spielen. Auch die Bewertung von Nebeneffekten der Energiebereitstellung wie Umweltbelastungen oder Menschenrechte ist Forschungsgegenstand des Projekts. Mehr

Helmholtz Initiative Climate Adaptation and Mitigation (HI-CAM) Phase 2 - Cluster I: Net-Zero-2050
Die Forschung, die zum Ziel der Kohlenstoffneutralität in Deutschland beiträgt, muss in umsetzbare Projekte überführt werden.
Um die Umsetzung der Maßnahmen zu beschleunigen, wurden die folgenden zwei Schritte als notwendig identifiziert:
· Ein "Reality-Check" für eine Reihe von konkreten Maßnahmen mit Experten und Stakeholdern; dazu gehört die Überprüfung der Relevanz und Machbarkeit der Handlungsempfehlungen.
· Verstärkung des Wissenstransfers durch eine Umsetzungsanalyse der Handlungsempfehlungen.
Die Ziele des Projekts beruhen auf der Zusammenführung der Wissensströme der beiden anderen Projekte und deren Kombination mit der Einbeziehung von Interessengruppen. Die Durchführung von Interaktionen mit Stakeholdern ist die Schlüsselaktivität des Vorschlags. Die Ergebnisse werden eine Umsetzungsanalyse liefern und die Grundlage für die Durchführung von Demonstrations- und Pilotprojekten bilden. Mehr

Praktische Herausforderungen des Klimawandels: Intergenerationelle Gerechtigkeit und Freiheit (PRACC)
Der Klimawandel gehört zu den größten Herausforderungen unserer Zeit. Die Auswirkungen des Klimawandels – insbesondere die steigende Oberflächentemperatur, der Anstieg des Meeresspiegels und die zunehmende Häufigkeit extremer Wetterereignisse – haben schwerwiegende, langfristige und teils irreversible Folgen für Menschen, Tiere und Pflanzen. Ein breiter gesellschaftlicher Diskurs über den Umgang mit dem Klimawandel erfordert eine wissenschaftliche Fundierung, die sowohl ethische Herausforderungen und rechtliche Handlungsinstrumente erörtert als auch die Art und Weise unseres Wirtschaftens und unser Verhältnis zur Natur beleuchtet. Das Ziel von PRACC besteht darin, einen ethischen und rechtlichen Rahmen für einen angemessenen Umgang der Gesellschaft mit den Folgen des Klimawandels zu erarbeiten, der von den Grundbegriffen der intergenerationellen Gerechtigkeit und Freiheit ausgeht. Mehr

Promoting a JUST transition to GREEN hydrogen in AFRICA (JUST-GREEN AFRH2ICA). Die Entwicklung einer kooperativen "Grüner Wasserstoff-Roadmap" zwischen der Europäischen und der Afrikanischen Union
JUST-GREEN AFRH2ICA zielt darauf ab, eine Roadmap für einen geeigneten Übergang zu grünem Wasserstoff zu entwickeln. Die Roadmap basiert auf der Analyse verschiedener grüner Wasserstoffszenarien für die Afrikanische Union, die auf sozioökonomischer und technischer Ebene analysiert wurden und von den Wasserstoff- und Just Transition-Programmen der Europäischen Union inspiriert sind. Dies wird die Zusammenarbeit der beiden Kontinente in Hinblick auf die Entwicklung einer unabhängigen und kooperativen Wasserstoffwirtschaft, eines Forschungs- und Entwicklungsökosystems und von Wertschöpfungsketten fördern. Mehr

WASCAL – International Master Program in Energy and Green Hydrogen (IMP-EGH). Ein Ausbildungsprogramm zur Förderung des Umstiegs auf eine grüne Wirtschaft in Westafrika
Das IMP-EGH zielt darauf ab, Studenten auf der Grundlage internationaler Standards und bewährter Verfahren auszubilden, um den Bedarf an Humankapital sowohl auf dem lokalen als auch auf dem internationalen Energiemarkt decken zu können. Besonderes Interesse gilt dem Aufbau von Kapazitäten im Bereich der grünen Wasserstofftechnologien. Dies umfasst alle damit zusammenhängenden Bereiche der Produktion und der Speicherung von grünem Wasserstoff sowie die damit verbundenen Wertschöpfungsketten. Mehr

Wirkungen des gesellschaftlichen Wandels auf Niveau und Profil der sektoralen Stromnachfrage und ihre Bedeutung bei der Kopplung von Energiemodellen mit unterschiedlicher zeitlicher Auflösung (GENESE)
Im Verbundprojekt Genese erfolgt eine systematische Charakterisierung verschiedener Aspekte des gesellschaftlichen Wandels, die Erfassung der Wirkungen des Wandels auf die Stromnachfrage, eine detaillierte Modellierung der Veränderung von Nachfrageprofilen und die Bewertung dieser Profile über die Einbindung in Energiesystemmodelle mit niedriger zeitlicher Auflösung sowie in Strommarktmodelle mit hoher zeitlicher Auflösung. Das CIB-Lab analysiert Aspekte des gesellschaftlichen Wandels und erstellt mit der CIB konsistente, sektorübergreifende Treiberkonstellationen zum Nachfragewandel, welche als Ausgangspunkt sowie als Bindeglied zwischen den Modellen fungieren. Mehr

Entwicklung und Bewertung biobasierter, antimikrobieller, poröser Materialien aus lignozellulosehaltigen Reststoffen als nachhaltige Alternative zu Kunststoffen (GelSus)
Ziel dieses Projekts ist die Nutzung landwirtschaftlicher Lignozellulose-Rückstände zur Entwicklung antimikrobieller nanostrukturierter poröser Feststoffe auf Biobasis (Aerogele) als nachhaltige Alternative zu den derzeitigen Kunststoffen auf fossiler Basis. Es werden Methoden zur Aufreinigung der Reststoffe entwickelt, um eine reproduzierbare Qualität zu gewährleisten. Die zellulosereichen Materialien werden dann in verschiedenen Syntheseschritten zu hochporösen Aerogelen verarbeitet. Anschließend wird das hochwertige und nachhaltige Aerogel mit antimikrobiellen Eigenschaften versehen. Eine umfassende Bewertung der Umweltauswirkungen der Produktionswege von den pflanzlichen Reststoffen bis hin zu den anvisierten Aerogelen durch IEK-STE wird dazu beitragen, die vielversprechendsten Technologien und Verbesserungspotenziale zu ermitteln. Die Bewertung von wirtschaftlichen Aspekten ermöglicht eine Positionierung der Aerogele in bestehende Märkte. Mehr

Ein umfassender Ansatz zur Nutzung des Innovationspotenzials der direkten CO₂-Abscheidung und Speicherung aus der Luft zur Erreichung der CO₂-Neutralität (DACStorE)
Im Rahmen von DACStorE werden drei technische Ansätze zur CO₂-Abscheidung aus der Luft erforscht, verglichen und bis zum Prototypen weiterentwickelt. Dabei liegt großes Augenmerk auf der Reduktion der Energiebedarfe und der Scale-up Möglichkeiten, indem geeignete Materialien, Designs und Betriebskonzepte entwickelt und getestet werden. IEK-STE wird im Rahmen eines Life Cycle Sustainibility Assessments (LCSA) die ökologischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen der unterschiedlichen Konzepte untersuchen sowie mittels eines makroökonomischen Input/Ouput Ansatzes die damit verbundenen möglichen Arbeitsmarkteffekte und Wertschöpfung aufzeigen. Mehr

Design robuster Energiesysteme und Rohstoffversorgung (RESUR)
Der Fokus der Projektinitiative Helmholtz-Plattform zum Design robuster Energiesysteme und Rohstoffversorgung (RESUR) liegt auf der kurzfristigen pro- und reaktiven, modellgestützten Bereitstellung von Entscheidungsgrundlagen vor dem Hintergrund aktueller politischer, gesellschaftlicher sowie technologischer Ereignisse und Entwicklungen (wie z. B. dem russischen Angriffskrieg gegen die Ukraine).
Das Gesamtprojekt dient der Unterstützung strategischer Entscheidungsfindungen zur Versorgungssicherheit sowie der beschleunigten Umsetzung der Energiewende in Deutschland, im europäischen Umfeld sowie unter Einbeziehung weltweiter zentraler Importe. Es wird angestrebt, RESUR langfristig zu betreiben und die im Rahmen der Helmholtz-Gemeinschaft bestehenden Modelle und Methoden im stetigen Dialog mit der Politik und IndustriepartnerInnen an neue Herausforderungen anzupassen. Mehr

Zukünftige Wasserkonflikte in Deutschland (ZuWaKo)
Als Folge des Klimawandels werden auch in Deutschland zukünftig verstärkt Konflikte um Grund- und Oberflächenwasser erwartet. Im Rahmen des Ladenburger Kollegs der Daimler und Benz Stiftung erforscht ein von ZIRIUS koordiniertes Verbundprojekt diese möglichen Konflikte. Mit Hilfe von partizipativer Modellierung und Planspielen werden zukünftige Umfeldfaktoren und Akteursstrategien in ihren Wechselwirkungen untersucht. Mehr

Verfahren für die großtechnische, biotechnologische Herstellung von Methylketonen in einem neuartigen Mehrphasen-Schleifenreaktor (MK-ScaLoop)
Die erfolgreiche Umsetzung vieler biotechnologischer Prozesse in konventionellen Reaktoren wird trotz theoretisch hoher Produktionsraten durch die Toxizität von Substraten oder Produkten behindert. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wird innerhalb von MK-ScaLoop ein innovativer Mehrphasen-Schlaufenreaktor entwickelt, mit dessen Hilfe Methylketone hergestellt werden können. Mit diesem Reaktor sollen Verluste von wertvoller Biomasse und Produkten und die damit verbundene Effizienzminderung reduziert werden. Die Entwicklung einer geeigneten Prozesskette im industriellen Maßstab (Scale-Up) und die Bewertung ökologischer und ökonomischer Auswirkungen erfolgen prospektiv mittels Life Cycle Costing (LCC) und Life Cycle Assessment (LCA) durch IEK-STE. Mehr

Formiate für eine Speicherung Erneuerbarer Energien (FRESH)
Im FRESH-Projekt steht die Entwicklung, der Betrieb und die Validierung eines integrierten, wettbewerbsfähigen Prozesses zur Umwandlung von biogenem CO₂ in Kaliumformiatlösung im Mittelpunkt. Die mit Hilfe eines elektrokatalytischen Verfahrens, das mit erneuerbarer Elektrizität betrieben wird, erzeugte hochstabile wässrige Lösung kann über längere Zeiträume sicher in Tanks gelagert werden, bevor sie bei Bedarf über ein direktes Brennstoffzellensystem zurück zu Strom umgewandelt werden kann. Mögliche CO₂ Reduktionen über den gesamten Lebenszyklus sowie weitere Umwelteffekte werden durch die Arbeiten des IEK-STE ermittelt. Mehr

STORAGE RESEARCH INFRASTRUCTURE ECO-SYSTEM (StoRIES)
Im Rahmen des europäischen Green Deals ist mit StoRIES ein Netzwerk zur Entwicklung und Analyse von Energiespeichern gebildet worden, das Zugang zu Forschungsinfrastrukturen und -diensten von Weltrang bieten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Verbesserung von Materialien für Technologien und der Optimierung hybrider Energiesysteme, um die Energiespeicher wettbewerbsfähiger zu machen und die Kosten zu senken. Mehr

Systemic expansion of territorial CIRCULAR ecosystems for end-of-life FOAM (CIRCULAR FOAM)
CIRCULAR FOAM zielt auf die Demonstration einer territorialen, sektorübergreifenden Systemlösung für die Kreislaufwirtschaft von Hochleistungskunststoffen aus verschiedenen Anwendungen am Beispiel von Polyurethan-Hartschäumen, die als Isolierung in Kühlschränken und im Bauwesen verwendet werden. Die Abfallströme werden chemisch upgecycelt, d.h. sie werden aufgewertet, um als neuer, gleichwertiger Rohstoff für die chemische Industrie zur Herstellung neuer Hochleistungskunststoffe eingesetzt zu werden. Auf diese Weise wird es möglich, begrenzte fossile Ressourcen durch erneuerbare abfallbasierte Ressourcen zu ersetzen, wodurch nicht nur die Abfallmenge verringert, sondern auch die Nachhaltigkeit erhöht und ein Schritt in Richtung Klimaneutralität getan wird. Mehr

Demonstration von CO2-Abscheidung auf LNG-betriebenen Schiffen (EverLoNG)
Ziel von EverLoNG ist es, CO2-Abscheidung auf zwei LNG betriebenen Schiffen zu demonstrieren und somit kurz- bis mittelfristig die groß-skalige Implementierung von CO2-Reduktionstechniken im maritimen Sektor zu beschleunigen. Mehr

Inkubator Nachhaltige Elektrochemische Wertschöpfungsketten (iNEW 2.0)
Für den erfolgreichen Übergang des Rheinischen Braunkohlereviers zu einem Zukunftsrevier für nachhaltiges Wirtschaften benötigen die regionalen energieintensiven Industrien emissionsarme und zukunftsfähige Lösungen. Im Zentrum iNEW 2.0 Projektes steht die Erforschung und Entwicklung neuartiger und leistungsfähiger Elektrolyseverfahren zur Anwendung in nachhaltigen Power-to-X (P2X) Wertschöpfungsketten. Mehr

Energiewende und Kreislaufwirtschaft: Dekarbonisierung und Flexibilisierung energieintensiver Recycling-Prozesse (Innovationspool)
Das Innovationspool-Projekt zielt auf die Entwicklung von Methoden und Modellen für den Entwurf und Betrieb einer gemeinsamen Entwicklung des Energiesystems der Zukunft und des Systems der Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen. In einem Disziplinen-, Zentren- und Programm-übergreifendem Ansatz werden beispielhaft Dekarbonisierungs- und Flexibilitätsoptionen für das energieintensive pyrometallurgische Recycling einerseits und für die die Aufbereitung von mineralischen Sekundärrohstoffen andererseits untersucht. Mehr

Sustainability Assessment of Harmonised Hydrogen Energy Systems: Guidelines for Life Cycle Sustainability Assessment and Prospective Benchmarking (SH2E)
Im Rahmen des SH2E Projekts werden international anerkannte Leitlinien für die Nachhaltigkeitsbewertung von Brennstoffzellen und Wasserstoff entwickelt und angewandt. Diese Leitlinien werden eine gemeinsame Grundlage für die ökologische (LCA), ökonomische (LCC) und soziale (S-LCA) Lebenszyklusbewertung von Wasserstoffsystemen bilden, um letztendlich Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) zu ermöglichen. Diese Leitlinien sollen weltweit als Referenzdokument für die Bewertung von Wasserstoffsystemen anerkannt werden und die Grundlage für eine künftige Standardisierung bilden. Mehr

Researchers back to the secondary school - Renewable energy powered water-food-economy nexus for the sustainable livelihood at Dosso Region in Niger (RE-TO-DOSSO)
Ein Großteil der Menschen in Subsahara-Afrika hat keinen Zugang zu Strom. Darüber hinaus ist die Wasser- und Ernährungssicherheit kritisch. Mit einem Pilotprojekt in Niger will die TH Köln in Zusammenarbeit mit IEK-STE und internationalen Partnern zeigen, dass eine Solaranlage nicht nur die Wasser-, Strom- und Nahrungsversorgung verbessert, sondern auch die ländliche Wirtschaft stärkt und für einheimische Investoren ein lohnendes Geschäftsmodell darstellt. Mehr

Potenzialatlas Grüner Wasserstoff in Afrika (H₂ATLAS-AFRICA). Eine Studie der technologischen, ökologischen und sozioökonomischen Machbarkeit
Das Projekt H₂ATLAS-AFRICA ist eine gemeinsame Initiative mit afrikanischen Partnern aus der Subsahara-Region und erforscht das Potential der Wasserstofferzeugung aus erneuerbaren Energiequellen in den westlichen und südlichen Subregionen. Zu den Zielen gehört eine Bewertung des sozio-politischen Kontextes und der Entwicklungsmöglichkeiten einer Wasserstoffwirtschaft in den westafrikanischen und südafrikanischen Ländern. Dies wird durch die Analyse der sozioökonomischen Indikatoren erreicht, die durch den Energie-, Wasser- und Stromverbrauch beeinflusst werden, sowie durch die Visionen der Partner in Bezug auf die Umsetzung der Projekte und Ziele. Mehr

BioSC Kompetenzplattform Transform2Bio: Integrierte Transformationsprozesse und deren regionale Implementierung – Strukturwandel von fossiler Ökonomie zur Bioökonomie
Um das Wohlergehen heutiger und zukünftiger Generationen zu sichern ohne die ökologischen Grenzen der Erde zu überschreiten, sind grundlegende Transformationen erforderlich. Durch die jüngste Entscheidung der Bundesregierung zum Kohleausstieg wird im Rheinischen Revier ein Strukturwandel eingeleitet, der die einzigartige Chance bietet, dessen sozio-technische Dynamiken zu analysieren und regionale Implementierungsoptionen hin zu einer regional-zusammenhängenden nachhaltigen Bioökonomie zu gestalten. Im Rahmen des multidimensionalen Ansatzes wird darüber hinaus ein interaktives Stakeholder-Netzwerk, das Stakes2Bio Lab, etabliert. Mehr

Helmholtz School for Data Science in Life, Earth and Energy (HDS-LEE)
Die interdisziplinäre Graduiertenschule HDS-LEE (Helmholtz School for Data Science in Life, Earth and Energy) bezweckt die Ausbildung der nächsten Generation von Daten-wissenschaftler*innen in engem Kontakt mit Anwendungen in den Bio-, Geo- und Energiewissenschaften. Die beteiligten Doktoranden im IEK-STE arbeiten an der Schnittstelle von Statistik, Informatik und Energiesystemanalyse. Sie verarbeiten und analysieren große heterogene Zeitreihen aus dem Stromnetzbetrieb, aus Energiemärkten und aus der Energiemeteorologie, um den Betrieb zukünftiger Energiesysteme zu verbessern. Mehr