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SPP 2419:  Ein Beitrag zur Realisierung der Energiewende: Optimierung thermochemischer Energiewandlungsprozesse zur flexiblen Nutzung wasserstoffbasierter erneuerbarer Brennstoffe durch additive Fertigungsverfahren

Fachliche Zuordnung Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Chemie
Maschinenbau und Produktionstechnik
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Förderung Förderung seit 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500932573
 
Ziel dieses Schwerpunktprogramms ist es, die Disziplinen der Verbrennungswissenschaft und der fortschrittlichen Fertigungstechniken zu verbinden, um eine flexible, saubere, effiziente und sichere thermochemische Energieumwandlung wasserstoffbasierter Brennstoffe wie Wasserstoff und Ammoniak sowie deren Mischungen mit Methan oder Erdgas zu ermöglichen. Im Vergleich zu konventionellen Kraftstoffen haben Wasserstoff und Ammoniak grundlegend andere Verbrennungseigenschaften, die sich beispielsweise in unterschiedlichen Brenngeschwindigkeiten, Flammbarkeitsgrenzen, Zündenergien und dem Schadstoffbildungsverhalten widerspiegeln und daher erhebliche Anpassungen der bestehenden Technik erfordern. Die Weiterentwicklung wasserstoffhaltiger Brennstofftechnologien ist in allen Energiesektoren von Bedeutung, zum Beispiel bei der Rückverstromung in Gasturbinen und der Bereitstellung von Prozesswärme mit Industriebrennern. Sie erfordert die gemeinsame Steigerung des thermischen Wirkungsgrads und die Verringerung der Schadstoffemissionen unter Berücksichtigung von Stabilität, Brennstoffflexibilität und Sicherheit. Diese Anpassungen sollen hier durch eine Kombination aus simulationsgestütztem Design und innovativen Fertigungsverfahren, wie beispielsweise der additiven Fertigung, die einen großen Freiheitsgrad beim Design und bei der Wahl der Materialien ermöglicht, erreicht werden. Neben den wissenschaftlichen Zielen sind die Ausbildung und Förderung von Nachwuchswissenschaftler*innen in der frühen Phase ihrer Karriere ein wichtiges Ziel. Um die wissenschaftlichen Ziele zu erreichen, ist eine enge Koordination erforderlich, um Kooperationen und Synergien innerhalb und zwischen den verschiedenen Projekten zu gewährleisten. Als Grundlage dafür sind regelmäßige Projekt-Workshops für alle Teilnehmer, spezielle Workshops für junge Forschende und ein internationaler Workshop geplant, der zusätzlich die zentralen Projektideen fördert und für internationale Sichtbarkeit sorgt. Um den wissenschaftlichen Austausch und die Vernetzung der Nachwuchswissenschaftler*innen sowohl innerhalb des Schwerpunktprogramms als auch international zu fördern, planen wir ein internationales Besucherprogramm und längere Forschungsaufenthalte der Nachwuchswissenschaftler*innen im Ausland. Prof. Andrea Gruber ist als Mercator Fellow vorgesehen. Er wird seine einzigartige Expertise in das Projekt einbringen, die die Grundlagenforschung im Bereich wasserstoffbasierter Brennstoffe mit industriellen Anwendungen verbindet. Ein weiterer wichtiger Aspekt wird das Forschungsdatenmanagement sein, das durch das Koordinationsprojekt gefördert und durchgesetzt werden soll. Darüber hinaus sind Maßnahmen zur Gleichstellung und zur Diversität geplant. Hierfür wird das Koordinationsprojekt entsprechende Workshops organisieren und die Projektmitglieder zusätzlich dabei unterstützen, lokale Angebote besser zu nutzen. All diese Maßnahmen werden zentral durch das Koordinationsprojekt verwaltet.
DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug Großbritannien, Österreich

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