Die Vergasung von Biomasse stellt eine Möglichkeit zur effizienten und versorgungssicheren Brenngasbereitstellung auf der Basis regenerativer Energiequellen dar. Das bei der Biomassevergasung entstehende, brennbare Gasgemisch beinhaltet Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Kohlendioxid, Wasserdampf, Kohlenwasserstoffe und ggf. Stickstoff. Ein direkter Einsatz dieses Brenngases in Gasmotoren, Turbinen oder Brennstoffzellen ist jedoch nur möglich, wenn die im Brenngas beinhalteten Schadkomponenten wie Teer, Stäube, Halogen- und Schwefelverbindungen entfernt werden können.

Auf dem Gebiet der Brenngasreinigung liegen unsere Kompetenzen auf Hochtemperaturverfahren, die durch minimierte Wärmeverluste einen effizienten Prozess mit hohem Wirkungsgrad erreichen können. Die kontinuierlich katalytische Teer- und Staubentfernung bei hohen Temperaturen wird mittels eines innovativen Verfahrenskonzepts zur Katalysatorregeneration und –rezirkulation realisiert, in dem die Teere in brennbare Gase wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid umgewandt werden und Stäube aus dem Brenngas filtriert werden.

Produktionsprozesse benötigen, neben Roh- und Hilfsstoffen, auch Energie, meist in Form von Strom oder Wärme, die mit entsprechenden Energiewandlungsprozessen zur Verfügung zu stellen ist. Die Steigerung der Effizienz solcher Energiewandlungsprozesse kann, ebenso wie die Substitution fossiler Energieträger durch regenerative Energieformen, diesen Kostenfaktor entscheidend beeinflussen.

Die Nutzung von im Produktionsprozess anfallender Abwärme oder die thermische Verwertung von anfallenden Reststoffen können durch geschlossene Kreisläufe zur Erhöhung der Ressourceneffizienz und zur Kostensenkung beitragen. Die möglichst verlustfreie Verteilung und Bereitstellung der im Produktionsprozess benötigten Energieformen und die entsprechende Auswahl der Energieträger (z.B. Strom, Erdgas, Synthesegas, Wärmeträger) und deren Parameter (z.B. Dampf- oder Heisswassertemperatur, Dampfdruck) beeinflussen ebenso die Effizienz des Gesamtprozesses.

Die für die nächsten Jahre prognostizierte zunehmende Zahl von Elektrofahrzeugen bietet eine Möglichkeit der Speicherung von Elek­troenergie.

Eine der Leitfragen, die wir am Fraunhofer IFF in diesem Zusammenhang bearbeiten, lautet: Wie lässt sich die Mobilität des Menschen unter Nutzung von Elektrofahrzeugen bei maximierter und dadurch auch effizienter Verwendung erneuerbarer Energien sicherstellen? Welche Systeme, bestehend aus Komponenten und Elementen, müssen neu entwickelt werden, um die neuen komplexen Aufgaben zu beherrschen?

Wir entwickeln einen ganzheitlichen Ansatz für ein entsprechendes Mobilitätssystem. Dabei betrachten wir alle möglichen Komponenten: von der Fahrzeugbatterie, über Ladestationen und mobile Mobilitätsanwendungen bis hin zu einem übergeordneten Leitsystem, das die Steuerung des Smart Grid übernimmt.

Die Energieversorgungssysteme werden sich grundlegend ändern. Es ist zu erwarten, dass beispielsweise die Verteilungsnetze eine zunehmende Verantwortung für den Betrieb des Gesamtsystems übernehmen. Diese werden nicht nur für die Anlagenüberwachung sowie die Steuerungs- und Versorgungssicherheit zuständig werden, sondern auch die Systemdienstleistungen bereitstellen. Sowohl diese Veränderungsprozesse als auch die Liberalisierung des Energiemarktes und die zunehmende Anzahl der regenerativen Energiequellen sollen nicht die Netzbeobachtbarkeit, die Netzsteuerbarkeit und den Netzschutz beeinträchtigen. Deshalb forschen wir an den unterschiedlichsten Komponenten wie:

• die Stromerzeugung aus regenerativen Energiequellen und deren Verteilung,
• die stationären und mobilen Speicher (Elektromobilität) sowie
• die Verbraucher als Senken im elektrischen Netz.

Im Zusammenhang damit stehen die Informations- und Kommunikationstechnologien für die elektrischen Netze und deren Komponenten. Dieses intelligente Gesamtsystem der Zukunft entwickeln wir mit unterschiedlichen theoretischen (Simulationsmodelle, Architekturkonzepte) und praktischen (Mess- und Überwachungssysteme, Softwareapplikationen) Werkzeugen.