Westfalen Weser vergibt Energy Award 22: Jungakademiker*innen der Uni Paderborn unterstützen Energiewende

Das Thema Energiewende und ihre Umsetzung spielen auch in der Wissenschaftsgemeinde offenbar eine große Rolle. An der diesjährigen Ausschreibung des Energy Award von Westfalen Weser haben sich so viele Nachwuchswissenschaftler*innen beteiligt wie selten. Mit insgesamt zehn wurden so viele Bachelor- oder Masterarbeiten und eine Projektarbeit ausgezeichnet wie noch nie. Die Preisträger*innen bekamen jeweils 1000 Euro für ihr forschendes Engagement.

Die Umsetzung der Energiewende stellt die gesamte Branche vor enorme Herausforderungen. Eine besondere Rolle spielen hierbei die Fachkräfte von morgen. Seit 2001 zeichnet der kommunale Infrastrukturdienstleister wissenschaftlichen Nachwuchs in Ostwestfalen - Lippe und dem Weserbergland aus. Westfalen Weser fördert damit junge Akademiker*innen, die besondere Leistungen in ihren Abschluss- oder Projektarbeiten rund um die Themen Energieeffizienz oder Erneuerbare Energie gezeigt haben. „Die Herausforderungen gerade auf dem großen Gebiet der Energie sind gewaltig. Für die Umsetzung der Energiewende sind Unternehmen und Kommunen auf zukunftsträchtige Ideen angewiesen. Dabei müssen nicht nur Theorie und Praxis eng verknüpft werden. Wir benötigen junge motivierte und mutige Menschen mit fantasievollen Ideen. Sie können die Gestalter der Zukunft werden“, machte Andreas Speith, Geschäftsführer bei Westfalen Weser, anlässlich der Preisverleihung deutlich.

Die optimierte Nutzung erneuerbarer Energien durch Digitalisierung, Energieeffizienz und die Sektorenkopplung sind für Speith dabei die Schlüsselthemen, um die Energiewende weiter erfolgreich zu gestalten und voranzutreiben. Die Themen Klimaschutz und Nachhaltigkeit gelten dabei als zentrale Aufgaben, die gerade auch Unternehmen der Energiebranche federführend weiterverfolgen müssen. „Besonders imponiert haben mir die überaus praktischen Ansätze, die von den jungen Forschenden verfolgt wurden“, betonte Speith.

Technische und wirtschaftliche Aspekte von Intelligenten Netzen verknüpfen
So leistet die Master-Arbeit von Till Piepenbrock unter anderem einen konkreten Beitrag zu den Themenkomplexen „Intelligente Energiesysteme“ und „Regenerative Energien“. Da im Zuge der Energiewende viele Grundlastkraftwerke durch kleine dezentral einspeisende Kraftwerke ersetzt werden, kann die zukünftige Versorgungssicherheit und Netzstabilität nur durch sogenannte intelligente Netze (Smart Grids) gewährleistet werden. In diesem Zusammenhang bieten rückspeisefähige Batteriespeicher eine Möglichkeit Lastspitzen auszugleichen. Als potenzielle Batteriespeicher können unter anderem unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) genutzt werden. In seiner Arbeit untersucht Till Piepenbrock die automatisierte Transformatorauslegung in einer open-source-basierten FEM-Simulationsumgebung (Finite-Elemente-Methode).

Magnetische Bauteile durch thermische Analyse optimieren
Jonas Hölscher untersucht in seiner Bachelor-Arbeit die „Automatisierte thermische Analyse ausgewählter Transformatoren und Induktivitäten“. Magnetische Bauelemente, wie Transformatoren und Spulen, sind die Kernkomponenten vieler leistungselektronischer Schaltungen. Sie werden in Wandlern in allen Bereichen der Elektrotechnik von regenerativen Energien bis hin zur E-Mobilität angewandt. Die korrekte und effiziente Auslegung dieser Bauelemente beeinflussen somit maßgeblich die Effektivität und den Wirkungsgrad solcher Wandler. Ziele in der Entwicklung von Transformatoren und Induktivitäten sind neben einer hohen Effizienz auch die Verringerung von Produktionskosten durch die Produktion kleinerer Bauelemente. Aus diesem Grund ist eine thermische Analyse, z.B. in Form einer computergestützten Simulation, ein wichtiger Abschnitt in der Entwicklung. Mithilfe einer solchen Simulation ist es möglich Bauelemente zu entwickeln, die hinsichtlich der zu betrachtenden Parameter wie Effizienz, Produktionskosten, geometrische Größe u. v. m. möglichst optimal sind.

Produktionsbedingungen für grünen Wasserstoff optimieren
In seiner Master-Arbeit hat Michael Rene Schacht sich mit der „Auslegung eines (. . .) LLC-Resonanzwandlers mit optimiertem Mittelfrequenz-Mittelspannungs-Transformator für den Einsatz in der Wasserstoff-Elektrolyse" beschäftigt. Die Bedeutung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien nimmt stetig zu. Um den unablässig steigenden Bedarf zu decken, hat sich die Bundesregierung zum Ziel gesetzt, bis 2030 eine Elektrolysekapazität von mindestens 10 Gigawatt aufzubauen. Die für die Elektrolyse benötigte Spannung wird von der Modular Multilevel Converter-Topologie (MMC) zur Verfügung gestellt. In diesem MMC befindet sich unter anderem ein Transformator, der in dieser Masterarbeit auf 22 kW ausgelegt und in den im Labor vorhandenen LLC eingebaut wird. Dafür hat der junge Wissenschaftler ein Optimierungsprogramm aufgebaut.

Die weiteren Preisträger*innen studieren an der HAWK, Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst in Holzminden, dem Institut für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) und an den verschiedenen Standorten der technischen Hochschule OWL.