Quelle: Amplify, Vol. 37, No. 11, Germany’s Energy Innovation Hub: A Catalyst For Climate Neutrality

Über die Investigator Group (YIG) »Process-Optimization of Power-to-X-to-Power Systems«

Die Young Investigator Group (YIG) »Process-Optimization of Power-to-X-to-Power Systems« entwickelt einen neuartigen CO2-neutralen chemischen Energiespeicherprozess für die saisonale Speicherung von erneuerbarer Energie, und die Sicherung der Energieversorgung bei Netzausfall und Dunkelflaute.

Unsere Aktivitäten umfassen die Entwicklung eines Power-to-X-to-Power Energiesystemdemonstrators für die Erforschung der CO2-neutralen Energiespeicherung, und die Entwicklung von physikalischen und datengetriebenen Modellen von verfahrenstechnischen Komponenten für die Integration in einen Digitalen Zwilling des Energiespeichers. Im Rahmen unserer Young Investigator Group werden folgende Forschungsarbeiten durchgeführt:

  1. Entwicklung eines Oxyfuel-Gasmotor Prüfstands und experimentelle Untersuchung der Verbrennung von Methan-Sauerstoff-Kohlendioxid Gemischen.
  2. Virtuelle Entwicklung von Steuerungsalgorithmen für Oxyfuel-Gasmotoren mit Hilfe von Rapid Control Prototyping und X-in-the-Loop Plattformen.
  3. Entwicklung eines Energiesystemdemonstrators bestehend aus Oxyfuel-Gasmotor, CO2-Abscheidung und Speicherung, CO2-Nutzung für die Herstellung von synthetischem Methan in einem Sabatierreaktor.
  4. Entwicklung eines digitalen Zwillings des Power-to-X-to-Power Energiespeichers und virtuelle Optimierung des Speichers für reale Randbedingungen.

Die Young Investigator Group wurde im Juli 2023 am Energy Storage and Conversion Lab (ESC) des Energie-Innovationszentrums eingerichtet und ist am Lehrstuhl Thermodynamik / Thermische Verfahrenstechnik der BTU Cottbus-Senftenberg angesiedelt.

Unsere Aktivitäten umfassen die Entwicklung physikalisch basierter Modelle sowie die Nutzung von Daten aus physikalischen Messungen, um die vielfältigen dynamischen Prozesse, die bei der Erzeugung, dem Transport und dem Verbrauch von Energie auftreten, genau abbilden zu können.  Daran schließt sich die Entwicklung skalierbarer und anpassungsfähiger Kontrollstrategien an, um Energiesysteme in die Lage zu versetzen, optimal betriebene Anlagen für erneuerbare Energien nahtlos einzubinden, neue wirtschaftliche Modelle für den Energiehandel zu berücksichtigen und die Sicherheit der Energieversorgung der Endverbraucher durch eine stärkere betriebliche Kopplung der verschiedenen Energiesektoren zu verbessern.  Weitere besondere Beispiele für die im Rahmen unserer Young Investigator Group durchgeführten Arbeiten sind:

  1. die Entwicklung von Low-Level-Steuerungsstrategien für die Bereitstellung von Hilfsdiensten durch Erzeugungseinheiten auf der Grundlage erneuerbarer Energien
  2. die Untersuchung datenzentrierter Algorithmen für die dynamische Sicherheitsbewertung von Stromversorgungssystemen
  3. die Mitgestaltung und Inbetriebnahme einer hochflexiblen Hardware-in-the-Loop-Laboreinrichtung für die Entwicklung, Prototypvalidierung und Demonstration von System- und Komponentenlösungen.

Die Young Investigator Group wurde im September 2023 am Control Systems and Cyber Security Lab (COSYS) des Energie-Innovationszentrumseingerichtet und ist am Lehrstuhl für Regelungs- und Netzleittechnik der BTU Cottbus-Senftenberg angesiedelt.

Über Dr. Tim Franken

Tim Franken studierte von 2007 bis 2011 an der Technischen Hochschule Köln im Bereich Maschinenbau (Bachelor), und von 2011 bis 2014 an der Brandenburgisch Technischen Universität (BTU) Cottbus-Senftenberg im Bereich Energietechnik (Master). Anschließend arbeitete er von 2014 bis 2017 als Entwickler für simulationsbasierte Optimierungsprozesse im Ford Forschungszentrum in Aachen im Bereich Dieselverbrennung. Im Jahr 2017 wechselte er zurück zur BTU an den Lehrstuhl Thermodynamik / Thermische Verfahrenstechnik, wo er neben seinen Forschungsaktivitäten auch die Lehrveranstaltungen „Technische Verbrennung“ und „Thermischer Umweltschutz“ betreute. Im Jahr 2023 promovierte er an der BTU mit Auszeichnung zu dem Thema „Mehrkriterielle Optimierung von stochastischen Motormodellen“. Im Jahr 2023 übernahm er die Leitung der Young Investigator Group „Process-Optimization of Power-to-X-to-Power Systems“. Neben seiner Gruppenleiter Tätigkeit ist er ebenso für die Leitung des „Energy Storage and Conversion Lab“ des Energie Innovationszentrums mit verantwortlich.