Energiewandlung

Bild 1: Windkraftwerk-Modell

Eine zentrale Aufgabe der zukünftigen Energieversorgung besteht in der Energiewandlung. Die Tatsache, dass sehr viel Energie verfügbar ist, diese aber häufig nicht genutzt wird bzw. werden kann, liegt häufig in der verfügbaren Energieform. Diese in ein nutzbares Format zu bringen ist die Aufgabe der Energiewandlung, welche sich über mehrere physikalische Schwerpunkte erstreckt. Ein gutes Beispiel hierfür liegt in der Windkraft. Jeder kennt die frei werdende Kraft der Herbststürme wenn er sich in diesen aufhält. Kaum jemand verbindet damit, dass er z.B. seinen Wasserkocher zu Hause damit betreiben kann. Warum ist das so? Die angebotene und frei verfügbare Windenergie ist nicht direkt nutzbar und muss für einen Einsatz zu Hause gleich mehrere Wandlungsprozesse durchlaufen. Windenergie kann mit Hilfe von Windkraftanlagen nutzbar gemacht werden. Hierbei wird in einem ersten Schritt die mechanische Windenergie mit Hilfe der Rotorblätter und einem damit mechanisch verbundenen Generator innerhalb der Windkraftanlage die Windenergie in elektrische Energie gewandelt (Bild 1). Diese so generierte elektrische Energie bzw. Ihre zeitabhängige Form (Leistung) ist abhängig vom Windangebot, der Generatorstruktur, … und muss auf einen "einheitlichen Standard" gebracht werden. Das geschieht mit Hilfe von Wechselrichtern welche die Energie in die Form bringen, dass Sie mit Hilfe der elektrischen Leitungen an quasi "jeden Ort" nahezu verlustfrei transportiert werden kann. Für den Transport muss die Energie wiederum mehrere Male gewandelt werden bis sie zum Schluss dem Wasserkocher zur Verfügung steht.

Ein wesentliches Thema in INEM sind diese Energiewandlungsprozesse. Ein Beispiel, die Windenergie, wird von der Windkraft bis zur Einspeisung in die öffentlichen Netze betrachtet. Hierfür werden Prototypen von Windkraftanlagen aufgebaut. Die praktischen Tätigkeiten werden in den Laboren der Hochschule Esslingen, in welchem INEM angesiedelt ist, durchgeführt. Natürlich werden die bestehenden Ressourcen optimal verwendet, weshalb die Windkraftanlage federführend im Labor elektrische Antriebe und Anlagen realisiert wurde.

Abgesehen von der reinen mechanischen Umsetzung findet parallel dazu auch eine wissenschaftliche Begleitung statt. Hierbei ist ein Austausch auf internationaler Ebene von entscheidender Bedeutung, was sich z.B. durch die aktive Mitgliedschaft in der Windforschungsvereinigung WindForS widerspiegelt.

INEM hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein ganzheitliches Angebot zu erstellen. Dies impliziert, dass nicht etwa am Anschlusspunkt der Wohnung die Aufgaben von INEM beendet sind, sondern vielmehr auch noch bis zur finalen Energiewandlung (z.B. der bereits aufgeführte Wasserkocher) der Energiewandlungsprozess begleitet wird. Eine Vielzahl dieser Prozesse sind heute Standard und werden daher als selbstverständlich täglich verwendet. Es gibt aber durchaus eine Reihe von Anwendungen, die auch bis heute Aufmerksamkeit erwecken. Ein Beispiel hierfür ist die kontaktlose Energieübertragung. Wenn Sie mit Ihrem Elektrofahrzeug in die Garage fahren, so muss der Akkumulator, bzw. auch Batterie genannt, wieder geladen werden. In diesem Vorgang werden elektrische Leitungen mit Hilfe eines Steckers mit dem Fahrzeug verbunden. Dieser Vorgang ist neu, ungewohnt und auch noch nicht akzeptiert. 

Bild 2: Kontaktlose Ladestation für eine Solartankstelle

Alternativ besteht die technische Möglichkeit, die Energie kontaktlos "über die Luft" induktiv zu übertragen. Dies wird am Beispiel eines Prototyps einer Ladeeinheit, welche mit einem Abstand von einigen Zentimeter die Energie überträgt (Bild 2), verdeutlicht. Dadurch ist es möglich, dass das Fahrzeug zukünftig wie gewohnt in die Garage fährt und automatisch geladen wird. In einem direkten Vergleich mit konventionellen Kraftfahrzeugen bedeutet dies, dass nie mehr zur Tankstelle gefahren werden muss – leider müssen die Stromkosten trotzdem noch getragen werden.

Bezüglich Energiewandlung wird für den Ladevorgang die Energie aus der "Steckdose" in eine ungefährliche magnetische Energie gewandelt, damit sie anschließend im Elektrofahrzeug für die Speicherung im Akkumulator wieder über die elektrische in chemische Energie gewandelt werden kann.

Diese zwei Beispiele zeigen den Bedarf an Energiewandlungsprozesse von der Energieerzeugung bis zur Energienutzung. Der auf uns zukommende energetische Umbruch verstärkt die Nachfrage nach diesbezüglichen Prozessen zunehmend. INEM begleitet neue Energiewandlungsprozesse und unterstützt dabei, die Zukunft schneller greifbar zu machen.