etit-Tradition: Forschung am Puls der Zeit

Im rundum renovierten Uhrenturm-Hörsaal der TU Darmstadt steht Prof. Dr. rer. nat. Florian Steinke bei seiner Antrittsvorlesung an jenem Ort, wo vor 145 Jahren die wissenschaftliche Elektrotechnik ihren Anfang nahm. Der Elektrotechnik-Pionier und weltweit erste Professor in dieser Disziplin, Prof. Erasmus Kittler hielt hier seine ersten Vorlesungen ab. Zum Ende des 19. Jahrhunderts war die größte Herausforderung die Ausbildung von Ingenieuren zur dringend benötigten Elektrifizierung des Landes.

Im 21. Jahrhundert hingegen ist die nachhaltige und klimafreundliche Energieversorgung eines der wichtigsten aktuellen Themen. Der Fachbereich etit hat die Erforschung von regenerativen Energien bereits früh aufgenommen: Im Jahr 1996 wurde an der TU Darmstadt der bundesweit erste Lehrstuhl für regenerative Energien eingerichtet. Im Mittelpunkt der Forschung von Professor Steinke am neuen Fachgebiet Energieinformationsnetze und -systeme steht die wissenschaftlich anspruchsvolle Fragestellung der Umsetzung einer ganzheitlichen Energiewende.

Hundert Prozent erneuerbare Energien

Ist ein kompletter Umstieg auf erneuerbare Energien überhaupt machbar? Eine Frage die Florian Steinke eindeutig beantworten kann: „Ja, auf jeden Fall. Physikalisch und technisch sind hundert Prozent möglich – und wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass es auch ökonomisch realisierbar ist.“

Steinke führte entsprechende Studien vor seinem Ruf nach Darmstadt bei Siemens durch, wo er Regelsysteme für hocherneuerbare Inselnetze entwickelte und ökonomisch optimale, multimodale Energiesysteme erforschte. Dabei ist er, wie er selber sagt, kein waschechter Elektrotechniker. Zunächst studierte er in Tübingen und Seattle Physik und beschäftigte sich in seiner Doktorarbeit und frühen Berufsphase mit maschinellem Lernen und der Regelung von Hörgeräten bis hin zum Bergbau.

Energiewende erfordert neues Energiemanagement

Ein großer Umbruch im Management von Energiesystemen ist insbesondere der Wechsel von zentralisierter zu dezentraler Stromproduktion. Wo früher große Kraftwerke Strom für die Verbraucher lieferten, finden sich heute auf den Dächern von Einfamilienhäusern und Kuhställen Solarstromanlagen, die Strom in die Energienetze einspeisen können. Dies hat auch eine große Auswirkung auf das Management der Energieproduktion: in Zukunft wird es deutlich mehr, dafür kleinere Kraftwerke geben, die darüber hinaus noch stärker miteinander vernetzt sein müssen.

Drei Aspekte werden laut Florian Steinke bei der Realisierung der Energiewende deutlich: Es braucht erstens ein durchdachtes Design der Energieversorgung. Was ist das bestmögliche makroökonomische Energiesystem und welche Lösungen eignen sich auch mikroökonomisch, z.B. für Unternehmen und Verbraucher? Zweitens muss der Betrieb ganzheitlich optimiert und so die Gesamterzeugungskosten und die CO2-Intensität minimiert und die Stabilität maximiert werden. Drittens wird für die Energiewende ein intelligentes Automatisierungssystem benötigt, das eine effiziente Steuerung im Energiesystem erst ermöglicht.

Netzausbau oder mehr Speicherkapazität?

Aber was, wenn keine Sonne scheint und kein Wind weht? Ist die Lösung ein enormer Netzausbau mit Freileitungen von den Küsten bis zu den Alpen, oder eher neue Batterietechnologien um die Speicherkapazität zu erhöhen? Hier gab Professor Steinke einen Einblick in einen bisher noch zu wenig beachteten Ansatz: Power-to-heat, also der Ausbau von Wärmespeichertechnologien könne eine wirtschaftliche und technisch realisierbare Schlüsseltechnologie für das Gelingen der Energiewende sein.

Drei Doktoranden konnte Professor Steinke schon für die kommende Forschungsarbeit am Fachgebiet Energieinformationsnetze und -systeme gewinnen. Wir wünschen ihm und seinem Team viel Erfolg am Fachbereich etit und der TU Darmstadt.