Energie-Preis

Der Beirat des TU Darmstadt Energy Center e.V. vergibt jährlich den Energie-Preis zu dem multidisziplinären Thema Energie.

Die Arbeiten werden hinsichtlich ihrer Relevanz, Originalität, Kreativität und ihres Nutzenpotenzials bewertet. Ebenso fließen äußere Form, inhaltliche Nachvollziehbarkeit auch für fachfremde Leser sowie Vollständigkeit in Bezug auf die Zielsetzung der Arbeit in die Bewertung durch den Vorstand des Beirates des TU Darmstadt Energy Center e.V. ein.

Vorschlagsberechtigt sind alle Professorinnen und Professoren der Technischen Universität Darmstadt. Angenommen werden Arbeiten aus dem Zeitraum der letzten zwei Jahre, die nicht für einen früheren Energiepreis des Beirats vorgeschlagen wurden.

Die feierliche Preisverleihung findet im Frühjahr im Rahmen der Darmstädter Energiekonferenz statt.

Im Jahr 2021 ist der Darmstädter Energiepreis mit jeweils 800 Euro für die drei besten Dissertationen und mit jeweils 400 Euro für die besten Mastererbeiten dotiert.

Energiepreis 2021

Preisverleihung

Die Preisverleihung des Darmstädter Energiepreises 2021 fand am 23. März als virtuelle Veranstaltung statt. Prämiert wurden die besten Masterarbeiten und Dissertationen aus der Energieforschung der TU Darmstadt.

Preisträger*innen

Beste Dissertation

Andreas Taubel: Designing Multicaloric Materials with Martensitic Phase Transitions for Future Cooling Applications
Betreuer: Prof. Dr. Oliver Gutfleisch (Fachbereich Material- und Geowissenschaften)

Die Nachfrage an leistungsstarken Kühlgeräten steigt – speziell in Ländern mit sich rasant entwickelnder Wirtschaft in warmen Regionen der Erde. Neuartige kalorische Kühlanwendungen sind eine Alternative, die nicht auf umweltschädliche Kältemittel angewiesen ist und im Vergleich zu herkömmlichen Gaskompressionsgeräten eine bessere Energieeffizienz bietet. Andreas Taubels Dissertation konzentriert sich auf die Entwicklung neuer und bekannter magnetokalorischer Materialsysteme, um universelle Trends herauszuarbeiten, die eine Verbesserung vielversprechender Materialien für den zyklischen Einsatz unter Anlegen von Magnetfeld und uniaxialem Druck vorantreiben, um diese innovative Technologie wettbewerbsfähig gegenüber bisher verwendeten Kühlgeräten zu machen.

Katharina Warncke: Vorhersage des Primärzerfalls von Airblastzerstäuberdüsen unter Anwendung der eingebetteten Direkten Numerischen Simulation
Betreuer: Prof. Dr. Andreas Dreizler (Fachbereich Maschinenbau)

Die Reduktion von Luftschadstoffen zum Erreichen der Klimaschutzziele ist eine der Kernherausforderungen der Luftfahrtindustrie. Hierin spielt die Optimierung der Verbrennung eine zentrale Rolle, da die benötigten hohen Energiedichten flüssiger Kraftstoffe mittelfristig nicht durch Batterien zu ersetzen sind. Begrenzender Faktor im Auslegungsprozess ist dabei die eingeschränkte Vorhersagbarkeit der Kraftstoffzerstäubung, deren Details mit bisherigen Methoden nicht zugänglich sind. Katharina Warnckes Dissertation ermöglicht erstmals eine detaillierte, aber dennoch wirtschaftliche Berechnung der Kraftstoffinjektion mittels des neuartigen Berechnungsansatzes der eingebetteten Direkten Numerischen Simulation. Die Methodik wird systematisch untersucht, validiert und schließlich für die Geometrie eines in Flugtriebwerken eingesetzten Airblast-Injektors umgesetzt. Erstmals gehen hieraus Einblicke in die Zerstäubung sowie Spraydaten technisch realer Bedingungen hervor.

Johannes Oltmanns: Analyse und Verbesserung eines bestehenden Energiesystems an einem Universitätscampus
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Peter Stephan (Fachbereich Maschinenbau)

Zur Begrenzung der weltweiten CO2-Emissionen muss die lokale Ebene des Quartiers einen entscheidenden Beitrag liefern. Diese Arbeit zeigt am Beispiel des Campus Lichtwiese, wie das Energiesystem auf Quartiersebene dekarbonisiert kann. Grundlage bildet ein dynamisches Simulationsmodell des Energiesystems der TU Darmstadt, das Erzeugungsanlagen, thermische Netze und Gebäude abbildet. Forschungsschwerpunkte sind die Optimierung des bestehenden Energiesystems, die Absenkung von Fernwärmenetztemperaturen sowie die Integration von Rechenzentrumsabwärme. Johannes Oltmanns Dissertation zeigt, dass das System für den aktuellen Bedarf gut ausgelegt ist, gleichzeitig aber großes Potential zur Verringerung der Netztemperaturen besteht. Dies ist entscheidend, um die Energieversorgung auf erneuerbare Quellen umzustellen.

Beste Masterarbeit

Ariane Auernhammer: Erweiterung eines Transmissionsspektrometers und Auswertung von Messungen in laminaren Gegenstromflammen

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Andreas Dreizler (Fachbereich Maschinenbau)

Die Bestimmung der in Ethanolflammen entstehenden Zwischenprodukte, sogenannte Spezies, ist wichtig, da diese beispielsweise die Flammenstabilität und Schadstoffemission beeinflussen. Mit spektroskopischen Verfahren kann die Konzentration der relevanten Spezies ortsaufgelöst untersucht werden. Das Raman-Rayleigh-Spektrometer des Fachgebiets Reaktive Strömungen und Messtechnik (RSM) wurde hierzu um einen Ramankanal mit engem Spektralbereich erweitert. Es konnten jedoch keine Zwischenspezies im spektral voll aufgelösten Ramanspektrum identifiziert werden. Eine Reduktion der spektralen Auflösung durch literatur- und experimentgestützte Binningregionen wird vorgeschlagen. Diese sollen das Signal-Rausch-Verhältnis verbessern und Rückschlüsse auf die Spezieskonzentration erlauben. Da die molekülspezifischen Ramanspektren temperaturabhängig sind, wurde mittels Spezieskonzentrationsberechnung und Hochtemperaturramanspektren ein synthetisches Ramanspektrum einer Ethanolflamme erzeugt. Darauf optimierte Binningregionen dienen als Werkzeug zur Zwischenspeziesquantifizierung in Ethanolflammen.

Benedikt Beckmann: Magnetocaloric, microstructural and mechanical properties of Ni-Co-Mn-Ti Heusler alloys

Betreuer: Prof. Dr. Oliver Gutfleisch (Fachbereich Material- und Geowissenschaften)

Die magnetische Kühlung ist eine umweltfreundlichere und energieeffizientere Alternative zur konventionellen Kompressionskühlung. Magnetokalorische Materialien ändern ihre Temperatur unter Einfluss eines Magnetfelds und eignen sich für die Magnetkühlung. Insbesondere auf Nickel und Mangan basierende Legierungen sind hierfür interessant. In Benedikt Backmanns Abschlussarbeit wird eine systematische Analyse der magnetokalorischen, mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften der Heusler-Legierung Ni50-xCoxMn50-yTiy durchgeführt, die besonders geeignet für den multikalorischen Kühlkreislauf mit Druckveränderung als zusätzlichem Stimulus ist. Die mikrostrukturellen Veränderungen der Proben durch verschiedene Wärmebehandlungen werden zu Optimierungszwecken detailliert analysiert. Die adiabatische Temperaturänderung für Ni50-xCoxMn50-yTiy wird erstmalig direkt gemessen.

Anna Melina Merkel: Formoptimierung einer Permanentmagnet-Synchronmaschine mittels Isogeometrischer Analyse

Betreuer: Prof. Dr. Sebastian Schöps (Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik)

In Anna Melina Merkels Arbeit wird die Formoptimierung elektrischer Maschinen unter der Benutzung der Isogeometrischen Analyse betrachtet. Isogeometrische Analyse ist für diese Aufgabe besonders gut geeignet, da sie die einfache Modifizierung von Geometrien erlaubt, ohne dass eine neue Gittergenerierung nötig ist. Eine 6-Pol Permanentmagnet-Synchronmaschine wird mithilfe eines isogeometrischen Multipatch Ansatzes simuliert. Die Rotation der Maschine wird realisiert, indem Rotor und Stator getrennt modelliert und anschließend an der gemeinsamen Schnittstelle unter Benutzung harmonischer Basisfunktionen gekoppelt werden. Formoptimierung wird auf das Modell angewendet, um Oberschwingungen in der elektromotorischen Kraft als Zielfunktion zu minimieren. Hierbei wird eine Verringerung der Oberschwingungen von 75 % erreicht.

Energie-Preise 2020

Beste Dissertation

Dr.-Ing. Niklas Panten

Dr.-Ing. Niklas Panten: „Deep Reinforcement Learning zur Betriebsoptimierung hybrider industrieller Energienetze“

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele

Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen

Fachbereich Maschinenbau

Sonderpreis

Dr.-Ing. Moritz Gießel: „Elektrothermisches Verhalten von Hochspannungs-Metalloxid-Ableitern mit reduzierten Steuersystemen in Wechselspannungsnetzen”

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Volker Hinrichsen

Fachgebiet Hochspannungstechnik

Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik

Dr.-Ing. Moritz Gießel

Dr.-Ing. Yvonne Späck-Leigsnering: “Electrothermal Modeling, Simulation and Optimization of Surge Arresters”

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Herbert De Gersem

Fachgebiet Theorie Elektromagnetischer Felder

Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik

Dr.-Ing. Yvonne Späck-Leigsnering

Beste Abschlussarbeit

Peter Warsow, M.Sc.: „Entwicklung einer Regelstrategie für den intelligenten Betrieb der Wärme- und Kälteversorgung am Campus Lichtwiese “

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Peter Stephan

Fachgebiet für Technische Thermodynamik

Fachbereich Maschinenbau

Sonderpreise des House of Energy

Carolin Prössl

Carolin Prössl, M.Sc.: „Stabilization of Fe-N-C catalysts for the Application in Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEM-FC)“

Betreuerin:

Jun.-Prof. Dr. Dipl.-Ing. Ulrike Kramm

Fachgebiet Katalysatoren und Elektrokatalysatoren

Fachbereich Material- und Geowissenschaften