Grüne Energiegewinnung der Zukunft

Für „Athene Young Investigator“ Arne Scholtissek ist Wasserstoff eine Schlüsseltechnologie

28.04.2021 von

Dr.-Ing. Arne Scholtissek forscht an einer nachhaltigeren Energieversorgung. Der neue „Athene Young Investigator“ der TU Darmstadt will dazu beitragen, fossile Energieträger in naher Zukunft durch grün hergestellten Wasserstoff zu ersetzen. Dabei arbeitet der Ingenieur unter anderem an Simulationsmodellen, die den Verbrennungsprozess von Wasserstoff kontrollierbarer und sicherer machen sollen.

Dr.-Ing. Arne Scholtissek

In der Welt geht nichts ohne Energie. „Unser Wohlstand ist eng damit verknüpft“, sagt TU-Wissenschaftler Arne Scholtissek. „Mit unserem Energiebedarf machen wir jedoch die Umwelt kaputt“. Ein klarer Interessenskonflikt für den 33-Jährigen, der sich seit Studientagen daher für mehr Nachhaltigkeit einsetzt. Schon in seinem Bachelorstudiengang an der TU Bergakademie Freiberg wählte Scholtissek Energieverfahrenstechnik zu seiner Vertiefungsrichtung. Verbrennungsprozesse umweltschonender zu machen und eine nachhaltige Energieversorgung zu entwickeln, ist das Ziel des neuen „Athene Young Investigators“ (AYI), der an der TU Darmstadt promoviert hat und heute als „Akademischer Rat“ am Institut für reaktive Thermo-Fluid-Systeme forscht und lehrt.

Grüner Wasserstoff aus Sonne und Wind

Wasserstoff, so der Forscher, könnte sich als einer der Problemlöser der Zukunft erweisen. Bei der Energieerzeugung ist nicht der Verbrennungsprozess der Knackpunkt, „sondern entscheidend ist die Frage, welchen Stoff ich verbrenne“, sagt Arne Scholtissek. Die Verbrennung oder energetische Nutzung fossiler Energieträger erzeuge klimaschädigendes Kohlendioxid, weshalb sie durch nachhaltigere Brennstoffe ersetzt werden müssten. Etwa durch Wasserstoff, bei dessen Verbrennung kein CO2 entsteht, sondern nur Wasser.

Beim Wasserstoff unterscheidet die Wissenschaft zwischen grünem – erzeugt durch Elektrolyse mit Hilfe von Sonnen- oder Windkraft – oder auch grauem und blauem Wasserstoff. Grauer wird aus Methangas hergestellt, bei der Erzeugung von blauem wird Kohlendioxid abgeschieden und gespeichert, bekannt als „Carbon Capture and Storage“. „Der grüne Wasserstoff ist der gute, den wollen wir“, betont der AYI. Doch auch hier müssen erst Schwierigkeiten bewältigt werden. Denn Wasserstoff aus erneuerbaren Energien in großen Mengen herzustellen, ist sehr viel aufwendiger und teurer. „Preisgünstiger wird es erst bei höherer Nachfrage und Produktion“, so der TU-Wissenschaftler. Wasserstoff ist zudem extrem reaktiv und neigt bei der Verbrennung zur Ausbildung von Instabilitäten. Wasserstoff muss deshalb besser kontrollierbar und somit sicherer gemacht werden, bevor er beispielsweise für Gasturbinen, Autos oder Flugzeuge genutzt werden kann. Genau daran forscht Scholtissek.

Abläufe verstehen

Dr.-Ing. Arne Scholtissek betreibt Grundlagenforschung. Er will den Verbrennungsprozess bei Wasserstoff am Supercomputer der Universität effizient simulieren und so Modelle und Tools herstellen, mit denen Forscher und Ingenieure später arbeiten können. „Ich will ihnen Werkzeuge an die Hand geben, mit denen nachhaltig betriebene Gasturbinen entwickelt werden können“, erklärt er.

Ich will Wissenschaftlern und Ingenieuren Werkzeuge an die Hand geben, mit denen nachhaltig betriebene Gasturbinen entwickelt werden können.

Die „Athene Young Investigator“-Förderung der TU Darmstadt sieht Scholtissek als hilfreiche Unterstützung. „Dadurch kann ich eigenständig arbeiten und meine Forschungsthemen vorantreiben.“ Er kann künftig intensiver Promovierende betreuen und sein lokales und internationales Netzwerk weiter ausbauen. Treffen, Kooperationen und Forschungsaufenthalte sind dem 33-Jährigen wichtig. Während seines Studiums und seiner Promotionszeit hat er vielfältige Erfahrungen an Universitäten in Chile, in Frankreich oder auch in Stanford und Princeton in den USA sammeln können. „Da habe ich jedes Mal extrem viel Wissen und Inspiration mitgenommen.“

Mit seinem Doktorvater wechselte er 2018 von Freiberg nach Darmstadt. „Das war ein Upgrade für mich“, wie er es schmunzelnd beschreibt. Die TU sei für ihn das ideale Forschungsumfeld – mit vielen spannenden Großprojekten. So ist er nunmehr auch Mitglied des Verbund-Forschungsvorhabens „Clean Circles“, das die TU Darmstadt zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Hochschule Darmstadt betreibt. Auch hier geht es um nachhaltigere Verbrennung. In dem Projekt soll Eisen für einen innovativen, kohlenstofffreien Kreislauf zur Energiegewinnung erprobt werden. Sollte es gelingen, könnten in Zukunft Kohlekraftwerke umgerüstet werden, um so erneuerbaren CO2-freien Strom zu erzeugen.