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04.03.2014, 12:30 Uhr

Klasse für Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften, 93. Sitzung

Prof. Dr. Marc Oliver Bettzüge, Köln: "Zukunft der Energieversorgung - Perspektive der Wirtschaftswissenschaften"; Prof. Dr. Lorenz Singheiser, Jülich: „Neue Materialien für Energietechnische Anlagen“; Prof. Dr. André Niemann, Duisburg-Essen: "Pumpspeicherkonzepte in den Anlagen des Steinkohlebergbaus im Ruhrgebiet"; Prof. Dr. Reinhard Harte, Wuppertal: "Mehr als 1000m hohe Aufwindkraftwerke in der Wüste? - Möglichkeiten und Grenzen"; Prof. Dr. Robert Pitz-Paal, Köln: "Projekt DESERTEC-Technisch sinnvoll und bezahlbar?"; Prof. Dr. Reinhard Harte, Wuppertal: "Mehr als 1000m hohe Aufwindkraftwerke in der Wüste? - Möglichkeiten und Grenzen"

Prof. Dr. Marc Oliver Bettzüge, Köln
Professor Dr. Marc Oliver Bettzüge ist seit 2007 ordentlicher Professor für Volkswirtschaftslehre, insbesondere Energiewirtschaft an der Universität zu Köln sowie gleichzeitig geschäftsführender Direktor und Vorsitzender der Geschäftsleitung des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln (EWI). Er ist Inhaber des Lehrstuhls für Energiewirtschaft - Staatswissenschaftliches Seminar - der Universität zu Köln. Die Professur wurde von 2007 bis 2012 als Stiftungsprofessur vom Stifterverband der Deutschen Wissenschaft refinanziert. Seit 1. März 2012 wird die Professur von der Universität zu Köln getragen.
Prof. Bettzüge ist unter anderem Mitglied in der Enquete-Kommission "Wachstum, Wohl¬stand, Lebensqualität" des Deutschen Bundestages und als Mitglied in der EASAC Working Group, einem Zusammenschluss der Nationalen Akademien der Mitgliedstaaten der Europäischen Union, repräsentiert Prof. Bettzüge das EWI auf internationaler Ebene.
Nach dem Studium der Mathematik und Volkswirtschaftslehre an den Universitäten von Bonn, Cambridge und Berkeley promovierte Prof. Bettzüge im Fach Volkswirtschaftslehre mit einer Arbeit über "Financial Innovation from a General Equilibrium Perspective". Nach seiner Promotion arbeitete er sowohl als Wissenschaftler an den Universitäten von Bonn und Zürich als auch als Managementberater bei international renommierten Beratungsunternehmen. Vor seiner Berufung an die Universität zu Köln war Prof. Bettzüge Partner und Geschäftsführer der Strategieberatung "The Boston Consulting Group" (BCG). Er konzentrierte sich dort auf die Schwerpunkte Konzernstrategie und Energiewirtschaft.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Zukunft der Energieversorgung - Perspektive der Wirtschaftswissenschaften

Energie bezeichnet die in einem System gespeicherte Arbeit. Das Ersetzen und Ergänzen von menschlicher Arbeit durch Energie, die aus der Umwandlung fossiler, nuklearer und erneuerbarer Energien gewonnen wird, hat einen maßgeblichen Anteil an dem enormen Wohlstandsgewinn, den die Menschheit seit der industriellen Revolution verzeichnen konnte. Der Vortrag beantwortet die Frage nach der Zukunft der Energieversorgung vor dem Hintergrund dieses fundamentalen Zusammenhangs, und zwar aus einer globalen, einer europäischen und einer deutschen Perspektive. Zunächst werden die fundamentalen Entwicklungslinien skizziert, wobei insbesondere auch die möglichen Einflüsse eines begrenzten Umweltraums – differenziert nach der Ressourcen- und Senkenseite – diskutiert werden. Dabei wird zwischen normativ gewünschten und plausibel erwartbaren Szenarien unterschieden. Besonderes Augenmerk wird dann den Ambitionen und den Möglichkeiten politischer Akteure gewidmet, und zwischen einer Moralität der Intention und einer Moralität der (durch den globalen Wirtschaftsprozess vermittelten) Wirkung unterschieden. Hier spielt die Frage der Mehrebenenproblematik und der unvollständigen supranationalen Koordination naturgemäß eine hervorgehobene Rolle. Abschließend werden ausgewählte und aktuelle Facetten der sogenannten deutschen „Energiewende“ beleuchtet und in den vorangestellten Kontext eingeordnet.

Prof. Dr. Lorenz Singheiser, Jülich
Professor Dr. Lorenz Singheiser studierte von 1970 bis 1975 an der Universität Erlangen Materialwissenschaften mit dem Abschluss als Diplomingenieur. Von 1978 bis 1980 war er Assistenzprofessor am Institut für Materialwissenschaften der Universität Erlangen/Nürnberg. 1980 promovierte er mit der Arbeit „Preferential removal of Co from Co-Pd Alloys in HCI/H2-gas mixtures“. Von 1980 bis 1985 forschte er am BBC Research Laboratory in Heidelberg. 1986 bis 1993 war er Leiter der Gruppe „High Temperature Corrosion & Protective coatings“ am ABB Research Centre Heidelberg-Mannheim. 1991 habilitierte er mit der Arbeit „Protective Coatings for High Temperature Alloys“ an der Universität Erlangen/Nürnberg. 1993 bis 1997 war er Abteilungsleiter „Material Research and Surface Technology“ am ABB Research Centre Heidelberg. Seit 1997 ist er Direktor am Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-2) am Forschungszentrum Jülich und Professor an der RWTH, Institut für Energie- und Klimaforschung.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Neue Materialien für Energietechnische Anlagen

Werkstoffe spielen eine wichtige Rolle, Wirkungsgrade bestehender energietechnischer Anlagen, beispielsweise von Gasturbinen für Flugzeuge und stationäre Stromerzeugung oder von Dampfkraftwerken deutlich zu erhöhen und damit einen wichtigen Beitrag zur Reduktion von Treibhausgasen zu leisten. Hierbei spielt nicht nur die Festigkeit bei hohen Temperaturen eine wichtige Rolle, sondern auch hohe Beständigkeit gegen korrosive Gase und Ablagerungen; aber zunehmend auch die Reduktion der Wärmebelastung mittels keramischer Wärmedämmschichten durch immer höhere Prozesstemperaturen.
Die Herausforderungen an neue Materialien und Beschichtungssysteme für zukünftige energietechnische Anlagen liegen neben den hohen Temperaturen vor allem  auch bei neuen Prozessatmosphären wie CO2- reichen Verbrennungsgasen zur Abtrennung von CO2 oder in wasserstoffreichen Verbrennungsgasen als Folge  der stofflicher Umwandlung von fossilen und nachwachsenden Rohstoffen über neue Vergasungsprozesse.
Eine besondere Herausforderung an Werkstoffe stellt die durch die Energiewende zu erwartende und erforderliche hohe Lastflexibilität energietechnischer Anlagen dar, die nicht nur in einem breiteren Temperaturfenster betrieben werden, sondern deutlich häufiger an- und abgefahren werden.
Häufiges An- und Abfahren derartiger Anlagen führt zu thermischer und thermomechanischer Ermüdung von wesentlichen Komponenten und zu erheblich verkürzter Lebensdauer im Vergleich mit weitgehend stationärer Betriebsweise, was die Stromkosten zusätzlich belastet.
Weiterhin sind erhebliche Materialbeanspruchungen durch Stillstandskorrosion ohne begleitende Konservierungsmaßnahmen zu erwarten, da die heute z.B. in Dampfkraftwerken eingesetzten ferritisch-martensitischen Stähle mit weniger als 12 Gewichtsprozent Chrom zwar in heißem Wasserdampf langzeitig beständig sind, jedoch keineswegs langzeitig in wässrigen Lösungen.
Diese neuartigen Beanspruchungsszenarien erfordern neue Werkstoffsysteme und auch neue Auslegungskonzepte für thermisch, mechanisch und korrosiv hochbeanspruchte sicherheitstechnisch relevante Komponenten in energietechnischen Anlagen.

Prof. Dr. André Niemann, Duisburg-Essen

Professor Dr.-Ing. André Niemann lehrt an der Universität Duisburg-Essen. Er hat das Studium des Bauingenieurs an der Universität Hannover 1996 als Diplomingenieur abgeschlossen. Bis 2000 hat er verschiedene Studien und Gutachten im Bereich Gebietshydrologie, Hydraulik, Gewässerökologie und Gewässerschutz am Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft der Universität-Gesamthochschule Essen bearbeitet. 2000 wurde er an der Universität-Gesamthochschule Essen zum Dr.-Ing. promoviert. Von 2000 bis 2010 war er Projektleiter, Fachbereichsleiter und Geschäftsbereichsleiter sowie Produktprokurist bei Dahlem Beratende Ingenieure, Essen. Im Jahr 2010 wurde er auf die W3-Professur Wasserbau und Wasserwirtschaft an der Universität Duisburg-Essen an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften berufen.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Pumpspeicherkonzepte in den Anlagen des Steinkohlebergbaus im Ruhrgebiet

Der politisch gewollte Ausbau der Kapazitäten regenerativer Energien und deren verstärkte Integration in die Energieversorgung Deutschlands ist aktuell eine vorrangige Aufgabe der Energiewirtschaft. Pumpspeicherwerke können durch das Speichern von Überkapazitäten einen Teil zur Lösung beitragen. Topographisch begründet existieren in Deutschland nur noch wenige Standorte mit dem theoretischen Potenzial zur Pumpspeichereinrichtung. Eine Alternative bietet die Nutzung der Infrastruktur des Steinkohlebergbaus im Ruhrgebiet als Basis für die Entwicklung von untertägigen Pumpspeicherwerken (UPSW).
Derzeit wird eine weitergehende Untersuchung zur Machbarkeit von UPSW in den Steinkohlebergwerken des Ruhrreviers im Rahmen des Ziel2 progres.nrw Förderrahmens durch das Land NRW gefördert. Ziel des Verbundvorhabens ist die Beurteilung der technischen Machbarkeit sowie weiterer maßgeblicher umweltrelevanter, wirtschaftlicher sowie rechtlicher und sozialwissenschaftlicher Einflussfaktoren. Die Ausarbeitung erfolgt durch eine interdisziplinäre Projektgruppe (5 Organisationen, 11 Partner) der Ruhrgebietsuniversitäten aus Duisburg-Essen und Bochum, des Bergbaubetreibers RAG AG, des Bergbauspezialisten DMT sowie des Rhein-Ruhr-Institut für Sozialforschung und Politikberatung e.V.
Aktuell werden Konfigurationen für drei unterschiedliche Varianten von UPSW erarbeitet. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Verortung der Maschinentechnik und den Grad an Nutzung vorhandener Infrastruktur. Vorläufig wird von möglichen Leistungen zwischen ca. 200 bis 300 MW ausgegangen. Zudem zeigen Abschätzungen zur Wirtschaftlichkeit, dass grundsätzlich die Kosten derartiger Anlagen ähnlich derer konventioneller Pumpspeicherwerke sind. Die Ergebnisse einer Bevölkerungsbefragung weisen auf eine erhebliche Akzeptanz für derartige Anlagen hin.
Mehr Informationen zum Projekt finden sich auf der Homepage des Verbundvorhabens unter www.upsw.de

Prof. Dr. Robert Pitz-Paal, Köln
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Robert Pitz-Paal leitet seit Juni 2011 als einer von zwei Co-Direktoren das Institut für Solarforschung im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Seine Arbeitsschwerpunkte sind die technische Analyse und Optimierung von konzentrierenden Solarsystemen zur Strom- und Brennstofferzeugung. Insbesondere reizen ihn in diesem Umfeld gekoppelte Wärmeübertragungsprobleme in der Strahlung, Kon¬vektion, Wärmeleitung und chemische Reaktionen eine Rolle spielen.
Pitz-Paal studierte von 1983 bis 1988 Physik an der Ludwig-Maximilians-Univer¬sität München. Seine Promotion zur konzentrierenden Solartechnik schloss er 1993 im Fachbereich Ma¬schinenbau an der Ruhr-Universität ab. Im gleichen Jahr wechselte er von dort an das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln, wo er in den Folgejahren verschiedene Positionen in der Hauptabteilung Energietechnik durchlief. Im Jahr 2002 übernahm Pitz-Paal die Leitung der Abteilung Solarforschung im Institut für Techni¬sche Thermodynamik, Stuttgart und war von 2009-2010 auch stellvertretender Direktor des Instituts.
Seit 2003 lehrt Pitz-Paal als Universitätsprofessor für Solartechnik an der RWTH Aachen. Im Sommer¬semester 2008 war er zudem Gastprofessor des Instituts für Energietechnik der ETH Zürich. Er hat mehr als 70 Veröffentlichungen in referierten Fachjournalen publiziert. Für seine wissenschaftlichen Veröffentlichungen zeichnete ihn die American Society of Mechanical Engi-neers ASME mehrfach aus. In 2006 und 2011 wurde seine Abteilung aufgrund ihrer Arbeiten vom DLR Vorstand als Centre of Excellence gewür¬digt.
Pitz-Paal ist stellvertretender Vorsitzender des Exekutivkomitees des Internationalen Netzwerks „Solar Power and Chemical Energy Systems (SolarPACES)“, Vorsitzender der Arbeitsgruppe CSP (=Concentrating Solar Power) des European Academies of Science Advisory Council. Als Experte für CSP-Technologie Mitglied in ver¬schiedenen deutschen und internationalen Fachausschüssen und Editorial Boards von Fachzeitschriften und wird für Gutachten zu energiepolitischen Fragestellungen zu Rate gezogen.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Projekt DESERTEC-Technisch sinnvoll und bezahlbar?

Die Möglichkeit erneuerbare Energien dort zu nutzen, wo sie am besten verfügbar sind und moderne Netztechnologien zur weiträumigen und verlustarmen Stromübertragung in die Verbrauchzentren zu verwenden erscheint bestechend. Dieser Ansatz  wurde bislang  in Bezug auf die Wasserkraftnutzung in einigen Regionen der Welt (Südamerika, China) auch schon erfolgreich realisiert. Auch Off-shore  Winderzeugung basiert auf diesem Gedanken. Insbesondere bei der Nutzung der Solarenergie in Wüstenregionen Nordafrikas könnten die Stromgestehungskosten aufgrund der viel besseren Ressourcensituation im Vergleich zur heimischen Erzeugung fast halbiert und die Versorgungssicherheit insgesamt erhöht werden. Auch die wirtschaftliche Entwicklung in Nordafrika ließe sich auf dieser Basis stimulieren. Doch leider ist die Einführung nicht so einfach. Unterschiedliche Investitionsrandbedingungen, die Frage nach langfristiger Investitionssicherheit, die Akzeptanzfrage und das komplexe Zusammenspiel von zahlreichen Akteuren mit unterschiedlichen Interessen und kulturellem Hintergrund lassen keine einfache Lösung erkennen. Der Vortrag zeigt auf mit welchen Schritten man beginnen könnte um sich der Vision einer sicheren und auf nachhaltigen Quellen basierenden bezahlbaren Energieversorgung zu nähern.

Prof. Dr. Reinhard Harte, Wuppertal

Professor Dr.-Ing. Reinhard Harte, geboren am 08. Juni 1952 in Dortmund. 1970 – 1975 Studium des Bauingenieurwesens an der Ruhr-Universität Bochum. 1975 Diplom. 1975 - 1982 Wissenschaftlicher  Mitarbeiter am Lehrstuhl Professor Wilfried B. Krätzig an der Ruhr-Universität Bochum. 1985 bis 1997 Geschäftsführender Gesellschafter der Krätzig & Partner Ingenieurgesellschaft für Bautechnik mbH in Bochum. Herausragende Projekte: Wiederaufbau der Berliner Kongresshalle; Neubau des Naturzugkühlturms des STEAG-Kraftwerks Herne IV; Neubau des tiefkalten Äthylentanks der ICI Wilhelmshaven; Entwurf der Reingaseinleitung in Hochlage für die großen Naturzugkühltürme Boxberg, Lippendorf und Niederaußem. 1995 Ernennung zum Prüfingenieur für Baustatik durch das Ministerium für Bauen und Wohnen NW. 1996 staatliche Anerkennung als Sachverständiger für die Prüfung des Brandschutzes und für die Prüfung der Standsicherheit durch die Ingenieurkammer-Bau Nordrhein-Westfalen.
Seit 1997 Universitätsprofessor C4 für Statik und Dynamik der Tragwerke an der Bergischen Universität Wuppertal (Nachfolge Karl-Hans Laermann). Derzeit Vorsitz des VDI-Richtlinienausschusses VDI 6201 – Softwaregestützte Tragwerksplanung –, Vorsitz in IASS Working Group 3 – Cooling and Solar Updraft Towers –, Mitglied der Vorstände des VDI Fachbeirats Bautechnik, der Ingenieurakademie West und des Verbandes Freier Berufe NRW, gewähltes Mitglied der Vertreterversammlung der Ingenieurkammer-Bau Nordrhein-Westfalen.
Hauptarbeitsgebiete: Tragverhalten von Schalen (Behälter, Tanks, Kühltürme); Dynamische Beanspruchungen aus Erdbeben, aus menschen- oder maschineninduzierten Schwingungen und aus Wind (Windenergieanlagen); Boden-Bauwerks-Interaktion großflächiger Gründungen im Kraftwerksbau. Nichtlineares Materialverhalten von Verbundwerkstoffen (Stahlbeton, Faserverstärkte Kunststoffe); Thermisches Materialverhalten von Verbundwerkstoffen (Kryogene Temperaturen, Brandbeanspruchung).

Aus dem Inhalt des Vortrages
Mehr als 1000m hohe Aufwindkraftwerke in der Wüste? – Möglichkeiten und Grenzen

Es ist anzustreben, die weltweite Energieversorgung langfristig mit umweltschonenden und regenerativen Technologien zu sichern. Hierfür bietet die solare Aufwindtechnologie – Solar Chimney Power Technology – eine interessante Option, weniger geeignet für Mitteleuropa, sondern eher für die ariden Zonen der Erde. Dabei wird Luft in einem Glaskollektor erwärmt, treibt Turbo-Generatoren an und strömt schließlich über einen hohen Kamin in die Atmosphäre. Im Grunde handelt es sich somit um ein Windkraftwerk, angetrieben von einer solar erzeugten und thermodynamisch unterstützten Luftströmung. Die Hauptbestandteile der benötigten Baustoffe - Beton und Glas - sind in allen Wüsten der Erde verfübgar, die Technik ist robust und weitgehend wartungsfrei, die Lebensdauer groß, für den Betrieb wird kein Wasser benötigt – insgesamt also eine nachhaltige und auf Dauer wirtschaftliche Form der Energieerzeugung. Die Außenbereiche der Kollektoren bieten zudem die klimatischen Voraussetzungen für eine landwirtschaftliche Nutzung sowie für die Entsalzung von Brackwasser, ein direkter Nutzen für die Bewohner in den betreffenden Wüstenregionen.
Allerdings stellen die erforderlichen Dimensionen die entwickelnden Ingenieure vor große Herausforderungen. Aufwindkraftwerke lassen sich nach derzeitigem Kenntnisstand erst ab Turmhöhen von 750 m Höhe und Kollektordurchmessern von 5 km wirtschaftlich betreiben. Die Konkurrenzfähigkeit zu den fossilen Energieträgern wird sich erst dann einstellen, wenn sie unmittelbar mit den Folgekosten für die resultierenden Umweltveränderungen belastet würden. Der Betrieb von Aufwindkraftwerken wäre dagegen ressourcenfrei und somit absolut nachhaltig.
Der Vortrag soll die Möglichkeiten und Grenzen der Technologie vorstellen und über Lösungsansätze zur Konstruktion und Errichtung solcher Großbauwerke berichten.