Kompetenzfeld
Energie-Infrastrukturen
Durch den Wandel der saarländischen Stahlindustrie zu grünem Stahl und der damit notwendigen Nutzung von Wasserstoff steht die Energieinfrastruktur vor Herausforderungen. Wir entwickeln sensorbasierte Überwachung zur Analyse von Systemen und Komponenten der Infrastruktur sowie digitale Modelle zur Echtzeit-Datenintegration, um den Energietransport von morgen sicher und zuverlässig zu gestalten.
Sicher. Zuverlässig. Zukunftsfähig.
Forschung für zuverlässige und sichere Energie-Infrastrukturen
Dieses Kompetenzfeld beschäftigt sich mit der vorausschauenden Überwachung und Instandhaltung von Bestandsleitungen und neuer Wasserstoff-Infrastruktur. Untersucht werden sowohl Systeme als auch einzelne Komponenten, z. B. die Auswirkung eines steigenden Wasserstoffanteils im Gasleitungsnetz. Dabei werden sensorbasierte Überwachungskonzepte und digitale Lebensdauermodelle entwickelt, um die Wasserstoffversprödung von Stahlwerkstoffen und Druckbelastbarkeit von Rohrleitungen zu analysieren und somit eine sichere und zuverlässige Energieversorgung zu gewährleisten.
Ziel ist es, Methoden für optimierte Monitoring-Sensorsysteme zu entwickeln, die in Echtzeit Daten liefern, welche anschließend in Datenökosysteme für die dynamische Systemmodellierung integriert werden. Auf dieser Basis lassen sich Alterungsprozesse und Lebenszyklen kritischer Energieinfrastrukturen abbilden. Praktisch erfolgt die Entwicklung in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern und anhand realer Aufgabenstellungen aus der saarländischen Industrie.
Unser Beitrag zur Energiewende
Optimierte Sensorsysteme entwickeln
Energie-Infrastruktur absichern
Energie-Infrastruktur überwachen
Echtzeitdaten in Datenökosysteme integrieren
Dynamische Systemmodelle erstellen
Alterungs- und Lebenszyklusmodelle betrachten
Wasserstofftauglichkeit sicherstellen
Wer an der Zukunft der Energie-Infrastruktur arbeitet
In Kompetenzfeld 2 forscht der Lehrstuhl für Leichtbausysteme der Universität des Saarlandes. Dieser beschäftigt sich mit den Feldern Konzept-, Form-, Werkstoff- und Fertigungs-Leichtbau über die gesamte Wertschöpfungskette. Von der ersten Konzeption über Labormuster bis hin zu prototypischen Anwendungen werden darin neue Modell für Energie-Infrastrukturen erforscht.
Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Herrmann
(UdS, IZFP)
Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Herrmann leitet den Lehrstuhl für Leichtbausysteme an der Universität des Saarlandes (UdS). Nach seinem Studium der Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart promovierte er am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Institut für Bauweisen und Konstruktionsforschung und forschte im Rahmen eines Daimler-Stipendiums am Massachusetts Institute of Technology (MIT) zu „Axiomatic Design Theory“. Anschließend war er über 16 Jahre in leitenden Funktionen bei der Daimler AG und der MAHLE BEHR GmbH tätig. Heute ist er neben seiner Professur Mitglied der Institutsleitung des Fraunhofer-Instituts für zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP). In seiner Forschung beschäftigt sich Prof. Herrmann mit den Wechselwirkungen von Wasserstoff, Brennstoffzellen, Windkraft und Photovoltaik innerhalb der Energieinfrastruktur der Zukunft.
Dr.-Ing. Michael Schwarz
(UdS)
Dr.-Ing. Michael Schwarz arbeitet seit sechs Jahren als Postdoc am Lehrstuhl für Leichtbausysteme an der Universität des Saarlandes (UdS). Nach seinem Studium der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Universität des Saarlandes -mit Bachelor- und Masterabschluss im Bereich der Klebtechnologie am Lehrstuhl für Adhäsion und Interphasen- promovierte er am Lehrstuhl für Leichtbausysteme in dem Thema zerstörungsfreie Charakterisierung von Grenzflächen an Mulitmaterialverbunden. In seiner Forschung beschäftigt sich Dr. Schwarz mit der Grenzflächencharakterisierung und der Wechselwirkung von Wasserstoff mit verschiedenen Werkstoffen.
Forschung beginnt
mit einer guten Frage.
Warum ist die Überwachung von Energie-Infrastrukturen wichtig für die Energiewende?
Eine zuverlässige und sichere Energieversorgung ist die Grundlage jeder erfolgreichen Energiewende. Wenn neue Technologien wie Wasserstoff in bestehende Systeme integriert werden, müssen Leitungen, Anlagen und Komponenten kontinuierlich überwacht werden. Sensorik und digitale Modelle machen sichtbar, wie sich Materialien verhalten, wie Bauteile altern und wo Risiken entstehen können. So lassen sich Ausfälle vermeiden, Anlagen effizienter betreiben und neue Energieträger sicher in die Infrastruktur einbinden.
Was sind Datenökosysteme?
Datenökosysteme ermöglichen den sicheren Austausch und die effiziente Nutzung von Daten zwischen Unternehmen und Organisationen. Sie bilden ein Netzwerk, das Zusammenarbeit, Transparenz und den gemeinsamen Mehrwert von Informationen unterstützt.
Welche Rolle spielt Wasserstoff in den untersuchten Systemen?
Wasserstoff ist ein zentraler Energieträger für die Energiewende und wird zunehmend in bestehende Gasnetze (Industrieprozesse) und Energiesysteme integriert. Im Kompetenzfeld Energieinfrastrukturen wird untersucht, wie Leitungen, Anlagen und Komponenten mit höheren Wasserstoffanteilen umgehen. Ziel ist es, die Systeme sicher, zuverlässig und langlebig zu gestalten. Für diesen Zweck werden Sensoriken, digitalen Lebensdauermodellen und Überwachungskonzepten von uns entwickelt. So kann Wasserstoff effektiv und risikofrei in die Energieversorgung eingebunden werden.
Wie funktionieren sensorbasierten Überwachungssysteme?
Sensorbasierte Überwachungssysteme erfassen kontinuierlich Daten, beispielsweise Druck, Temperatur oder Materialbelastung aus Energieanlagen und -infrastrukturen. Diese Informationen werden in Echtzeit ausgewertet, um den Zustand von Leitungen, Anlagen und Komponenten zu beurteilen. So lassen sich Abnutzung, Alterungsprozesse oder potenzielle Störungen frühzeitig erkennen, bevor sie zu Ausfällen führen. Die Daten fließen in digitale Modelle ein, die eine vorausschauende Wartung und sichere Steuerung der Energieinfrastruktur ermöglichen.
Was sind digitale Lebensdauermodelle und wozu dienen sie?
Digitale Lebensdauermodelle sind computergestützte Werkzeuge, die den Alterungsprozess und die Abnutzung von Energieanlagen und Infrastrukturkomponenten simulieren. Sie nutzen Daten aus Sensoren und anderen Überwachungssystemen, um vorherzusagen, wie lange Bauteile zuverlässig funktionieren. So lassen sich Wartungsmaßnahmen planen, Risiken minimieren und die Lebensdauer kritischer Infrastrukturen effizient verlängern.
Wie werden die gewonnenen Daten genutzt, um die Energieinfrastruktur zu sichern?
Erfasste Daten aus den Überwachungssystemen werden in digitale Modelle und Datenökosysteme integriert. Dort dienen sie zur Zustands-, Anlagen und Komponentenüberwachung. Mit ihrer Hilfe können Alterungsprozesse bewertet und Risikos früher erkannt werden. Auf dieser Grundlage können Wartungsmaßnahmen gezielt geplant, Ausfälle vermieden und die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer erhöht werden.
Wie hilft das Kompetenzfeld Unternehmen bei der Transformation ihrer Energieversorgung?
Das Kompetenzfeld unterstützt Unternehmen, indem es praxisnahe Methoden und Technologien für sichere, zuverlässige und zukunftsfähige Energieinfrastrukturen entwickelt. Dazu gehören sensorbasierte Überwachungssysteme, digitale Lebensdauermodelle und Konzepte für die Integration von Wasserstoff. Unternehmen profitieren so von fundierten Analysen, Handlungsempfehlungen und prototypischen Lösungen, die sie direkt bei der Umstellung auf nachhaltige Energieversorgungssysteme einsetzen können.
Wie kann ich EnFoSaar unterstützen?
Als Privatperson können Sie sich für unsere Umfragen registrieren. Bis 2030 werden wir Sie etwa 3–4-mal im Jahr kontaktieren, um ihnen oder Informationen zu Terminen, Workshops und Präsentationen zukommen zu lassen. Selbstverständlich ist die Teilnahme freiwillig, und Sie können sich jederzeit wieder abmelden.
Der Funke, der neue Ideen entzündet.
Lassen Sie uns gemeinsam die Zukunft gestalten!
Wir freuen uns auf Anregungen und Fragen.