Promotion Dominik Schlüter

Am 25.09.2024 verteidigte Herr Dipl.-Ing. Dominik Schlüter erfolgreich seine wissenschaftliche Arbeit im Rahmen des Promotionsverfahrens mit dem Thema „Dünne Plattenelemente aus Carbonbeton mit integrierten Stromspeichermodulen – Entwicklungsprozess und Potentialanalyse“. Neben dem Vorsitzenden der Promotionskommission, Prof. Dr. Robert Jockwer, (TU Dresden) waren als Gutachter Herr Prof. Dr. Manfred Curbach (TU Dresden) und Prof. Dr. John Grunewald (TU Dresden) anwesend.

Abstract:

Aufgrund der Umstellung unserer Energieversorgung auf erneuerbare, dezentrale Energiequellen übernehmen Gebäude zunehmend Funktionen der Energieerzeugung, Energiespeicherung und des Energiemanagements. Um den Umbau der Energieversorgungslandschaft ökonomisch, ökologisch und sozial vorteilhaft zu gestalten, sind nachhaltige Energiespeicherkonzepte auf Gebäudeebene notwendig.

Die Umsetzung von Gebäuden in Fertigteilbauweise kann wirtschaftliche und ökologische Vorteile im Vergleich zur konventionellen In-situ-Fertigung auf der Baustelle bieten. Basie-rend auf diesem Ansatz wurde im Rahmen dieser Arbeit der Frage nachgegangen, ob und in welchem Geltungsbereich eine Integration der elektrischen Energiespeicherung in Fertigbauelementen technisch umsetzbar sowie ökologisch und ökonomisch sinnvoll ist. Ein wichtiges Teilziel war dabei i) der Entwurf eines geeigneten Bauteildesigns, mit einem begründeten Konstruktionskonzept, einer geeigneten Material- und Speicherauswahl sowie einer potenziellen Produktionskette. Dieser Designvorschlag wurde ii) anhand wesentlicher Kennwerte bezüglich bautechnischer, herstellungstechnischer und ökologischer Eigenschaften (experimentell) untersucht und diskutiert. Abschließend wurden iii) Optimierungspotentiale abgeleitet und untersucht, sowie eine geeignete Herstellungstechnologie und Gebäudekonzept erarbeitet.

Superkondensatoren stellen leistungsfähige Energiespeicher dar, welche – im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkumulatoren – eine hohe Langzeitstabilität und Leistungsdichte sowie einen breiten Betriebstemperaturbereich (von -40 bis +80 °C) aufweisen. Sie können aus nachhaltigen, kreislauffähigen und regional verfügbaren Materialien aufgebaut werden. Der Nachteil der geringen Energiedichte muss durch einen erhöhten Materialeinsatz kompensiert werden. Das Speichermaterial wurde durch eine Kassettenkonstruktion in statisch wenig relevanten Bereichen und austauschbar im Bauteil untergebracht. Carbonbeton bietet aufgrund der flexiblen und korrosionsresistenten Bewehrung sowie der fließfähigen und zumeist hochfesten Betonmatrix die herstellungs- und materialtechnischen Voraussetzungen für eine Integration.

Bauteilartige Versuche validierten die Umsetzbarkeit der entwickelten funktionsintegrierten Fassadenplatte im Hinblick auf Herstellbarkeit, Montierbarkeit und Tragfähigkeit des Gesamtsystems. Der Vergleich mit herkömmlichen Li-Ionen-Batterien mittels Lebenszyklusanalyse zeigte eine massive Reduzierung des Treibhauspotentials, welche insbesondere auf die nachhaltige Herstellung von Superkondensatoren zurückzuführen ist und wesentlich vom Anwendungsszenario und der damit einhergehenden Materialauswahl abhängt. Der hier vorgestellte Konstruktions- und Herstellungsansatz kann somit gleichermaßen für den Bau- und den Energiesektor Lösungen bieten.

Wir gratulieren Dominik Schlüter herzlich zum abgeschlossenen Promotionsverfahren und wünschen ihm alles erdenklich Gute und viel Erfolg für seinen weiteren Weg.