Dr.-Ing. Stefan Hoerner, Preisträger des “Prix européen 2021” Dissertationspreis der Deutsch-Französischen Hochschule

18.01.2021 -  

Stefan Hoerner ist Forschungsgruppenleiter am Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Mit einem Hintergrund in Maschinenbau und Elektrotechnik promovierte er 2020 in Energie- und Verfahrenstechnik unter gemeinsamer deutsch-französischer Betreuung. In seiner interdisziplinären Arbeit beschäftigt er sich mit neuen Methoden für eine nachhaltige Nutzung der Wasserkraft.

Seine Promotion erfolgte in einem Cotutelle-Verfahren der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Universität Grenoble-Alpes und wurde von Prof. Dr.-Ing. Dominique Thévenin und Prof. Thierry Maître betreut. Das Vorhaben wurde durch ein Stipendium der Rosa-Luxemburg Stiftung Berlin und durch die Deutsch-Französische Universität Saarbrücken unterstützt.

Die Verleihung des Preises findet am 28. Januar 2021 in einer Online Veranstaltung statt.

 

Kurzbeschreibung der Dissertation und ihrer gesellschaftlichen Relevanz:

Eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung rückt Meeresenergie in den Blickpunkt der Forschung, denn die überfällige Abschaltung thermischer Kraftwerke führt zu erheblichen Herausforderungen. Der volatile Charakter erneuerbarer Energiequellen, wie Sonne und Wind, erfordert große Speicher und Regelenergie, um Erzeugung und Verbrauch zueinander anzupassen.

Wasserkraft kann hier unterstützen, da sie kontinuierlich verfügbar und schnell regelbar ist. Leider sind konventionelle Wasserkraftanlagen keine wirklich nachhaltige Technologie. In meiner Dissertation habe ich deshalb hydrokinetische Turbinen untersucht, die ähnlich einer Windkraftanlage ohne Dämme arbeiten.

Der ökologische Eingriff dieser Anlagen ist gering. Der in der Dissertation untersuchte Anlagentyp zeigt eine im Vergleich hohe Flächennutzungseffizienz. Dies ist bei der Installation von Anlagenparks notwendig, da die Ökosysteme der Küsten und Flüsse, die potentiellen Standorte, bereits stark durch Bebauung und menschliche Nutzung beansprucht werden.

In der Dissertation habe ich den Einsatz von bio-inspirierten flexiblen Turbinenschaufeln untersucht, denn diese Turbinen leiden unter starken Vibrationen, die durch die komplizierte Strömung im Rotor entstehen. Dies kann zu Materialversagen führen und steht einer industriellen Nutzung der Technologie entgegen. Je niedriger die Drehzahl desto stärker werden die Belastungen. Gleichzeitig sinkt aber das Schädigungsrisiko von Fischen und Meeressäugern durch die Rotoren. Durch die Entwicklung von neuen numerischen und experimentellen Verfahren war es möglich die Interaktionen der Strömung mit den Schaufeln detailliert zu untersuchen. Ich konnte zeigen, dass flexible Schaufeln sich, ähnlich einer Schwanzflosse, passiv der Strömung anpassen und sie dabei gleichzeitig kontrollieren.

In Konsequenz konnte die Strukturbelastung entscheidend gesenkt und die Effizienz der Turbine verbessert werden. Flexible Schaufeln können deshalb zu einer nachhaltigeren Nutzung der Wasserkraft und insbesondere von Gezeitenenergie bei hoher Flächeneffizienz beitragen.

Hydrokinetische Turbinen werden, neben anderen Aspekten einer ökologisch verträglichen Wasserkraft, wie zum Beispiel der Ethohydraulik, also der Interaktion von Fischen mit Strömungen, weiterhin ein Fokus meiner Forschung bleiben.  Ein Vorhaben zur weiteren Untersuchung der beschriebenen Turbinen startete in diesem Monat mit einer Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Wir werden in den nächsten 3 Jahren mit zwei Doktorand:innen aus der Strömungsmechanik und der Elektrotechnik neue Möglichkeiten zur Verbesserung von Lebensdauer und Effizienz dieser Turbinen untersuchen und in dem Projekt mit meinen Forschungspartnern aus Grenoble zusammenarbeiten.

 

Quelle:

Stefan Hoerner, Characterization of the fluid-structure interaction on a vertical axis turbine with deformable blades, (2020), Thesis, doi: 10.25673/33025, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik & Université Grenoble-Alpes, Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels

Letzte Änderung: 25.01.2021 - Ansprechpartner: Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Manuela Dullin-Viehweg