TU Graz/ Forschung/ Fields of Expertise/ Wissenschaftstag TU Graz – Science for Future/

Themensessions

Session 1: Nachhaltiges Bauen - für eine klimaneutrale gebaute Umwelt

Zeit: 13 bis 14:30 Uhr
Ort: Hörsaal I, Tiefgeschoß
Inhalt: 4 Vorträge
Sprache: Deutsch
Host: Urs Hirschberg, Field of Expertise Sustainable Systems

Nachhaltiges Bauen - die Chance für unsere Zukunft

Alexander Passer, Arbeitsgruppe Nachhaltiges Bauen

Der Klimawandel stellt mit seinen weitreichenden, noch nie dagewesenen Auswirkungen die größte Bedrohung für unsere Zukunft dar. Der Bausektor und der Energieverbrauch in Gebäuden sind für 40% des Energieverbrauchs und 36% der CO2-Emissionen in Europa verantwortlich und damit die größten Player im negativen Sinne. Aber sie bergen auch enormes Verbesserungspotential. Alexander Passer stellt neueste methodische und technologische Entwicklungen sowie Umsetzungsbeispiele vor.

Tom Kaden

Holzbauten im urbanen Raum

Tom Kaden, Institut für Architekturtechnologie

Im Bausektor wird umgedacht: Die Lebenszykluskosten rücken in den Mittelpunkt und die eingesetzten Materialien wandeln sich. Im urbanen Raum steigt das Interesse an dem Baumaterial Holz enorm. Ziel ist es, den Holzbau – im positiven Sinne – alltäglich zu machen und ihm mit einem hohen Maß an baukultureller Qualität zu einem breiteren Einsatz zu verhelfen. Bei mehrgeschossigen Bauten wird vor allem auf eine hybride Bauweise gesetzt, die nicht nur kosten- und ressourcenschonend ist, sondern auch eine sehr hohe Raumqualität ermöglicht.

3D-Drucken mit Beton

Stefan Peters, Institut für Tragwerksentwurf

Nach über 150 Jahren Stahlbetonbauentwicklung bieten neue 3D-Drucktechniken mit mineralischen Werkstoffen nun die Chance auf einen wesentlich ressourcenschonenderen Materialeinsatz: Bauteile aus dem 3D-Beton-Drucker ermöglichen die Herstellung filigraner und materialsparsamer Stahlbetonelemente ohne dabei auf einen aufwendigen Schalungsbau angewiesen zu sein. So konnte das Institut für Tragwerksentwurf eine Stahlbetonleichtbaudecke planen und umsetzen, die trotz gleichbleibender Tragfähigkeit mit 35% weniger Beton auskommt als herkömmliche Ortbetongeschossdecken.

Michael Monsberger

Das Zentrum für Nachhaltiges Bauen der TU Graz

Michael Monsberger, Institut für Bauphysik, Gebäudetechnik und Hochbau

Eine klimaneutral bebaute Umwelt ist Schlüsselfaktor, um die Sustainable Development Goals – kurz SDGs – zu erreichen. Das Forschungszentrum Zentrum für nachhaltiges Bauen an der TU Graz bringt Wissenschafter*innen unterschiedlichster Fachgebiete zusammen, um gemeinsam mit externen Partner*innen zukunftsfähige Strategien und Lösungen zu entwickeln. Nachhaltiges Bauen bedeutet, ein Bauwerk mit minimalen negativen Umweltauswirkungen und niedrigen Lebenszykluskosten zu realisieren. Es erfordert, über Dekaden in die Zukunft zu denken und die Lebensqualität zukünftiger Generationen zu bedenken.

Session 2: Material World: New Materials for a Sustainable Future

Zeit: 13 bis 14:30 Uhr
Ort: Seminarräume 104 (Hauptraum), 98, 1036, alle 1. Stock
Inhalt: 3 Workshops
Sprache: Englisch
Host: Christof Sommitsch, Field of Expertise Advanced Materials Science

What are the Challenges in Materials Research?

Christoph Sommitsch, Institute of Materials Science, Joining and Forming, IMAT

Introduction to the Workshops

Energy Materials - Materials to produce, store and transport energy

Gregor Trimmel, Institute of Chemistry and Technology of Materials, ICTM

Transforming our energy system to be 100% renewable is one of the major challenges of our time. To achieve this goal, new materials for energy transformation, storage and transport are required. In this workshop, we will take a look at current research on materials used for solar cells, batteries, hydrogen storage and transport and discuss challenges in research on new efficient and sustainable energy materials.

  • 13:05‒13:20 Solar cell research at TU Graz (Gregor Trimmel, ICTM)
  • 13:20‒13:30 New trends in battery research (Ilie Hanzu, ICTM)
  • 13:30‒13:40 Materials for hydrogen technology (Andreas Drexler, IMAT)
  • 13:40‒14:10 Discussion
  • 14:10 Summary of the discussion

Sustainable bio-based materials

Rupert Kargl, Institute of Chemistry and Technology of Biobased Systems, BIOSYS

Research on bio-based materials is essential for the food, packaging, construction and medicine. A better understanding of their properties along with careful utilization of resource can contribute to sustainable development ‒ after all photosynthesis is the primary energy and material source for all life on earth. This workshop takes a look at interesting research conducted at TU Graz, followed by a discussion on future research possibilities.

  • 13:05–13:20 Biomaterial research at the Institute of Chemistry and Technology of Biobased Systems (Rupert Kargl, IBIOSYS)
  • 13:20‒13:40 Trends and sustainability in the paper and pulp sector (Ulrich Hirn, Institute of Bioproducts and Paper Technology, BPTI)
  • 13:40‒13:50 Q&A / Discussion
  • 13:50‒14:10 Trends in microbial polymers (Carina Frank, Franz Stelzer, ICTM)
  • 10 min Q&A / Discussion and brainstorming session on the sustainable use of biomass, climate and energy

 

Porous materials for a sustainable future

Paolo Falcaro, Institute of Physical and Theoretical Chemistry, PTC

Porous materials are at the core of a current lead project at TU Graz. Tailored porous materials are of interest in many fields of sustainable materials. This workshop asks how porous materials can contribute to a sustainable future and provides a platform to discuss new trends in porous material research for a circular economy along with related areas including catalysis, separation, energy production and storage.

  • 13:05‒13:20 The lead project “PorousMaterials@Work” (Paolo Falcaro, PTC)
  • 13:20‒13:40: How can porous materials contribute to a sustainable future? Discussion of new trends in porous material research for a circular economy and related areas including catalysis, separation, energy production and storage
  • 13:40‒14:10 Open discussion
  • 14:10 Summary of the discussion

Session 3: Nachhaltige Mobilität: Wasserstoff macht’s möglich

Zeit: 13 bis 14:30 Uhr
Ort: Aula, 1. Stock
Inhalt: 2 Vorträge und Diskussion
Sprache: Deutsch
Host: Helmut Eichlseder, Field of Expertise Mobility & Production

Der umweltfreundliche Brennstoff H2

Alexander Trattner, HyCentA Research GmbH

Der Wandel hin zu einer nachhaltigeren Mobilität ist von effizienten Energiewandlern und erneuerbarer Energie gekennzeichnet. Power-to-Gas-Verfahren und der Einsatz von Wasserstoff ermöglichen es, erneuerbare Energien ins Energiesystem zu integrieren und sorgen als großtechnischer und langfristiger Energiespeicher für eine sichere Versorgung. Wasserstoff hilft, die internationale Energieverteilung zu vereinfachen: Gut transportierbar ermöglicht er es, Regionen, in denen reichlich erneuerbare Energie vorhanden ist mit solchen zu verbinden, in denen Energieimporte benötigt werden. In der Mobilität ist Wasserstoff vor allem im Langstrecken- und Schwerverkehr interessant und eine sinnvolle Alternative zu rein batterieelektrischen Antriebssystemen. Wasserstoff ermöglicht mit der Trennung von Energiespeicher und Energiewandler hohe Energiedichten und damit eine große Reichweite. Er kann schadstoffarm in Verbrennungskraftmaschinen oder schadstofffrei in Brennstoffzellen eingesetzt werden.

 

 

Der Wasserstoffverbrennungsmotor in der On- und Offroad-Mobilität

Helmut Eichlseder, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik

Wasserstoff (H2) leistet als Energieträger einen wesentlichen Beitrag zu CO2-neutralen und -freien Antriebslösungen im Straßenverkehr und in Offroad -Anwendungen.

Ein technologieoffener Zugang ermöglicht es, für jeden Anwendungsfall den passenden Wasserstoff-Antriebsstrang zu identifizieren: Neben der häufig genannten Brennstoffzelle (Fuel Cell) sollte zum Beispiel auch der Wasserstoffverbrennungsmotor (H2-Internal Combustion Engine ICE) in die Überlegungen miteinbezogen werden. Bereits verfügbare Antriebsstrang-Technologien und bestehende Fahrzeugarchitekturen bilden eine gute Basis für die Entwicklung zukünftiger H2-ICE-Powertrains. Es können baugleiche H2-Tanksystemkomponenten wie Brennstoffzellen-Fahrzeuge verwendet werden.

Helmut Eichlseder legt in seinem Vortrag einen Schwerpunkt auf die Bewertung verschiedener Wasserstoffmotor-Konzepte, ihre Leistungspotenziale, Wirkungsgrade und Abgasemissionen in On- wie auch Offroad-Fahrzeugen.

 

Session 4: Wie vertragen sich Elektrizitätswirtschaft und Klimaneutralität?

Zeit: 13 bis 14:30 Uhr
Ort: Hörsaal VI (und Livestream in den Hörsaal XII), Erdgeschoß
Inhalt: 3 Vorträge und Diskussion
Sprache: Deutsch
Host: Uwe Schichler, Field of Expertise Sustainable Systems

Sonja Wogrin

Die Elektrizitätswirtschaft auf dem Weg zur Klimaneutralität

Sonja Wogrin, Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation

Die Europäische Union will spätestens bis 2050 klimaneutral sein –  Österreich will dieses Ziel bereits früher erreicht haben. Auf dem Weg zur Klimaneutralität gibt es viele Unbekannte, sicher ist aber, dass die Elektrizitätswirtschaft eine zentrale Rolle spielen wird. Sonja Wogrin analysiert die Herausforderungen für den Elektrizitätssektor, um eine saubere, effiziente, leistbare und sichere Energieversorgung  zu gewährleisten.

Mike Lagler

Die Prosumer und das Verteilernetz

Mike Alexander Lagler, Institut für Elektrische Anlagen und Netze

Der steigende Anteil dezentraler Energieerzeugungs- sowie Speicheranlagen und die Kopplung von elektrischen und thermischen Systemen verändern die Verteilnetze und Anlagen wie Einfamilienhäuser, Gewerbe und der Industrie. Vormals reine Energie- und Leistungskonsumenten werden nun zu „Prosumern“, welche marktabhängige und prosumerorientierte Tarife ermöglichen. Das Institut für Elektrische Anlagen und Netze der TU Graz untersucht seit Jahren den Einfluss von solchen optimierenden Prosumern auf Verteilnetze.

Uwe Schichler

Mittelspannungs-Gleichstromübertragung (MGÜ) unterstützt die Energiewende

Uwe Schichler, Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement

Wind- und Sonnenenergie sind wichtige Faktoren der Energiewende und werden zunehmend dezentral ins Energienetz eingespeist. Notwendig wird dadurch, das bestehende Stromnetz um- bzw. auszubauen. Neben der Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) im Übertragungsnetz zeigt sich auch die innovative Gleichstromübertragung im Mittelspannungsbereich (MGÜ) dank ihrer technisch-wirtschaftlichen Vorteile als sinnvolle Ergänzung und Alternative zu AC-Verteilnetzen.

 

Session 5: Federleichte Mobilität – Innovationen in Leichtbau und Fügetechnik

Zeit: 14:30 bis 16:00 Uhr
Ort: Aula, 1. Stock
Inhalt: Einleitung, Vortrag und Podiumsdiskussion
Sprache: Deutsch und Englisch
Host: Peter Fischer, Field of Expertise Advanced Materials Science zusammen mit dem Field of Expertise Mobility & Production

Peter Fischer

Einleitung

Peter Fischer, Institut für Fahrzeugtechnik

Dass der globale CO2-Ausstoß reduziert werden muss steht außer Frage - welcher der optimale Weg dorthin ist, darüber sind sich Expert*innen hingegen viel weniger einig. Lösungen gibt es viele - je nach eigenem Fachgebiet werden unterschiedliche Lösungen präferiert und die eigenen Lieblingstechnologien mit Argumenten untermauert. Eine Technologie, mit der die CO2-Emissionen im Betrieb von Fahrzeugen nachhaltig gesenkt werden können, sticht aber hervor: Der Leichtbau ist und bleibt eine Schlüsseltechnologie zur Einsparung von Energie und Steigerung von Reichweiten. Und das egal aus welcher Quelle die Energie stammt - regenerativ oder fossil.

 

Sergio Amancio

Advances on additive manufacturing and joining of lightweight hybrid materials in aviation

Sergio Amancio, Institut für Institut für Werkstoffkunde, Fügetechnik und Umformtechnik

In 2019, commercial flights produced 915 million tons of CO2 worldwide. To react to this critical situation, the European Commission recently set the goal to achieve climate neutrality by 2050, a target which is also binding for Austria. One way of accomplishing this would involve the development of greener (e.g. hybrid-electric aircrafts, fuel cells powering electric motors) and more sustainable, lighter aircraft. Therefore, the selection and development of lightweight materials and structures provide a viable medium-to-long-term solution for reducing emissions. This presentation will tackle an innovative and novel engineering approach – a combination of joining and additive manufacturing technologies - to produce lightweight and high-performance metal-composite hybrid structures. The focus will be placed on green materials that are well suited to repairing and recycling.

 

 

Podiumsdiskussion

Federleichter Flugzeugbau: Emissionsreduktion durch Leichtbau

Es diskutieren: Rene Adam (FACC), Sergio Amancio (TU Graz), Stefan Seidel (Pankl Racing Systems AG), Diemo Wojik (Siemens)

Moderation: Peter Fischer ( TU Graz)

Session 6: Mikroorganismen als Umweltschützer und Biomedical Engineering als Jubilar

Zeit: 14:30 bis 16:00 Uhr
Ort: HS VIII, 2. Stock
Inhalt: 3 Vorträge und Diskussion
Sprache: Deutsch und Englisch
Host: Gabriele Berg, Field of Expertise Human & Biotechnology

Gabriele Berg und Birgit Wassermann

Mit Mikrobiomforschung das Klima verbessern

Gabriele Berg und Birgit Wassermann, Institut für Umweltbiotechnologie

Die Mikrobiomforschung liefert wertvolle Erkenntnisse, um die Auswirkungen des Klimawandels auf unsere Umwelt besser verstehen und einordnen zu können. Das Umweltmikrobiom umfasst die Mikroben, Bakterien und anderen Kleinstlebewesen, die in Symbiose mit den Organismen unserer Welt leben, sie schützen und gesund halten, aber auch krankmachen können. Es spielt nicht nur eine essentielle Rolle für den Schutz unseres Planeten, sondern trägt, falls es ins Ungleichgewicht - eine Dysbiose - fällt, sogar zu einem weiteren Temperaturanstieg und damit verbunden zur Ausbreitung von Krankheitserregern bei. Wichtig ist deshalb, die Grundlagen der Umweltmikrobiome zu erforschen und biotechnologische Lösungen für ein Wissens-basiertes Mikrobiom-Management zu entwickeln.

Anja Kratzer und Vanja Subotić

Biotechnological products from CO2 and H2 using chemolithotrophs

Regina Kratzer, Institut für Biotechnologie und Bioprozesstechnik und Vanja Subotić, Institut für Wärmetechnik

Use of the greenhouse gas CO2 as a starting material for the production of chemicals and materials closes the carbon cycle. CO2, however, is a stable molecule and high energy is required to convert CO2 into more useful compounds. We, at the Institute of Biotechnology and Biochemical Engineering, apply CO2 directly as carbon source for specialized microorganisms. The efficient, non-phototrophic CO2 assimilation requires H2 as reducing agent. Biocatalytic CO2 reduction by H2 connects bioprocessing with topics around the future energy carrier H2. The interdisciplinary focus on H2 generation and utilization at Graz University of Technology facilitates new cooperation opportunities with the Institute of Thermal Engineering.

Gernot Müller-Putz

Die Biomedizinische Technik an der TU Graz feiert 50 Jahre!

Gernot Müller-Putz, Institut für Neurotechnologie

Vor 50 Jahren wurde erstmals die Elektromedizin als Wahlfachbündel in das Studium Elektrotechnik an der TU Graz eingeführt. 1973 gründete sich das Institut für Elektro- und Biomedizinische Technik – die lange und erfolgreiche Forschung in diesem Bereich nahm damit ihren Anfang. Zeit, einen Blick auf die Geschichte der biomedizinischen Forschung und Lehre an der TU Graz und auf das Forschungsfeld im Jahr 2021 zu werfen!

Session 7: Everything smart: Kraftwerke, Stromnetze, Städte und mehr

Zeit: 14:30 bis 16:00 Uhr
Ort: Hörsaal I
Inhalt: 5 Vorträge
Sprache: Deutsch
Host: Kay Römer, Field of Expertise Information, Communication & Computing

Johanna Pirker

Digitale Zwillinge für die Industrielle Energieversorgung

Johanna Pirker, Institute of Interactive Systems and Data Science

Industrielle Prozesse benötigen abwechselnd sehr hohe und sehr niedrige Energiemengen und stoßen dabei auf schwankende Verfügbarkeit. Abhilfe könnte ein Digital Energy Twin schaffen, der den Prozess widerspiegelt. Um komplexe Systeme zu analysieren und optimieren, kombinieren Forschende der TU Graz künstliche Intelligenz und physikalische Modellierung. Innovative Visualisierungsstrategien wie die Virtual Reality optimieren das Simulationserlebnis zusätzlich. TU Graz-Forscherin Johanna Pirker fasst erste Erkenntnisse in der Zusammenführung von Digital Twins mit Virtual Reality Applikationen zusammen und zeigt das Potential auf.

Konrad Diwold

Kommunikation im Smart Grid

Konrad Diwold, Institut für Technische Informatik

Zunehmend speisen dezentrale Erzeuger*innen Strom aus erneuerbaren Energiequellen in unser Stromnetz ein. Für die Umwelt stellt das eine höchst wünschenswerte Entwicklung dar. Für Netzplanung und Netzbetrieb aber zugleich auch eine große Herausforderung. Eine mögliche Lösung ist das intelligente Stromnetz oder Smart Grid, das Netzkomponenten wie Erzeuger*innen, Energiespeicher und Verbraucher*innen vernetzt, überwacht und aktiv steuert.

Zentrales Element eines Smart Grids ist die Kommunikationstechnologie. TU Graz-Forscher Konrad Diwold beleuchtet aktuelle Entwicklungen im Bereich drahtlose Kommunikationstechnologie, die den intelligenten und zuverlässigen Betrieb von Stromnetzen möglich machen könnten.

Thomas Schranz

Gebäude im Zentrum der Energiewende

Thomas Schranz, Institut für Softwaretechnologie

40% des Energiebedarfs und 36% der CO2-Emissionen gehen in Europa auf das Konto von Gebäuden und deren Bewohner*innen. An der TU Graz arbeitet man an Lösungsmöglichkeiten, um den Energieverbrauch in Gebäuden zu senken und bedient sich dabei dreier zukunftsweisender Schlüsselkonzepte: Bewohner*innen sowie Betreiber*innen sind zentrale, aktiv mitwirkende Akteure, die starken Einfluss auf die Nutzung von Energie in Gebäuden haben. Das Internet-of-Things (IoT) sorgt für bidirektionale Echtzeitkommunikation zwischen Gebäuden, Bewohner*innen und Betreiber*innen und ermöglicht so direktes Feedback. Die mittels IoT-Technologien gesammelten Echtzeitdaten können in modernen, auf künstlicher Intelligenz basierenden Modellierungs- und Simulationsmethoden genutzt werden, um den Energieverbrauch in Gebäuden zu überwachen und zu optimieren.

Georg Macher

Service-basierte Kraftwerksautomatisierung

Georg Macher, Institut für Technische Informatik

Der Betrieb von Kraftwerken hat sich in den vergangenen Jahren massiv verändert - gleichzeitig eröffnen datengetriebene High-Level-Modellierungen neue Möglichkeiten: Die zunehmende Automatisierung ermöglicht es den Betreiber*innen, die innerbetrieblichen technischen Kompetenzen zu verringern und an externe Dienstleistende auszulagern. Die durchgängige digitale Sicht auf die Kraftwerksprozesse lässt die bisherigen Grenzen zwischen Prozessautomatisierung und Management sowie Leit- und Automatisierungstechnik verschwinden. Gleichzeitig macht diese Entwicklung die Integration einer Operations- & Maintainance-Zentrale möglich, von der aus der Kraftwerksbetrieb, das Asset Management und die Wartung auf Basis qualitativ hochwertiger Daten betrieben werden kann.

Robert Ginthör

Data Science für Intelligente Energieversorgung

Robert Ginthör, Know-Center GmbH Research Center for Data-Driven Business & Big Data Analytics

Daten werden oft als die Währung der Zukunft angesehen. Neue Technologien wie das mobile Internet, das Internet-of-Things (IoT) oder Cloud-Services generieren Unmengen von ihnen und werden es in Zukunft noch wesentlich stärker tun. Rohe Daten alleine bringen aber noch keinen Mehrwert - erst ihre Analyse lässt neue Erkenntnisse entstehen und sie als Wettbewerbsvorteil nutzen. Auch im Bereich der smarten Energieversorgung, wo sie eingesetzt werden können, um die Energiebereitstellung und den Energieverbrauch zu optimieren.

Session 8: Wasserstoff und E-Fuels: Erzeugung, Nutzung und Anwendung

Zeit: 14:30 bis 16:00 Uhr
Ort: Hörsaal VI (und Livestream in den Hörsaal XII), Erdgeschoß
Inhalt: 2 Vorträge und Diskussion
Sprache: Deutsch
Host: Christoph Hochenauer, Field of Expertise Sustainable Systems zusammen mit dem Field of Expertise Mobility & Production

Christoph Hochenauer

Höchst effizient und der Grundbaustein für E-Fuels: Hochtemperaturelektrolysezellen

Christoph Hochenauer, Institut für Wärmetechnik

Hochtemperaturbrennstoffzellen können nicht nur Wasserstoff, sondern auch Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff höchst effizient in elektrische Energie umwandeln. Weil sie dabei ohne bewegte Komponenten und damit quasi ohne Verschleiß arbeiten, sind sie besonders für die Daueranwendung etwa in einem Kraftwerk prädestiniert.

Im umgekehrten Betrieb als Hochtemperaturelektrolyse-Anlagen können sie zudem CO2 und H2O wieder in Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Synthesegas umwandeln. Und dieses Synthesegas ist dann der Grundbaustein für alle E-Fuels.

Andreas Wimmer

Alternative Kraftstoffe für Großmotoren

Andreas Wimmer, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik

Gerade in Bereichen wie Schifffahrt, Schienenfahrzeuge und Bergbau stellen Großmotoren wegen ihrer hohen Leistung, Robustheit und Flexibilität nach wie vor die bevorzugte Antriebsquelle dar. Aber auch in der Energiegewinnung nehmen sie wegen ihres exzellenten dynamischen Verhaltens eine wichtige Rolle ein. So werden sie auch in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Netzstabilisierung leisten, die insbesondere durch einen Anstieg der variabel verfügbaren erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne gekennzeichnet ist. Die Klimaneutralität ist deshalb auch im Forschungsbereich Großmotoren ein zentrales Thema: E-Fuels, Wasserstoff sowie Wasserstoff-basierte Kraftstoffe (i.e. Methanol, Ammoniak oder Fischer-Tropfsch-Kraftstoffe) nehmen dabei eine Schlüsselrolle ein.