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Marcus Lehmann

Marcus Lehmann wurde am 19. August 1986 in München geboren und erhielt 2006 vom  Luitpold-Gymnasium in München die allgemeine Hochschulreife.

Seine Facharbeit schrieb Marcus im Leistungskurs Physik mit dem Titel „Entwicklung und Konstruktion eines Solarmodellautos vor dem Hintergrund der erneuerbaren Energien mit Fokus auf den Grundlagen der Photovoltaik“.

Seinen Zivildienst absolvierte er am Helmholzzentrum für Umwelt und Gesundheit, ehemalig GSF Neuherberg bei München, in der Abteilung „Simulation von umweltfreundlichen Systemen“ begonnen.  Im Anschluss studierte Marcus von 2007-2013 Maschinenwesen an der Technischen Universität München (TUM), mit Schwerpunkt in den Fachmodulen „Umweltverträgliche Energiesysteme“ und „Systematische Produktentwicklung“. Seine Semesterarbeit „Berechnung und Konstruktion eines Solarthermieversuchstandes“ hat er am Zentrum für Angewandte Energie Bayern durchgeführt. Von 2011 bis 2013 studierte Marcus zum Hauptstudium in Maschinenwesen den vom Elitenetzwerk Bayern angebotenen Studiengang „Technology Management“.

Seine Diplomarbeit "Development and Experimental Comparison of Wave Energy Converter Technologies" hat er an der University of California, Berkeley im Bereich der angewandten Fluid Dynamik verfasst.

 

Kurzbeschreibung des Promotionsvorhabens:

 

Eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts ist die Entwicklung von Technologien, die Lösungen bereitstellt, um den jetzigen und zukünftig exponentiell steigenden Energiebedarf der Erde decken zu können. Es wird erwartet, dass sich der Energiebedarf der Erde in Folge der Globalisierung in den nächsten 20 Jahren verdoppeln wird. Die steigende Nachfrage bei gleichzeitiger Verpflichtung, CO2-Emissionen zu reduzieren, begründet die Notwendigkeit für den Weiterausbau der regenerativen Energien. Die Weltmeere bieten darüber hinaus große, bisher kaum genutzte Ressourcen an regenerativen Energien an und auf diesem Gebiet liegt die Forschung noch weit zurück. Das in London ansässige Unternehmen Carbon Trust hat in einer Studie nachgewiesen, dass Meereswellen weltweit ein Energiepotential von jährlich 2.000 Terawattstunden (TWh) haben und damit 10% des globalen Energiebedarfs gedeckt werden könnte. Die renommierte Fachzeitschrift MIT Technology Review berichtete im August 2012: "Zahlreiche Prototypen für schwimmende Wellenkraftwerke werden derzeit vor den Küsten Europas, Asiens und Amerikas getestet. Aber auch auf dem Meeresboden ließe sich die Energie der Wellen für die Stromgewinnung nutzen – sogar bei stürmischer See. Professor Alam von der University of California in Berkeley schlägt vor, auf dem Meeresboden in bis zu 20 Meter Tiefe eine stabile Kunststofffolie zu installieren. Die Folie würde auf Hunderten senkrecht aufgestellten Federn liegen. Mit daran gekoppelten Hydraulik-Generatoren könnte eine Leistung von etwa 6,5 Kilowatt pro Quadratmeter erzielt werden. Nun gilt es, einen kleinen Prototyp mit möglichst langlebigen Dämpfern und stabilen, flexiblen Folien zu entwickeln. Parallel müssten die Auswirkungen auf die Tierwelt am Meeresboden und Störungen durch mögliche Sand- und Schlammablagerungen analysiert werden."

Vor Beginn der Promotion wurde im Rahmen der Diplomarbeit ein erster Prototyp entwickelt und experimentell untersucht.

Ziel der Promotion ist die Beantwortung der folgenden Fragestellungen:

1. Überprüfung der numerischen 2- und 3-D-Modelle mit experimentellen Daten.

2. Messung der Leistung des Prototypen unter realistischen, energetischen Bedingungen des Meeres (d. h. unter dem Einfluss von hohen Amplituden nichtlinearer Wellen und Brandungen), wo zur Verfügung stehende theoretische und numerische Techniken eine begrenzte Gültigkeit haben.

3. Identifizierung von kritischen Komponenten bei ungünstigen Umgebungsbedingungen auf See, wie z.B. Materialermüdung im Materialprüfstand des Berkeley Composite Labors.

4. Experimentelle Untersuchung der Auswirkungen der stark nichtlinearen Wellen bei Sturm auf die Leistung und Ausfallsicherheit des Systems.

5. Untersuchung der Leistungsfähigkeit der Wellenenergieabsorption unter weiteren (und damit auch komplexeren) Modellen wie frequenzabhängige Dämpfung.

6. Überprüfung des Einflusses von Sedimentablagerungen auf die Leistung des Systems

7. Entwicklung, Konstruktion und Test eines Pilotkraftwerkes

 

Das Forschungsvorhaben kann in drei Phasen gegliedert werden:

I. Prototypenentwicklung und numerische Simulation

II: Wellentankexperimente und 1:1 Modellentwicklung

III: Konstruktion und Test des Pilotkraftwerks

 

Betreut wird die Promotion von Prof. Dr.-Ing. Norbert Hoffmann, Technische Universität Hamburg-Harburg.