Quartierspeicher im Fokus: TH Köln untersucht gemeinschaftliche Stromversorgung im Wohngebiet

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Köln, 28. April 2026. Vorhaben der TH Köln liefert Grundlagen für gemeinschaftliche Stromversorgung Strom dort nutzen, wo er erzeugt wird: Im Rahmen eines Forschungsprojekts untersuchte ein interdisziplinäres Team unter der Leitung der TH Köln, wie Photovoltaikanlagen und ein zentraler Quartierspeicher in einem Neubaugebiet zusammenwirken können, um die Energiewende vor Ort voranzutreiben. Das Ergebnis: Der technische Betrieb des Speichers ist möglich, jedoch beeinträchtigen neue Gesetze die Wirtschaftlichkeit.

„Neben einzelnen Heimspeichern gewinnt die zentrale Energiespeicherung zunehmend an Bedeutung. Zum einen steigt dadurch der Anteil der selbst genutzten, lokal erzeugten Energie, zum anderen kann die insgesamt benötigte Speicherkapazität reduziert werden. Im Projekt haben wir die Grundlagen erarbeitet, wie ein gemeinschaftlich genutzter Quartierspeicher mit möglichst geringem technischem und administrativem Aufwand errichtet und betrieben werden kann“, erläutert Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt vom Institut für Elektrische Energietechnik der TH Köln.

Modell stand ein geplantes Wohngebiet im nordrhein-westfälischen Bergneustadt: auf den Dächern von 36 zu errichtenden Häusern sollen Photovoltaik-Anlagen einen wesentlichen Teil der Energieversorgung abdecken. Der erzeugte Strom kann vorrangig direkt verbraucht werden, um beispielsweise Wärmepumpen zu betreiben oder Elektroautos zu laden. Überschüssige Energie wird zunächst in einen Batteriespeicher geleitet, um sie bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Darüber hinausgehende Strommengen werden in das öffentliche Netz eingespeist.

Technische und wirtschaftliche Potenziale

Die Untersuchung erfolgte anhand simulierter Analysen zu Energieerzeugung und -verbrauch in einem vergleichbaren Wohngebiet. Dabei wurden verschiedene Optionen zum Betrieb des Speichers hinsichtlich ihrer technischen Realisierbarkeit, wirtschaftlichen Effizienz und rechtlichen Rahmenbedingungen bewertet. „Gemeinschaftlich genutzte Anlagen weisen gegenüber Heimspeichern eine höhere Auslastung auf, wodurch sich deutliche Vorteile bezüglich Ressourcennutzung und Effizienz ergeben. Mithilfe eines integrierten Energiemanagements können steuerbare Verbraucher wie Ladestationen und Wärmepumpen zeitlich verschoben werden, um das Netz zu entlasten und Gebühren einzusparen“, erklärt Waffenschmidt. Zudem bieten alternative Betriebsstrategien zusätzliche wirtschaftliche Potenziale. „Dazu zählen etwa Lastspitzenkappung, also die gezielte Reduzierung hoher Verbräuche, um Netzentgelte zu senken, oder die Bereitstellung von Primärregelleistung, um die Frequenz zu stabilisieren“, so der Projektleiter.

Neben der technischen Analyse widmete sich das Vorhaben der Klärung der rechtlichen Rahmenbedingungen, die für den breiten Einsatz von Quartierspeichern erforderlich wären. So erarbeitete das Projetteam Vorschläge, wie bestehende regulatorische Vorgaben zu Messkonzepten, Abrechnungsverfahren und Netzentgelten vereinfacht werden können.

Rechtliche Hürden

Während der Projektlaufzeit wurden jedoch neue gesetzliche Vorgaben erlassen, wodurch sich zusätzliche rechtliche Hürden ergaben, wie der wissenschaftliche Mitarbeiter Jonas Quernheim ausführt. „Insbesondere die ursprünglich geplante Einstufung eines Quartierspeichers als sogenannte Kundenanlage wäre für das Projekt wirtschaftlich günstig gewesen. Durch neue gesetzliche Regelungen wird eine solche Konstellation jedoch nicht mehr als Kundenanlage, sondern als reguliertes Energieversorgungsnetz eingestuft, wodurch Abgaben und Entgelte in voller Höhe anfallen. Heimspeicher sind von dieser Regelung ausgenommen, da sie in der Regel im jeweiligen Gebäude installiert und nicht quartiersweit vernetzt sind. Sie stellen daher oft die wirtschaftlich attraktivere Alternative dar.“

Grundlagen für gemeinschaftliche Stromspeicher

Trotz der regulatorischen Hürden ist es gelungen, wesentliche Grundlagen für eine lokale Energieversorgung zu definieren. „Mit unseren Erkenntnissen haben wir Konzepte für zukünftige Vorhaben vorgelegt, die auf technischer Ebene funktionieren. Jetzt ist die Politik gefragt, um praktikable rechtliche Rahmenbedingungen zu schaffen.

Die Energiewende wird nur gelingen, wenn die Menschen den regenerativ erzeugten Strom vor Ort einfacher speichern und nutzen können“, ist Waffenschmidt überzeugt. Die Projektergebnisse wurden als Handbuch aufbereitet, das technische, rechtliche und organisatorische Handlungsmöglichkeiten für künftige Quartierspeicherprojekte enthält.

Über das Projekt

Das Projekt „Quartierspeicher für eine Klimaschutzsiedlung“ wurde von Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt vom Institut für Elektrische Energietechnik der TH Köln geleitet. Unterstützt wurde er vom wissenschaftlichen Mitarbeiter Jonas Quernheim. Projektpartner waren der Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. und die Kanzlei Gaßner, Groth, Siederer & Coll. Partnerschaft von Rechtsanwälten mbB, Rechtsanwalt Dr. Markus Behnisch. Als assoziierte Partner agierten die Eikamp GbR als Projektentwickler und Erschließungsträger sowie die Stadtwerke Solingen GmbH, die das Strom- und Wärmekonzept des Quartiers in der Praxis umsetzen wollen. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt förderte das Vorhaben über die zweijährige Laufzeit mit rund 120.000 Euro.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/quartierspeicher-vorhaben-der-th-koeln-liefert-grundlagen-fuer-gemeinschaftliche-stromversorgung_135662.php

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Projekt „WärmeEngel“ startet im Oberbergischen Kreis

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Köln, 11. März 2026. Überschüssige Wärme sinnvoll nutzen und das Klima schützen: das ist das Prinzip des „WärmeEngels“. Ziel des Projekts ist es, die Abwärme aus den mit Deponie- und Biogas betriebenen Blockheizkraftwerken am Entsorgungszentrum Leppe in Lindlar nutzbar zu machen und mit Hilfe eines innovativen Speichersystems zu transportieren. Dieses soll zur Beheizung des Berufskollegs Dieringhausen in Gummersbach eingesetzt werden, mit dem Ziel, die CO2-Emissionen öffentlicher Gebäude zu reduzieren.

WärmeEngel funktioniert nach dem Prinzip von Taschenwärmern: Wärme wird in mobilen Latentwärmespeichern aufgenommen, per LKW transportiert und vor Ort in die Heizsysteme eingespeist. Im Rahmen des Demonstrationsprojekts soll das Berufskolleg Dieringhausen dann größtenteils mit grüner Wärme versorgt werden. Mit einem jährlichen Wärmebedarf von 910.000 kWh gehört es zu den größten öffentlichen Wärmeverbrauchern im Oberbergischen Kreis. Das Berufskolleg liegt rund 16 Kilometer vom Entsorgungszentrum Leppe entfernt.

„Jetzt, da die Förderung steht, können wir den WärmeEngel offiziell starten. Unser Ziel ist klar: wir wollen zeigen, wie mobile Energielösungen im ländlichen Raum funktionieren und gleichzeitig den CO2-Ausstoß öffentlicher Gebäude deutlich senken.“, sagt Frank Herhaus, Dezernent für Planung, Regionalentwicklung und Umwelt des Oberbergischen Kreises.

Der Bergische Abfallwirtschaftsverband übernimmt die Bereitstellung der Abwärme, die Beladung der mobilen Speicher am Entsorgungszentrum Leppe sowie die komplette Logistik des Wärmetransports. „Die Förderzusage bestätigt: Unsere überschüssige Abwärme kann jetzt gezielt genutzt werden. Wir bringen Energie genau dorthin, wo Sie gebraucht wird. Ein wichtiger Beitrag für die regionale Energiewende“, sagt Elena Eßer vom BAV.

Die TH Köln ist für die Entwicklung der Mess- und Bewertungskonzepte verantwortlich. Dazu zählen die Implementierung der Messtechnik an Wärmequelle und -senke, die Datenauswertung sowie die anschließende energetische Gesamtbewertung des Systems. „Mit der Bewilligung können wir nun zeigen, dass klimaneutrale Wärme auch ohne klassische Wärmenetzte bereitgestellt werden kann – ein innovatives Modell für ländliche Regionen“, so Prof. Dr. Thorsten Schneiders von der TH Köln.

Nach erfolgter Förderbewilligung wird aktuell ein Ingenieurbüro beauftragt, um die notwendigen baulichen Maßnahmen zu planen und umzusetzen. Der offizielle Projektstart ist der 1. März 2026, die baulichen Maßnahmen am Entsorgungszentrum Leppe und am Berufskolleg Dieringhausen sollen bis Mitte nächsten Jahres realisiert werden. Damit kann der WärmeEngel als mobiles Wärmetransportsystem nun offiziell ins Rollen kommen.

Über das Projekt

Das Projekt WärmeEngel findet im Rahmen der REGIONALE 2025 Bergisches RheinLand im Förderaufruf „Das Beste aus beiden Welten – klimagerechte, urbane Energielösungen“ statt und trägt dazu bei, Energielösungen für den ländlichen Raum praktisch umzusetzen. Das gemeinsame Vorhaben des Oberbergischen Kreises, des Bergischen Abfallwirtschaftsverbands (BAV) und der TH Köln umfasst rund 1,5 Millionen Euro. Nach erfolgreicher Antragstellung wurde hierfür ein Zuwendungsbescheid aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) erteilt. Die Förderung beträgt 80% und wird von der Europäischen Union sowie dem Land Nordrhein-Westfalen bereitgestellt.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/projekt-waermeengel-startet-im-oberbergischen-kreis_134309.php

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Projektstart: TH Köln entwickelt Konzept für neuartige Pflegeberatung

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Köln, 10. März 2026. Familien mit pflegebedürftigen Kindern stehen im Alltag vor besonderen Herausforderungen: Sie müssen medizinische Versorgung, Pflege sowie Unterstützungsangebote koordinieren und gleichzeitig den Alltag bewältigen. Um Familien passgenau zu unterstützen und spürbar zu entlasten, entwickelt die TH Köln in einem neuen Projekt ein Tandem-Beratungskonzept mit interdisziplinären Fachkräften.

„In Deutschland mangelt es an speziell auf Kinder ausgerichteter Pflegeberatung nach Paragraph 7a des Sozialgesetzbuches XI. Darin ist geregelt, dass pflegebedürftige Personen in Deutschland einen Anspruch auf individuelle Pflegeberatung haben“, sagt Prof. Dr. Isabel Zorn vom Institut für Medienforschung und Medienpädagogik der TH Köln. „Ein auf die Lebensrealitäten pflegebedürftiger Kinder und deren Familien ausgerichtetes Angebot ist allerdings enorm wichtig, um psychosoziale, organisatorische und gesundheitsbezogene Belastungen zu reduzieren, Ressourcen zu aktivieren und Selbstwirksamkeit zu stärken.“

Das Projekt verfolgt daher einen lebensweltorientierten Ansatz, der den Alltag und die individuellen Erfahrungen der Menschen in den Mittelpunkt stellt. Damit das gelingt, werden in Köln als Modellregion interdisziplinäre Beratungsteams bestehend aus Pflegeberater*innen und Fachkräften der Sozialen Arbeit (Tandems) gebildet, die systemische, kreative und digitale Methoden miteinander verbinden und im Beratungsalltag mit Familien erproben. Dadurch sollen die spezifischen Bedürfnisse der Beteiligten aus verschiedenen Perspektiven betrachtet werden, um schließlich auf die jeweilige Situation zugeschnittene individuelle Lösungen zu entwickeln.

Vernetzung und Bildung als wichtige Projektbausteine

Die Beratungstandems führen Gespräche mit pflegenden Familien in Köln, die wissenschaftlich begleitet und evaluiert werden, um die Ansätze kontinuierlich weiterzuentwickeln. Zudem wird ein sektorübergreifendes Netzwerk mit relevanten Akteur*innen des Gesundheits-, Eingliederungs- und Sozialbereichs aus Köln aufgebaut, um eine kindspezifische, regional verankerte Unterstützungslandschaft zu etablieren. Um den Bürokratieaufwand für Beratende und Pflegende zu verringern, soll darüber hinaus generative Künstliche Intelligenz als Unterstützungstool erprobt werden.

„Wir möchten gemeinsam mit dem Verein Süße Zitronen e. V. zeigen, wie lebensweltorientierte Pflegeberatung konkret aussehen kann – vernetzt, kreativ und nah an den Bedürfnissen der Familien“, erklärt Zorn. „Wenn es gelingt, tragfähige Strukturen aufzubauen, können nicht nur pflegebedürftige Kinder und deren Familien profitieren, sondern auch die beteiligten Fachstellen.“ Die Praxiserfahrungen zur Zusammenarbeit von Pflegeberatung und Sozialer Arbeit, zur Verwendung der kreativen Methoden in der Beratung und zum Einsatz von generativer KI zur Erleichterung des Alltags der Familien werden durch das Institut ISIS e.V. wissenschaftlich begleitet und ausgewertet. Auf dieser Basis werden Bildungsmodule für Pflegeberater*innen sowie Empfehlungen entwickelt.

Über das Projekt

Das Forschungsprojekt „Lebensweltorientierte Pflegeberatung: Methoden und Netzwerkarbeit für Entlastung und Resilienz für pflegebedürftige Kinder und ihre Familien“ wird an der TH Köln von Prof. Dr. Isabel Zorn vom Institut für Medienforschung und Medienpädagogik geleitet. Projektpartner sind der Süße Zitronen e. V. und der Gemeinnütziges Institut für Supervision, Institutionsberatung und Sozialforschung ISIS e.V. Das Projekt wird durch das Ministerium für Arbeit, Gesundheit und Soziales des Landes NRW, den Landesverbänden der Pflegekassen in NRW und dem Verband der Privaten Krankenversicherung e.V. in NRW bis Ende November 2028 mit rund 1,1 Millionen Euro gefördert.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/bessere-beratung-fuer-familien-von-pflegebeduerftigen-kindern_134297.php

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Ein interdisziplinäres Konsortium unter Beteiligung der TH Köln untersucht neues Verfahren, um Kohlendioxid dauerhaft zu binden

© refer GmbH

Köln, 25. Februar 2026. Wenn Hausmüllverbrennungsasche auf CO2 trifft, könnte ein neuer Rohstoff für die Baubranche entstehen. Ein interdisziplinäres Konsortium unter Beteiligung der TH Köln untersucht daher ein neues Verfahren, um Kohlendioxid dauerhaft zu binden. Das Endprodukt soll als Ersatzbaustoff im Straßenbau oder in der Betonherstellung verwendet werden.

Jedes Jahr fallen in Deutschland rund sechs Millionen Tonnen Rostasche aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen an. Diese werden in spezialisierten Aufbereitungsanlagen behandelt, um Metalle zurückzugewinnen und durch gezielte Sieb- und Sortierschritte zu einer gereinigten Fertigasche zu verarbeiten. „Die darin enthaltenen mineralischen Anteile sind in der Lage, CO2 aufzunehmen und dauerhaft zu binden – die sogenannte Karbonatisierung. Wir möchten in unserem Projekt ein praxisnahes Karbonatisierungsverfahren entwickeln und prüfen, ob sich unser Endprodukt zum Einsatz im Straßenbau oder bei der Betonherstellung eignet“, erläutert Prof. Dr. Björn Siebert vom Institut für Baustoffe, Geotechnik, Verkehr und Wasser der TH Köln.

Verschiedene Ansätze in der Versuchsanlage

Dazu soll eine technische Versuchsanlage entstehen, die von den beiden wissenschaftlichen Projektpartnern TH Köln und RWTH Aachen am Entsorgungszentrum Leppe aufgebaut wird. Dieses wird vom Konsortialführer, dem Bergischen Abfallwirtschaftsverband (BAV), in der Nähe von Lindlar betrieben. Als Industriepartnerin stellt die refer GmbH das Ausgangsmaterial, aufbereitete Hausmüllverbrennungsaschen aus ihrer Rostascheaufbereitungsanlage, zur Verfügung.

Die zentrale technische Frage lautet, mit welcher Methode das CO2 am effizientesten in der Asche gebunden werden kann. „Wir verfolgen zwei Ansätze, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile haben: Die Nasskarbonatisierung unter Wasser ermöglicht die Aufnahme von mehr Kohlendioxid, benötigt aber Energie für die anschließende Trocknung. Bei der feuchten Karbonatisierung mit wenig Feuchtigkeit bildet sich auf der Oberfläche der Asche eine relativ dichte, karbonisierte Schicht, sodass weniger CO2 gespeichert wird, da es nicht ins Innere eindringen kann“, so Prof. Dr. Axel Wellendorf vom Institut für Allgemeinen Maschinenbau der TH Köln.

Einsatz im Straßenbau oder in der Betonproduktion

Zunächst testen die Partner unterschiedliche Karbonatisierungsverfahren und bauen dafür eine flexible, praxisnahe Versuchsanlage auf, mit der sich die Prozesse unter möglichst realistischen Bedingungen einstellen und vergleichen lassen. Anschließend rückt die Anwendung des gewonnenen Materials in den Fokus: „Unser Ziel ist es, Rohstoffe zu substituieren, die sonst unter großem Energieeinsatz gewonnen werden. In ungebundener Form könnte unsere karbonatisierte Asche zum Beispiel Kies oder Sand im Straßenbau oder bei Erdbaumaßnahmen ersetzen“, sagt Siebert.

Parallel prüfen die Forschenden das Potenzial für die CO2-intensive Betonherstellung. Hier könnte die Asche als Bindemittel wirken. Voraussetzung für diesen Einsatzzweck ist eine definierte, gleichbleibende Materialqualität. Daher werden im Projekt auch Versuche zur weiteren Aufbereitung oder sortenreinen Zerkleinerung durchgeführt. „Wenn es uns gelingt, karbonatisierte Asche zur Verfügung zu stellen, die den entsprechenden Normen und Umweltanforderungen entspricht, wäre dies ein wichtiger Schritt für die Kreislaufwirtschaft und den Klimaschutz“, betont Wellendorf.

Über das Projekt

Das Vorhaben KARMA (Karbonatisierung von Müllverbrennungsaschen) konnte sich im Förderwettbewerb „CCU-Modellregionen NRW“ des Ministeriums für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie durchsetzen und erhält bis Mitte 2028 gut eine Million Euro. Unter CCU versteht man Carbon Capture and Utilization, also die Abscheidung und Nutzung von CO₂.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/beton-aus-der-asche_133902.php

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TH Köln untersucht Technologien für dezentrale IT-Lösungen im Mittelstand

© Monika Probst | TH Köln

Köln, 11. Februar 2026. Cloud-Infrastrukturen eröffnen Betrieben zwar neue Möglichkeiten der Zusammenarbeit, stellen jedoch insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) vor Herausforderungen hinsichtlich Cybersicherheit, Datenschutz und Anbieterabhängigkeit. In dem neuen Forschungsprojekt „DREAM“ arbeitet die TH Köln daher an dezentralen Angeboten für KMU.

„Durch Cloud-Anwendungen werden IT-Ressourcen wie Server, Speicher, Netzwerke oder Software bereitgestellt. Dadurch können Unternehmen von überall auf Daten sowie Programme zugreifen und damit sowohl effizienter als auch agiler zusammenarbeiten“, sagt Prof. Dr. Hoai Viet Nguyen vom Advanced Media Institute der TH Köln. „Trotz dieser Vorteile verwenden weniger als 40 Prozent der deutschen Unternehmen solche Dienste. Grund dafür ist vor allem die Sorge um die digitale Souveränität, da viele Infrastrukturen von US-Marktführern nicht über ein angemessenes Datensicherheits- und Datenschutzniveau verfügen“, so Nguyen weiter.

Im Forschungsprojekt DREAM sollen daher dezentrale Software-Architekturen und Technologien erforscht werden, mit denen die Sicherheit und Datensouveränität bei der Cloud-Nutzung gesteigert sowie die Abhängigkeit von marktdominierenden Angeboten reduziert werden können. Im Fokus stehen insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen, da die Nutzung von Cloud-Diensten diese aufgrund begrenzter personeller, technischer und rechtlicher Ressourcen vor besondere Herausforderungen stellt.

Projektergebnisse werden kostenfrei bereitgestellt werden

Das Vorhaben wird von der TH Köln gemeinsam mit der HK Business Solutions GmbH (HKBS), der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und der luckycloud GmbH umgesetzt. Das Team der TH Köln ist dabei für die Entwicklung und Evaluation von Technologie-Bausteinen für den Betrieb dezentraler Datenräume verantwortlich. Projektkoordination und Praxisanbindung liegen bei der HKBS. Die JLU entwickelt ebenfalls Technologie-Bausteine, untersucht Nutzungs- sowie Anwendungsperspektiven und leitet die Evaluation der Ergebnisse. Als unabhängiger Cloud-Provider bringt die luckycloud GmbH ihre Erfahrung ein und unterstützt den Transfer der Ergebnisse in die Praxis.

„Wir wollen im Rahmen des Projekts eine Grundlage schaffen, auf der kleine und mittelständische Unternehmen digitale Dienste sicher einsetzen und langfristig flexibel bleiben können“, erklärt Nguyen. „Dazu sollen die Projektergebnisse in Form von Demonstratoren, Leitfäden und Werkzeugen kostenfrei bereitgestellt werden, um KMU den Einstieg in souveräne Cloud-Technologien zu erleichtern.“
Über das Projekt

Das Forschungsprojekt „Dezentrale Datenräume für mehr Sicherheit und Souveränität bei der Cloud-Nutzung“ (DREAM) wird an der TH Köln von Prof. Dr. Hoai Viet Nguyen vom Advanced Media Institute und Prof. Dr. Matthias Böhmer vom Cologne Institute for Digital Ecosystems geleitet. Das Vorhaben wird im Rahmen der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT)“ vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt noch bis Oktober 2028 mit rund 1,28 Millionen Euro gefördert.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/mehr-sicherheit-und-datensouveraenitaet-in-der-cloud_133379.php

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TH Köln entwickelt autonomes Unterwasserschweißen

© DFKI | Christian Koch

Köln, 07. Januar 2026. Damit die maritime Infrastruktur nicht mehr nur ausschließlich von professionellen Industrietaucher*innen instandgesetzt werden muss, hat ein Forschungskonsortium unter Leitung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) einen neuartigen Unterwasser-Schweißroboter entwickelt.

Mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI), moderner Sensorik und einem Unterwasser-Roboterarm soll das System künftig autonome Schweißarbeiten ermöglichen.

Bislang werden Unterwasserschweißungen wie Reparaturen von Hafenanlagen, Offshore-Strukturen und anderen metallischen Bauwerken von Hand durchgeführt. Der Bedarf übersteigt die verfügbaren Fachkräfte jedoch deutlich. Hier setzte das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) geförderte Projekt MARIOW (Maritime AI-Guided & Remote Operated Welding) an: Erstmalig haben die Partner ein robotisches System entwickelt, das Unterwasserschweißarbeiten weitgehend autonom ausführen kann. Es soll Taucher:innen künftig bei körperlich belastenden und risikoreichen Tätigkeiten entlasten und gleichzeitig präzisere, gleichmäßigere Schweißnähte selbst unter schwierigen Sichtbedingungen anfertigen.

Zum Projektkonsortium gehörten neben dem DFKI Robotics Innovation Center in Bremen das Institut für Material- und Prozesstechnik sowie das Labor für Autonome Systeme der TH Köln, das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD), die AMT GmbH und die Unterwasserkrause – Mutzeck GmbH.

Modularer Unterwassermanipulator

Zentrales Element des Systems ist ein am DFKI entwickelter modularer Unterwassermanipulator. Der Roboterarm ist bis zu einer Tiefe von 6.000 Metern einsetzbar, verfügt über eine Reichweite von zwei Metern und ist an unterschiedliche Einsatzszenarien flexibel anpassbar. Durch eine Kombination aus dezentraler Gelenkregelung und übergeordneter Bewegungsplanung führt der Manipulator die Schweißarbeiten präzise und wiederholgenau durch.

KI-gestützte Bestimmung der Schweißbahn

Ein weiteres Kernstück des MARIOW-Systems ist die KI-gestützte Bestimmung der Schweißbahn. Das vom Fraunhofer IGD entwickelte Stereo-Kamerasystem liefert hochauflösende Unterwasseraufnahmen direkt am Schweißbrenner. Darauf aufbauend hat das Labor für Autonome Systeme der TH Köln KI-Modelle entwickelt und trainiert, die Schweißstöße sowie deren Start- und Endpunkte autonom erkennen. Die KI berechnet anschließend die optimale Bewegung des Roboters.

Neuartiges Fülldraht-Schweißverfahren

Ein entscheidender technologischer Fortschritt ist das Fülldraht-Schweißverfahren, das Unterwasserschweißungen erstmals zuverlässig automatisierbar macht. Der vom Institut für Material- und Prozesstechnik der TH Köln gemeinsam mit der AMT GmbH entwickelte underwater flux-cored arc welding (UW-FCAW)-Prozess ersetzt die herkömmlichen Stabelektroden, die bereits nach wenigen Zentimetern Schweißnaht ausgewechselt werden müssen, durch einen kontinuierlichen Draht. Dieser ununterbrochene Materialfluss bildet die Grundlage für stabile, kontrollierte und reproduzierbare Nähte.

Erfolgreiche Abschlussdemonstration

In der finalen Projektphase wurden alle Teiltechnologien im Unterwasser-Testbecken des DFKI in Bremen zusammengeführt und praxisnah demonstriert. Dabei wurde die vollständige KI-basierte Bestimmung der Schweißlinie, die automatisierte Planung des Schweißpfads und die abschließende Schweißung mittels UW-FCAW-Verfahrens umgesetzt. „Wir konnten erfolgreich zeigen, dass das automatisierte Fülldrahtschweißen unter Wasser realisierbar ist. Damit haben wir die Grundlage für eine weltweit neuartige Technologie geschaffen, die großes Potenzial für die maritime Wirtschaft und den Industriestandort Deutschland birgt“, sagt Christian Koch, Projektleiter am DFKI Robotics Innovation Center.

In kommenden Vorhaben möchte das Konsortium diese Ergebnisse weiter ausbauen. Neben der Verbesserung der Qualität der Schweißnaht steht dann vor allem der Praxiseinsatz im Hafenbecken auf dem Programm. Der Einfluss von Salzwasser, Strömung und Wellengang wird dann eine Anpassung der bestehenden Systeme nötig machen. Zudem steigt durch den höheren Druck in der Tiefe die Anforderung an Komponenten etwa in Bezug auf die Dichtigkeit. Nicht zuletzt soll ein Lasersystem integriert werden, das die Schlacke entfernt, die während des Schweißens entsteht.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/autonomes-unterwasserschweissen_132080.php

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Köln, 12. Dezember 2025. Das Forschungscluster THK-AI hat in Gummersbach und Leverkusen ein Hochleistungsrechenzentrum für KI-gestützte Technologien aufgebaut. Dieses stellt insbesondere Nachwuchswissenschaftler*innen und Forschungskooperationen unkompliziert die nötige Rechenleistung zur Verfügung.

„KI-Modelle sind ressourcenhungrig – etwa, weil bei ihrem Training Millionen von Datensätzen verarbeitet oder neuronale Netze mit vielen Schichten und Millionen von Parametern berechnet werden. Damit wir insbesondere dem wissenschaftlichen Nachwuchs trotzdem Forschungen in diesem Feld ermöglichen können, haben wir ein eigenes, spezialisiertes Rechenzentrum aufgebaut“, sagt Prof. Dr. Thomas Bartz-Beielstein von der TH Köln.

Zwei Standorte für besseren Ausfallschutz

Am Campus Gummersbach sowie am Campus Leverkusen entstand daher ein Hochleistungsrechenzentrum, das bis zu 7.000 Megabyte Daten pro Sekunde verarbeiten kann. „Unser Rechencluster ist eine der leistungsfähigsten Forschungsanlagen ihrer Art an den Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Deutschland. Damit verfügen wir über die notwendige Rechenpower, um an den aktuellsten KI-Fragestellungen zu arbeiten – vom autonomen Fahren bis hin zu ökologischen Fragestellungen“, so Prof. Dr. Anja Richert, die das Projekt gemeinsam mit Bartz-Beielstein leitet. Die Infrastruktur steht heute allen Professorinnen und Professoren in Forschung und Lehre sowie bei Gründungs- und Transfervorhaben zur Verfügung und ermöglicht einen webbasierten Zugriff rund um die Uhr.

So entwickelten etwa zwei Doktoranden in einem internationalen Forschungsprojekt KI-basierte virtuelle Sensoren für Hochleistungsfahrzeuge, um autonome Fahrsysteme unter kritischen Bedingungen robuster zu machen. In einem anderen Vorhaben trainierten Forschende eine Künstliche Intelligenz, die anhand von Satellitendaten Kaffee-Anbauflächen und entwaldete Gebiete identifiziert und so dem Schutz der Regenwälder dient.

KI-Forschungscluster aufgebaut

Während der Projektlaufzeit wurde zudem ein neues Forschungscluster an der TH Köln gegründet, das die KI-Kompetenzen von 19 Professor*innen aus acht Fakultäten der Hochschule bündelt – von Informatik bis zur sozialen Arbeit. Das Cluster ist zentraler Ansprechpartner rund um das Thema KI an der TH Köln und unterstützt kooperative Projekte zwischen Verbänden, Industriepartnern, Professor*innen und Studierenden.

Das Projekt „THK-KIplus” (TH Köln – Künstliche Intelligenz plus) wurde von Juni 2023 bis November 2025 im Rahmen des Programms „KI-Nachwuchs@FH” des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/hochleistungsrechenzentrum-fuer-ki-anwendungen_131791.php

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© TH Köln | Martin de Fries

Köln, 24. November 2025. Im Projekt MetaMover entwickelt die TH Köln gemeinsam mit Projektpartnern eine virtuelle Simulationsumgebung für Groß- und Schwertransporte in NRW. Ob Baumaschinen, Gasturbinen oder Rotorblätter: Der Transport großer und schwerer Güter ist für die Wirtschaft von entscheidender Bedeutung. Engstellen oder die hohe Verkehrsdichte erschweren jedoch das Manövrieren. Um mit solchen Hürden besser umzugehen und die bestehende Infrastruktur optimal zu nutzen, entwickelt die TH Köln in einem neuen Projekt eine Simulationsplattform.

„Groß- und Schwertransporte sind für die Industrie sowie die Bau- und Energiewirtschaft unverzichtbar – und damit ein Schlüsselfaktor für die Zukunftsfähigkeit des Wirtschaftsstandorts Nordrhein-Westfalen“, sagt Prof. Dr. Dr. h.c. Margot Ruschitzka vom CAD CAM Center Cologne der TH Köln. „Während die Anzahl solcher Transporte zunimmt, setzt die Infrastruktur ihnen Grenzen: Kritische Bereiche wie Engstellen oder Bauwerke erschweren Planung und Durchführung. Eine unzureichende Kartierung und ein hohes Verkehrsaufkommen führen zu Konfliktsituationen, verlängern Genehmigungsverfahren und sorgen für zusätzliche Kosten durch Umleitungen“, so Ruschitzka weiter.

Um die bestehende Infrastruktur vor dem Hintergrund eines wachsenden Investitionsstaus optimal zu nutzen, braucht es kurzfristige Lösungen. Hier setzt das Projekt an: Mit „MetaMover“ soll bis 2028 eine Plattform entstehen, die als Fahrsimulator für Trainingsfahrten und als Analyseumgebung für komplexe Transportszenarien dient. Die Simulationsumgebung soll zudem als virtuelles Testfeld für Assistenzsysteme wie Kameras eingesetzt werden können. Ziel ist es, neue Transportkapazitäten zu erschließen und bislang kaum realisierbare Vorhaben umsetzbar zu machen. Darüber hinaus soll die Plattform als Schulungsprogramm für Nachwuchsfahrer*innen genutzt werden.

Virtuelle Szenarien sollen Transporte erleichtern

Um die Projektziele zu erreichen, wird das Team der TH Köln zunächst gemeinsam mit den Partnern kritische Szenarien für den Schwerlasttransport in Nordrhein-Westfalen wie niedrige Tunnel- oder schmale Ortsdurchfahrten erheben und in digitale Modelle übertragen. Fahrzeuge, Sensoren und Assistenzsysteme werden anschließend physikalisch evident in die virtuellen Szenarien integriert. Ergänzt wird dies durch ein XR-/VR-basiertes Trainingsmodul, das Fahrer*innen, Logistiker*innen und Prüfer*innen praxisnah auf schwierige Situationen vorbereitet.

„Indem wir die Simulation anschaulich und realitätsnah darstellen und die Ergebnisse dokumentieren, schaffen wir zusätzlich eine Grundlage für erforderliche Nachweise – was den Planungs- und Genehmigungsprozess solcher Schwerlasttransporte erleichtert“, erklärt Ruschitzka. Nach der Entwicklung der virtuellen Test- und Trainingsumgebung soll ein exemplarischer Demonstrator für einen spezifischen Anwendungsfall in Nordrhein-Westfalen entstehen und evaluiert werden. Zum Projektende soll ein Gesamtsystem entstehen, das auch auf andere Regionen anwendbar ist.

Über das Projekt

Das Forschungsprojekt „Die szenariogestützte Plattform zur virtuellen Entwicklung intelligenter Transportsysteme“ (MetaMover) wird an der TH Köln von Prof. Dr. Dr. h.c. Margot Ruschitzka vom CAD CAM Center Cologne der Fakultät für Fahrzeugsysteme und Produktion geleitet. Projektpartner sind die HHVISION GmbH & Co. KG und die Rhineland Mechatronics Academy GmbH mit ihren Dienstleistungen der Marke Heavy Path. Das Vorhaben wird vom Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen im Rahmen des Innovationswettbewerbs „NeueWege.IN.NRW“ noch bis April 2028 mit rund 1,6 Millionen Euro gefördert und von der Europäischen Union kofinanziert.

Das Vorhaben baut auf Ergebnissen der Projekte „Virtuelles Stadtmodell“, „CityInMotion“ und „pointCloud2Model“ auf, welche das CAD CAM Center Cologne ebenfalls mit der HHVISION GmbH & Co. KG und der Rhineland Mechatronics Academy GmbH mit Heavy Path durchgeführt hat.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/meta-mover_131046.php

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TH Köln entwickelt Syntheseweg zur Mentholgewinnung

© Heike Fischer | TH Köln

Köln, 04. September 2025. Bei der Papierherstellung fallen erhebliche Mengen an Terpentinöl an, die bislang hauptsächlich zur Energiegewinnung verbrannt wurden. In einem Forschungsprojekt der TH Köln ist jetzt ein neuer Syntheseweg entstanden, mit dem sich Menthol für die Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie gewinnen lässt. Dies könnte langfristig das bislang verwendete synthetische Menthol auf Erdölbasis ersetzen.

„Terpentinöl entsteht während der Papierproduktion, wenn Holzfasern zerkocht werden. Allein am Hauptsitz unseres Partners UPM Kymmene sind es jährlich mehrere 10.000 Tonnen, die dann thermisch verwertet oder zu Biodiesel umgesetzt werden. Bei unseren Überlegungen zu alternativen Verwendungsmöglichkeiten haben wir uns auf die chemische Verbindung 3-Caren konzentriert, die etwa 30 Prozent des Öls ausmacht und aus der sich Menthol herstellen lässt. Eine große Herausforderung dabei ist, das Öl in seine Bestandteile aufzutrennen“, erläutert Projektleiter Prof. Dr. Matthias Eisenacher von der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der TH Köln.

Trennkolonne und Nanofiltration

Um das 3-Caren aus dem Terpentinöl zu gewinnen, errichteten die Projektpartner am Campus Deutz eine rund acht Meter hohe Trennkolonne im Technikumsmaßstab. Alle Bestandteile wurden in der Werkstatt der TH Köln maßgefertigt. „In unserer Anlage findet die sogenannte Rektifikation statt; ein thermisches Trennverfahren, das die Bestandteile der Flüssigkeit entsprechend ihrer Siedepunkte trennt. Dies ist bei Terpentinöl besonders schwierig, weil die Siedepunkte der einzelnen Stoffe dicht beieinanderliegen“, erläutert die wissenschaftliche Mitarbeiterin Katharina Göbel vom Institut für Anlagen- und Verfahrenstechnik der TH Köln.

Zudem untersuchte das Institut, ob das Öl auch durch eine organische Nanofiltration in seine Bestandteile zerlegt werden kann und testete dazu verschiedene kommerzielle Kunststoffmembranen. „Dieses Verfahren ist für organische Lösungen bisher wenig erforscht und durch eine relativ komplexe Interaktion zwischen der Ausgangssubstanz, dem Wertstoff und der Membran gekennzeichnet. Wir konnten gute Ergebnisse erzielen und nachweisen, dass dieser Prozess eine sinnvolle Ergänzung zur Rektifikation ist, um weitere Stoffe neben dem 3-Caren zu gewinnen“, sagt Göbel. So wurden etwa Alpha- und Beta-Pinen aus dem Terpentinöl gelöst – organische Kohlenwasserstoffverbindungen, die etwa in medizinischen Anwendungen zum Einsatz kommen.

Synthese in wenigen Schritten
Parallel wurde die chemische Synthese von 3-Caren zu Menthol entwickelt. „Uns war besonders wichtig, dass unser Verfahren auch in der Industrie realistisch umgesetzt werden kann. Daher wollten wir mit möglichst wenigen Syntheseschritten auskommen und nur marktübliche Methoden und Anlagenteile verwenden“, so Eisenacher. Im Endeffekt benötigen die Forschenden vier Schritte, also einzelne chemischen Umwandlungen, bis zur Herstellung von Menthol. Die ersten drei Schritte sind mit einer Ausbeute von 90 Prozent und mehr bereits praxistauglich. „Der letzte Schritt kommt trotz aller Optimierung nur auf eine Ausbeute von 65 Prozent. Hier sind weitere Forschungen nötig, etwa zum Einsatz von Enzymen“, sagt Eisenacher.

Das Vorhaben „Waste2Menthol – Synthese von Menthol aus Abfällen der Papierindustrie“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über das Programm FHprofUnt mit rund 660.000 Euro gefördert. Partner waren die Symrise AG, ein Hersteller von Duft- und Geschmacksstoffen, sowie der Papierhersteller UPM Kymmene.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/nachhaltiges-menthol-aus-nebenprodukt-der-papierindustrie_128323.php

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TH Köln
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TH Köln entwickelt ein Reallabor für wichtige Zukunftsthemen

© Stadt Erftstadt

Köln, 19. August 2025. Ein Zentrum für Klimaforschung, eine Schmiede für Innovation, ein Beschleuniger für den Transfer in die praktische Anwendung: Mit dem Center for Innovation with Nature, kurz CEIN, will die Technische Hochschule (TH) Köln ein Reallabor für wichtige Zukunftsthemen rund um die Klimaforschung errichten. Am neuen Standort der TH Köln sollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Hochschule mit externen Partnerinnen und Partnern erforschen, wie Ressourcen im Rheinischen Revier nachhaltig genutzt, die Region klimaresilienter und zugleich energetisch unabhängiger werden kann.

Die Erkenntnisse sollen möglichst schnell zur praktischen Anwendung kommen. Deshalb versteht sich das CEIN auch als weiterer zentraler Ort der Hochschule für Ausgründungen mit inhaltlichem Fokus auf Klimaresilienz und bietet Studentinnen und Studenten unternehmerische Qualifizierung und Unterstützung bei der Gründung von Start-ups an. Die TH Köln hat die mit CEIN verbundenen Studienangebote am Campus Deutz sowie die Professuren insbesondere an der Fakultät für Raumentwicklung und Infrastruktursysteme von Beginn an in das Projekt eingebunden.

CEIN soll sich zudem auch Schülerinnen und Schülern und interessierten Bürgerinnen und Bürgern öffnen. Im Rahmen von sogenannten Citizen-Science-Projekten (wissenschaftliche Studien mit Beteiligung interessierter Laien) sollen zum Beispiel Zusammenhänge zwischen extremen Klima-Phänomenen, Landwirtschaft, Wasserkreislauf und kritischer Infrastruktur vermittelt werden. Geplanter Baubeginn in Erftstadt-Liblar: 2026.

Am heutigen Dienstag, 19. August 2025, stellte Prof. Dr. Gerd Sadowski von der TH Köln im Beisein von Ina Brandes, Ministerin für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen, Bürgermeisterin Carolin Weitzel und Landrat Frank Rock im Erftstädter Rathaus die CEIN-Pläne vor.

Wissenschaftsministerin Ina Brandes: „Im Rheinischen Revier sicherte einst die Kohle den Wohlstand der Menschen. Heute ist Wissen der neue Rohstoff. Wir brauchen Forschung, Innovation und Transfer, um aus wissenschaftlichen Erkenntnissen, neue Produkte zu entwickeln und daraus Wertschöpfung zu erzielen. Diesem Dreiklang verdanken wir gute Arbeit, Wohlstand und soziale Sicherheit. Besonders profitieren wird der Wirtschafts- und Wissenschaftsstandort, weil alle Menschen aus dem Rheinischen Revier mit ihren klugen Ideen zum Erfolg des CEIN beitragen können.“

Prof. Dr. Gerd Sadowski, Vizepräsident für Wirtschafts- und Personalverwaltung der TH Köln: „Wir freuen uns sehr über dieses unmissverständliche Signal von Land, Stadt und Region, das uns ermutigt, uns in den Strukturwandel in der Region mit einem sichtbaren Beitrag einzubringen. Das Rheinische Revier bietet die große Chance, Klimaschutz, Flächennutzung und Infrastrukturen integriert und nachhaltig zu gestalten. Dies kann nur gemeinsam mit den Menschen in der Region gelingen. Deshalb wird das geplante Forschungs- und Transferzentrum CEIN ein offener und lebendiger Ort des Wissens, der Begegnung und des Austauschs.“

Carolin Weitzel, Bürgermeisterin von Erftstadt: „Das Center for Innovation with Nature der TH Köln eröffnet Erftstadt großartige Perspektiven für die Zukunft als Wissenschaftsstandort. Unsere Stadt kann als zukünftige ‚Ideenschmiede‘ in enger Zusammenarbeit mit Forschung, Wirtschaft und Gesellschaft richtungsweisende Innovationen entwickeln, um die großen Herausforderungen des Struktur- und Klimawandels erfolgreich und nachhaltig zu meistern. Diese Kooperation denkt und plant bereits heute die Zukunft. So werden Erftstadt und das CEIN zu einem Leuchtturmmodell der Zusammenarbeit für Fortschritt und ganzheitlicher Zukunftsstrategie weit über unsere Region hinaus.“

Frank Rock, Landrat im Rhein-Erft-Kreis: „Heute ist ein ganz besonderer Tag für die Stadt Erftstadt, den Rhein-Erft-Kreis und die gesamte Region. Mit dem Center for Innovation with Nature setzen wir einen entscheidenden Meilenstein im Strukturwandel des Rheinischen Reviers. Seit dieses Projekt in der damaligen Kohlekommission erstmals vorgestellt wurde, gilt es als Leuchtturm und Herzstück unserer gemeinsamen Zukunftsstrategie. Es verbindet auf einzigartige Weise Innovation, Nachhaltigkeit und regionale Wertschöpfung und kann so zum absoluten Nukleus einer neuen wirtschaftlichen Dynamik werden. Mein Dank gilt allen Beteiligten. Nun gilt es, die sich aus diesem bedeutenden Schritt ergebenden Chancen gemeinsam zu nutzen.“

CEIN soll das Rheinische Revier als europäische Modellregion für Energieversorgungs- und Ressourcensicherheit international sichtbarer machen. Das Gebäude selbst soll als Forschungs- und Demonstrationsobjekt für klimapositive und ökologisch nachhaltige Bauweisen errichtet werden, etwa unter Nutzung von Solar-, Wind- und Biomasseenergie. Zudem ist geplant, Labor- und Testflächen zu bauen, die die Vorteile von Renaturierungsmaßnahmen in der Region anschaulich machen. Die Erkenntnisse sollen möglichst schnell praktisch umgesetzt werden, etwa bei der Stadtentwicklung. So sollen künftig zum Beispiel ökologisch sinnvolle und ressourcenschonende Bauweisen Eingang in die Bauvorschriften finden.

Finanziert werden soll CEIN zu 90 Prozent aus Strukturstärkungsmitteln des Bundes und zu 10 Prozent aus Landesmitteln. Bis 2029 soll allein das Land 17 Millionen Euro für das Projekt beisteuern.

Originalmeldung:
https://www.th-koeln.de/hochschule/th-koeln-entwickelt-reallabor-fuer-klimaforschung-im-rheinischen-revier_127877.php

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