Forschungsprojekte-Archiv
Solarthermie2000plus: Entgasung von Solarkreisläufen und Bestimmung der zur Auslegung erforderlichen Stoffdaten
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Karin Rühling, Dipl.-Ing. Martin Heymann, Dipl.-Ing. Felix Panitz, Dipl.-Ing. (FH) Knut Gietzelt |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Tyforop Chemie GmbH, Viessmann Werke, Bosch Thermotechnik GmbH, TA HYDRONICS GmbH |
| Finanzierung: | BMU , FKZ: 0325951A, Tyforop Chemie GmbH, Viessmann Werke, Bosch Thermotechnik GmbH, TA HYDRONICS GmbH |
| Laufzeit: | 09/08 - 02/2013 |
Kurzbeschreibung
| Die Langzeiteffizienz von mittleren und großen Solaranlagen ist durch den optimierten Einsatz von neu zu entwickelnden bzw. speziell zu adaptierenden Entgasungstechnologien zu verbessern und es sind im Sinne der Kostenoptimierung effiziente Einsatzregime abzuleiten, die eine mobile Verwendung der Entgasungsgeräte ermöglicht. Es gilt die Grenze zu Anlagen zu finden, in denen eine optimal integrierte Entlüftung ausreichend ist. Dazu werden Erfahrungen im Bereich der Solar- und konventionellen Heiztechnik hinsichtlich vorhandener Entlüftungstechnologien und der optimalen Installationsorte einer systematischen Bewertung unterzogen. Es sind drei wissenschaftlich-technische Teilaufgaben zu lösen.
Es werden Planungs-und Handlungsleitlinien für die Befüllung, Erstentlüftung und Entgasung abgeleitet. Für weitere Untersuchungen (z.B. Stagnation, Alterung Solarflüssigkeit ) stehen dann erstmals technische Löslichkeitskoeffizienten zur Verfügung. |
Pilotanwendung des Kennzeichensystems RDS-PP an der komplexen Anlagentechnik des Technikums "Zentrum für Energietechnik" der TU Dresden
(Projekt)
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Karin Rühling, Dipl.-Ing. Martin Heymann |
| Finanzierung: | VGB-FORSCHUNGSSTIFTUNG |
| Laufzeit: | 01/09 - 01/2012 |
Kurzbeschreibung
Die Anwendung des RDS-PP-Systems im ZET der TUD stellt eine Pilotanwendung für hochvernetzte Strukturen dar, die mit folgenden Forschungszielen gekoppelt werden soll:
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Smart Energy Management -
Intelligentes Energiemanagement von Strom-Gas-Wasser-Kälte
| Mitarbeiter: | Dipl.- Ing. (FH) Dominik Haas, Dipl.- Ing. (FH) Torben Möller, Dr.-Ing. habil. Joachim Seifert, Dipl.-Ing. Andrea Meinzenbach, Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Jens Kaiser |
| Finanzierung: | BMWi, FKZ: 0327832C |
| Laufzeit: | 08/09 - 07/2012 |
Kurzbeschreibung
| Mit der Einführung eines Smart Energy Managements eröffnen sich größte Chancen für einen umfassenden Einsatz von KWK-Anlagen. Die Nachbildung des anvisierten komplexen Managements von thermischer und elektrischer Energie unter Berücksichtigung von Fernwärmesystemen, beliebigen Wärmeerzeugeranlagen oder auch der Einspeisung erneuerbarer Energien sowohl für Einzelgebäude als auch ganze Quartiere unter Beachtung wirtschaftlicher Kriterien erfordert die detaillierte rechnerische Nachbildung des Betriebsverhaltens des Gesamtsystems. Erstmalig sollen dabei elektrische und thermische Simulationsverfahren in geeigneter Weise gekoppelt werden. |
Sommerliche Raumkühlung im Wohnungsbau mittels kombinierter Heiz- und Kühlsysteme und gleitender nicht normierter Raumtemperaturen (Temperierungseffekt)
| Projektleiter: | Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Richter, Dipl.-Ing. Jens Haupt |
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Jens Kaiser, Dr.-Ing. Ralf Gritzki |
| Finanzierung: | BMWi, PT Jülich; FKZ: 0327483A, KERMI GmbH, Viessmann GmbH |
| Laufzeit: | 05/09 - 09/2012 |
Kurzbeschreibung
| Das Ziel besteht in der Entwicklung eines gekoppelten Heiz- und Kühlsystems mit Heizkörpern, bei dem im sommerlichen Kühlbetrieb keine Raumsolltemperaturen, sondern nur ein Auskühlen im Sinne einer Temperierung erreicht werden kann. Die Wärme- bzw. Kältebereitstellung basiert auf einer reversiblen Wärmepumpe. Als Ergebnisse werden Aussagen zu Kühleffekt, Energiebedarf, thermischer Behaglichkeit, Anlagenregelung, Anlagenauslegung und Komponentenoptimierung erwartet. Mit dem Vorhaben wird dem förderpolitischen Ziel nach Energieeinsparung und CO2-Minderung entsprochen. |
Nachhaltige Sanierung von Museumsbauten (Verbundvorhaben)
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Ralf Gritzki, Dr.-Ing. Alf Perschk Dr.-Ing. Markus Rösler, Dr.-Ing. Werdin |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | TU Braunschweig, TU München, Universität Stuttgart, Bauhaus-Universität Weimar |
| Finanzierung: | BMWi, FKZ: 0329084 / Kommunen |
| Laufzeit: | 01/08 - 09/2012 |
Kurzbeschreibung
Das wesentliche Ziel des Verbundvorhabens ist eine wissenschaftliche Begleitung von Pilot- und Demonstrationsprojekten zur nachhaltigen Sanierung von Museumsbauten. Folgende Teilziele werden verfolgt:
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HVAC Control Algorithms for Mixed-Mode Buildings
| Mitarbeiter: | Prof. Dr.-Ing. Clemens Felsmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | University of Colorado at Boulder |
| Laufzeit: | 01/09 - 12/2011 |
Kurzbeschreibung
| Innerhalb des Projekt werden Regel- und Steueralgorithmen für Gebäude mit hybriden Anlagensystemen (Mixed-Mode-Gebäude) entwickelt. Mit Hilfe dieser optimierten Algorithmen soll es möglich sein, den Energieverbrauch der Gebäude zu minimieren (z. B. durch Ausnutzung natürlicher Lüftung/ Nachtlüftung oder niedrigexergetischer Energiequellen der Umwelt, z. B. Grundwasser oder Erdwärme). Gleichzeitig werden positive Folgen auf die Investitionskosten der Anlagen und den Nutzerkomfort erwartet. Das Anwendungsgebiet beschränkt sich zunächst auf Bürogebäude. Das Projektteam ist multinational aufgestellt. Die Bearbeitung erfolgt in zwei grundsätzlichen Abschnitten: (1) theoretische Analyse und Ableitung vereinfachter quasi-optimaler Regelstrategien und (2) experimentelle Umsetzung der Ergebnisse. |
Stochastic Control Optimization of Mixed-Mode Buildings for U.S. Climates
(ASHRAE Research project number 1597-RP)
| Mitarbeiter: | Prof. Dr.-Ing. Clemens Felsmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | University of Colorado at Boulder |
| Laufzeit: | 01/10 - 12/2011 |
Kurzbeschreibung
| Das Projekt verfolgt die Zielstellung, optimierte Regel- und Steueralgorithmen für Gebäude mit hybriden Anlagensystemen (Mixed-Mode-Gebäude) zu entwickeln mit besonderer Berücksichtigung des stochastischen Verhaltens der Nutzer solcher Gebäude. Mit Hilfe dieser optimierten Algorithmen soll es möglich sein, das Anlagenverhalten optimal auf das stochastische Nutzerverhalten abzustimmen und somit den Energieverbrauch der Gebäude zu minimieren. Gleichzeitig werden positive Folgen auf die Investitionskosten der Anlagen und den Nutzerkomfort erwartet. Die Bearbeitung erfolgt in zwei grundsätzlichen Abschnitten: (1) theoretische Analyse und Ableitung vereinfachter quasi-optimaler Regelstrategien und (2) experimentelle Umsetzung der Ergebnisse. |
KWPHybrid - Kraft-Wärmepumpen-Hybrid,
Grundlagenuntersuchung und Erstellung von Berechnungssoftware für KWPHybrid
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. (FH) Torben Möller |
| Finanzierung: | AiF , FKZ: KF2006406DF9 |
| Laufzeit: | 09/09 - 08/2011 |
Kurzbeschreibung
| Im Rahmen des Kooperationsprojektes KWPHybrid(Kraft-Wärmepumpen-Hybrid) in Zusammenarbeit mit der Ultronics GmbH, Aalen und der Technischen Universität Dresden wird ein Anlagenkonzept zur Bereitstellung von elektrischer Leistung untersucht, welches zudem unter Ausnutzung von Abwärmeströmen sowohl Prozesswärme bei hohen Temperaturen wie auch Kälteleistung bei tiefen Temperaturen liefert. Es handelt sich dabei um ein neuartiges Konzept aus Wärmekraft- und Wärmepumpenprozess. Zielstellung ist die Realisierung einer solchen Anlage mit dem Anspruch einer optimalen konstruktiven Auslegung. So sollen die Voraussetzungen für die endgültige Serienreife und damit ein wirtschaftlicher Betrieb unter marktüblichen Bedingungen geschaffen werden. Das Projekt beinhaltet:
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Entwicklung eines Referenzkonzepts für eine hocheffiziente Energieanlage
auf Basis eines neuartigen, integrierten Gas-Dampf-Prozesses
| Projektleiter: | Prof. Dr.-Ing. Uwe Gampe, Professur für Thermische Energiemaschinen und -anlagen |
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Martin Rhein |
| Finanzierung: | BMWi, FKZ: 0327485A |
| Laufzeit: | 09/08 - 08/2011 |
Kurzbeschreibung
| Im Rahmen des Projektes wird der integrierte Gas-Dampf-(GiD-)Prozess prozessthermodynamisch und anlagentechnisch untersucht. Da bei sinkender oder fehlender Wärmelast der im Abhitzekessel erzeugte Dampf in die Gasturbine eingespeist wird, kann auf Wärmelastschwankungen flexibel reagiert werden. Die Dampfinjektion führt bei gleicher Leistung zu einer signifikanten Reduzierung des Brennstoffwärmeverbrauchs. Durch Rückkondensation des eingesetzten Wassers aus dem Abgas der Gasturbine und Wiederaufbereitung sind die Wasserverluste gering. Weiterer Untersuchungsscherpunkt bildet die externe Dampfeindüsung. Bei Einkopplung industrieller Abwärme (z.B. Gießereiprozess) ist je nach Art der Abwärmequelle zwischen Hoch- und Niedertemperaturwärme zu unterscheiden. Der Exergiegehalt der Abwärme erfordert differenzierte Einspeisepunkte in den Prozess. Zur Überprüfung der Erkenntnisse und Ergebnisse der theoretischen Untersuchungen erfolgt im Zentrum für Energietechnik der TU Dresden eine Demonstration auf Basis einer 600-kW-Gasturbine. |
Weiterentwicklung des Dezentralen Pumpensystems
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Annina Abdel Fattah, Dr.-Ing. André Kremonke Dr.-Ing. Alf Perschk, Dipl.-Ing. Alexander Buchheim |
| Finanzierung: | BMWi, FKZ: 0327486A / Industrie |
| Laufzeit: | 06/09 - 08/2011 |
Energetische Gesamtanalyse, Bewertung und Verbesserung
von komplexen HLK-Systemen für Wohngebäude
unter Berücksichtigung wärmephysiologischer Aspekte
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Ralf Gritzki, Dipl.-Ing. Wojciech Kozak Dr.-Ing. Joachim Seifert, Dr.-Ing. Alf Perschk, Dipl.-Ing. Jens Kaiser |
| Finanzierung: | BMWi, FKZ: 0327465A / Industrie |
| Laufzeit: | 07/08 - 06/2011 |
Kurzbeschreibung
| Die Umsetzung der angestrebten CO2-Emissionsminderung erfordert auch auf anlagentechnischem Gebiet weitere Anstrengungen zur Energieeinsparung. Eine Möglichkeit besteht in der Optimierung des Betriebsverhaltens der Gesamtanlage (einschließlich Regelung, Nutzerverhalten und Aspekten der thermischen Behaglichkeit). Das Vorhaben basiert auf einer Parameterstudie mittels numerischer Simulation. Nutznießer der Ergebnisse sind in erster Linie Hersteller, Fachplaner, Bauherren und Architekten. Die Ergebnisse werden auch als Grundlage für die Novellierung der EnEV bzw. der begleitenden Normen genutzt. |
LowEX-Fernwärme – MULTILEVEL DISTRICT HEATING
Ausführliche Projektinfo
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Karin Rühling, Dr.-Ing. Stefan Gnüchtel, Dipl.-Ing. Steffen Robbi, Dipl.-Math. Sebastian Groß, Dipl.-Ing. (FH) Martin Rhein, Dipl.-Ing. Martin Knorr, Dipl.-Ing. Andrea Meinzenbach |
| Finanzierung: | BMWi, FKZ: 0327400B |
| Laufzeit: | 10/06 - 09/2010 |
Kurzbeschreibung
| Unter dem Aspekt der komplexen Analyse der Kette „Wärmeerzeugung-Wärmeverteilung-Wärmeübergabe-Wärmenutzer“ in der die Bauhülle als flexible Bilanzgrenze einzuordnen ist, können der Fernwärme neue Ausbauchancen für die Zukunft eröffnet werden und zur Ressourcenschonung führen. Umfassende Systemuntersuchungen, ob zumindest in den Sommer- und Übergangszeiten nicht auch ein Temperaturniveau des Verteilsystems von 30 bis 40 °C technisch ausreicht und ergänzt um dezentrale Komponenten der Anhebung auf das Nutztemperaturniveau die Versorgung sicherstellt, sollten erarbeitet werden. Zur F&E-basierten Validierung des Ideenansatzes „MULTILEVEL DISTRICT HEATING“ ist die Bearbeitung von 4 Teilthemen konzipiert worden. 1 – Komplexanalyse Low Temperature & CHP 2 – Multifunktionale Fernwärmesysteme 3 – Einfluss sinkender Vorlauftemperaturen auf die Gebäudetechnik 4 – Software zur Verbesserung der Einsatzchancen von Fernwärmesystemen Downloadbereich Softwareprodukte (FreeOpt, STEFaN) Im Ergebnis stehen der Heizungs- und Fernwärmebranche neue Software-Werkzeuge und Informationsmaterialien zur Verfügung. Der mögliche Innovationsgrad und die Veränderung der Primärenergiewertigkeit werden am Beispiel der Konzeption eines Pilotprojektes demonstriert. Die Zusammenfassung ist als Buch erschienen (ISBN 978-3-942710-15-2) und kann für 25 EUR zzgl. Versandkosten bei uns bezogen werden. (Inhaltsverzeichnis) |
Optimierung von modernen Wärmeerzeugern für Heizungsanlagen
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. habil. Joachim Seifert, Dr.-Ing. Markus Rösler Dipl.-Ing. Jens Kaiser |
| Laufzeit: | 07/08 - 11/2010 |
Kurzbeschreibung
| Moderne Wärmeerzeuger für die Gebäudeheizung wie Brennwertgeräte oder Wärmepumpen erreichen unter Versuchsstandsbedingungen hervorragende Nutzungsgrade. Unter praktischen Einsatzbedingungen unterliegen sie dem Einfluss problematischer Nutzereingriffe, unangepasster Kopplung von Komponenten usw., so dass die erwünschten energetischen Effekte zum Teil deutlich gemindert werden. Im Rahmen der Untersuchung wurden auf der Basis einer gekoppelten Anlagen- und Gebäudesimulation Betriebsverhältnisse von kompletten Anlagen verschiedenster Konstellation nachgebildet. Im Ergebnis konnten spürbar verbesserte anlagentechnische Parameter und energetisch optimierte Betriebsweisen abgeleitet werden. |
Untersuchungen zur Intensivierung des Wärmeüberganges und des
Lüftungskonzeptes bei Hochleistungsverdunstungskühlung für Gebäude
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Ralf Gritzki, Dipl.-Ing. Wojciech Kozak, Dr.-Ing. Alf Perschk, Dr.-Ing. Markus Rösler |
| Finanzierung: | DFG, FKZ: RO1253/1-1 |
| Laufzeit: | 09/08 - 08/2010 |
Kurzbeschreibung
| Verdunstungskühlung stellt eine günstige Möglichkeit dar, thermische Behaglichkeit in Räumen zu erreichen. Voraussetzung dafür ist, dass die relative Luftfeuchtigkeit im Außenbereich gering ist. Im Gegensatz zu Klimatisierung auf der Basis von Halogenen sind Systeme mit Verdunstungskühlung unschädlich für die Umwelt und trotzdem energieeffizient und ökonomisch. Allerdings unterliegen sie gewissen Beschränkungen und es existiert ein deutliches Potenzial zur Leistungssteigerung gegenüber verfügbaren Systemen mit Verdunstungs-kühlung. Diese Kühler können sowohl in zentralen als auch dezentralen Anlagen zur Gebäudekühlung Anwendung finden. Bei hybriden Lüftungssystemen wird versucht, natürliche Kräfte wie Auftriebseffekte und Wind soweit wie möglich zu nutzen. Dennoch bleibt meist ein gewisser Bedarf zur Kühlung bestehen. Deshalb liegt es nahe, Konzepte der hybriden Lüftung mit Verdunstungskühlung zu analysieren. |
Migration von Schwermetallen aus Bauteilen der Trinkwassererwärmung
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Karin Rühling |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH (IKS) |
| Finanzierung: | DVGW, AGFW |
| Laufzeit: | 12/05 - 03/2009 |
Kurzbeschreibung
| Mit In-Kraft-Treten der neuen Trinkwasserverordnung im Jahre 2003 sind die entsprechenden Vor- schriften und Grenzwerte gleichermaßen für kaltes und erwärmtes Trinkwasser gültig. Mithin ist die Veränderung der Wasserqualität im Bereich der Trinkwasser-Installation zu beachten. Material- und Bauteilauswahl und ggf. auch die Art der Trinkwassererwärmung sind von Bedeutung. Gegenwärtig steht insbesondere die Einhaltung der Grenzwerte für Schwermetalle, wie Nickel, Kupfer und Blei, an der Zapfstelle im Mittelpunkt des Interesses. Gesicherte Erkenntnisse für die Veränderung der Schwermetallkonzentration im kalten Trinkwasser liegen derzeit nur für nach DIN 50931-1 geprüfte Werkstoffe vor, für die wasserseitige Einsatzbereiche in DIN 50930-6 festgelegt wurden. Das For- schungsvorhaben verfolgt das Ziel, sowohl durch Auslegung, Errichtung und Betrieb einer Versuchs- anlage als auch über ausgewählte Stichproben im Feldversuch (Begleitung von Inbetriebnahmen und Einzelanalysen an Anlagen des Bestandes) zu Aussagen zur Schwermetallmigration aus Bauteilen der Trinkwarmwasserversorgung zu gelangen. Die Prüfstanduntersuchungen werden durch die Ermittlung von Daten aus den Feldmessungen ergänzt, die in Zusammenarbeit mit Fernwärmebetreibern und Wohnungsunternehmen erhoben werden sollen, um das Langzeitverhalten von Bauteilen der Trink-wassererwärmung unter realen Nutzungsbedingungen zu bestimmen. Durch derartige Daten kann das Langzeitverhalten genauer beurteilt sowie der Bogen von den Versuchen in die Praxis geschlagen werden. Die Untersuchungen schaffen mithin auch eine wesentliche Grundlage für ein zukünftiges EAS. |
Weichenheizungssystem mit regenerativen Energiequellen
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Bernd Müller, Dipl.-Ing. Lutz Dittmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | HERMOS Systems GmbH, Dresden; Rochhausen Kältesysteme GmbH, Scharfenstein |
| Finanzierung: | BMWA, (AiF-ProInno) |
| Laufzeit: | 01/07 - 02/2009 |
Kurzbeschreibung
| Weichen der DB Netz AG, aber auch die der örtlichen Verkehrsbetriebe, müssen in der kalten Jahreszeit durch Beheizung funktionstüchtig gehalten werden. Die Steuerung erfolgt nach Feuchtigkeit, Temperatur und anderen Witterungseinflüssen. Die Funktion der Weichen ist zu überwachen. Die Weichen der örtlichen Verkehrsbetriebe (Straßenbahnen) werden oft noch zusätzlich dadurch belastet, dass Schnee durch Straßenfahrzeuge (PKW, LKW) in die Weichen eingepresst wird. Früher wurden die Weichen oft mit Dampf oder Propangas beheizt oder bei starkem Schneefall freigeschaufelt. Derzeit erfolgt die Eisfreihaltung der Weichen vorrangig – gemäß dem Stand der Technik - durch Elektroheizungen. Es werden Elektroheizstäbe und Heizelemente in unterschiedlicher Weise an den zu beheizenden Weichenteilen angebracht, wobei Klemmverbindungen die vorherrschenden Befestigungselemente sind. Das Eisfreihalten der Weichen und damit die Sicherheit im Schienenverkehr sind mit Elektroenergie-verbrauch verbunden, der einen Ausstoß von CO2 verursacht. Ausgehend von dieser Problematik stellen sich die Bearbeiter die Aufgabe, ein Weichenheizsystem unter Nutzung regenerativer Energiequellen und der dazugehörigen Steuerung und Regelung als Systemlösung zu entwickeln, mit dem der Energieverbrauch und der CO2–Ausstoß spürbar gesenkt und die Funktion der sicheren und zuverlässigen Verhinderung des Einfrierens der Weichen nicht eingeschränkt, sondern noch verbessert wird. Die Zielstellung soll durch eine besondere, zu entwickelnde Systemlösung, bestehend aus: • Wärmepumpe, • Wärmerohr (Heatpipe) bzw. Erdwärmesonde als Wärmequelle (WQ), • Schienenheizelementen als Wärmesenke (WS) und • der Regel- und Steuertechnik erreicht werden. erreicht werden. |
DemoCell – Felderprobung kleiner Brennstoffzellen (Projektinfo IMSA)
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Thomas Pfeifer, Dr.-Ing. Rühling |
| Finanzierung: | DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH , NL Freiberg |
| Laufzeit: | 12/01 – 12/07 |
Kurzbeschreibung
| Im Auftrag eines überregionalen Gasversorgers werden an verschiedenen Standorten bis zu 30 Kleinbrennstoffzellen mit einer elektrischen Leistung bis max. 4,6 kW beim Einsatz in der Hausenergieversorgung getestet. Über einen Zeitraum von 3 Jahren wird das Verhalten jeder installierten Brennstoffzelle messtechnisch erfasst, so dass eine genaue Bilanzierung der Stoff- und Energieströme der Anlage möglich ist. Des Weiteren werden von dem Projekt Aussagen zur Anlagenverfügbarkeit von Kleinbrennstoffzellen und deren Potential zur Einsparung von Primärenergie in der Gebäudeenergieversorgung erwartet. Im Jahr 2005 erfolgte das kontinuierliche Monitoring für 8 Feldtestanlagen. Bei sechs dieser Anlagen handelte es sich um SOFC-Brennstoffzellen der Fa. Sulzer HEXIS, die unter Nennlast ca. 1 kW Elektroenergie und ca. 2,5 kW thermische Energiebereitstellen aus dem Brennstoffzellenprozess liefern. An einem weiteren Standort des Feldversuches wird seit September 2004 ein PEMFC-System der Firma Vaillant betrieben. Ende Juni 2005 wurde zusätzlich eine PEMFC-Anlage in Betrieb genommen, die von einem Konsortium aus mehreren Firmen und Forschungsinstituten in Sachsen und Berlin entwickelt wurde. Nach ca. dreijähriger Monitoringphase wurden die Feldversuche an drei Projektstandorten zum Ende des Jahres 2005 planmäßig beendet. |
Senkung der Zirkulationsverluste in zentralen Trinkwassererwärmungsanlagen
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Robert Huhn, Dipl.-Ing. (FH) Knut Gietzelt |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | ILK Dresden |
| Finanzierung: | AiF |
| Laufzeit: | 06/05 - 12/2007 |
Kurzbeschreibung
| Seit Inkrafttreten der Energieeinsparverordnung (EnEV) reicht es nicht mehr aus, nur den Primärenergieaufwand für die Raumheizung weiter zu senken, sondern erstmals wird auch der Primärenergieaufwand für die Bereitung von erwärmtem Trinkwasser in die gesetzlichen Regelungen einbezogen. Dabei rückt der Zirkulationswärmebedarf in den Mittelpunkt des Interesses. Die Auswertung der Messdaten von drei Objekten in Dresden zeigte wiederholt, dass der Zirkulationswärmebedarf durchaus 25 bis 50 % des Endenergiebedarfs für die Bereitstellung von erwärmtem Trinkwasser ausmacht oder gar deutlich übersteigen kann, wenn der Warmwasserbedarf aufgrund des Nutzerprofils sehr niedrig ist. Es fehlen bisher komplexe Analysen verschiedener Zirkulationssysteme und deren Vergleich anhand objektiver Bewertungsmaßstäbe. Neue Ideen, die den Primärenergiebedarf für die Zirkulation erwärmten Trinkwassers bei Einhaltung der DVGW-Richtlinien deutlich senken, werden untersucht und deren Umsetzbarkeit anhand technischer, ökologischer und betriebswirtschaftlicher Kriterien bewertet. Die Bewertung soll sowohl die Spezifika von Objekten mit Anbindung an ein Fern- oder Nahwärmenetz als auch die solcher mit eigener Erzeugeranlage (Heizkessel, Wärmepumpe, KWK-Anlage, Solaranlage) berücksichtigen. Der Einsatz von Elektroenergie wird ebenfalls in den Vergleich einbezogen. An drei ausgewählten Objekten werden derzeit die thermischen, hydraulischen und energetischen Daten der Zirkulationssysteme kontinuierlich aufgezeichnet, um daraus Spezifikationen für ein verändertes Zirkulationssystem sowie die Betriebsweise abzuleiten. Parallel dazu wird der Versuchsstand an der TU Dresden konzipiert und aufgebaut, an dem u.a. Untersuchungen zur Dynamik im Zirkulationssystem und Tests alternativer Anlagenkonfigurationen zur Deckung der Zirkulationsverluste untersucht werden sollen. |
Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage mit alternativer Wärmequelle bei niedrigen Außenlufttemperaturen;
Theoretische Untersuchung von Spitzenlastwärmequellen (Projektinfo)
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Klaus Ramming |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Lattermann Haustechnik GmbH |
| Finanzierung: | BMWA, (AiF-ProInno) |
| Laufzeit: | 09/05 - 08/2007 |
Kurzbeschreibung
| Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Spitzenlastwärmequelle, eines Simulationsprogramms für horizontale Erdkollektoren und einer Richtlinie zur optimierten Auswahl der geometrischen Auslegungsparameter von Erdkollektoren (Rohrabstände, Durchmesser, Stranglänge etc.) in Abhängigkeit von der Klimaregion und dem vorliegenden Bodentyp. Die Spitzenlastwärmequelle soll in Kombination zur Außenluft einen monovalenten Wärmepumpenbetrieb über das ganze Jahr ermöglichen, wobei Luft als Hauptwärmequelle genutzt werden soll. Bei monoenergetischen Luft/Wasser-Wärmepumpensystemen werden die Lastspitzen derzeit mit einem elektrischen Heizstab gedeckt, der durch den Einsatz einer Spitzenlastwärmequelle ersetzt werden soll. Diese ist dabei so zu optimieren, dass sie eine große Leistung bei einer minimal erschlossenen Fläche über einen relativ kurzen Zeitraum aufnehmen kann, ohne dass das Erdreich so weit ausgekühlt wird, dass die Vegetation oder umliegende Gebäude zu Schaden kommen können oder Einsatzgrenzen der Systemkomponenten überschritten werden. Zur Maximierung der spezifischen Entzugsleistung wurde zusätzlich das Potential von kurzen Wärmerohren untersucht. Sie sollten ohne zusätzlichen Energiebedarf die gespeicherte Wärme tieferer Erdschichten zum Erdkollektor hin befördern. Die erzielten Ergebnisse stehen in keinem Verhältnis zu dem notwendigen Aufwand. Auch die theoretische Analyse bestätigte nur ein geringes Optimierungspotential dieser Technologie. Das numerische Rechenmodell zur Simulation der instationären Wärmeleitung sowie des instationären Feuchtetransportes wurden entwickelt und in ein kombiniertes Simulationsprogramm umgesetzt. Derzeit werden die thermischen und hydraulischen Erdreichparameter sowie die Parameter der Wärmeübergabe an der Erdoberfläche mit Messreihen des Deutschen Wetterdienstes verglichen. Parallel dazu wird ein Versuchsstand betrieben, der zur Verifizierung der Rechenergebnisse genutzt wird. Für eine praxisorientierte Auslegung wurde das instationäre Temperaturfeld auch analytisch aufgelöst und in ein Excel-Arbeitsblatt umgesetzt, um in vertretbaren Rechenzeiten schnell optimierte Auslegungsparameter für die jeweilige Region und dem Bodentyp ermitteln zu können. ( Wärmepumpen-Info) |
EDUAR&D - Multidimensionale Technikbewertung
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Lutz Dittmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | AGFW, FhG-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung Karlsruhe, Institut für Sozialforschung an der Universität Frankfurt, Energiewissenschaftliches Institut der Universität Köln |
| Finanzierung: | BMWA, Arbeitsgemeinschaft Fernwärme e.V. (AGFW) |
| Laufzeit: | 07/05 - 03/2007 |
Kurzbeschreibung
| Das Forschungsprojekt EduarR&D des BMWA zielt auf die Schaffung effizienter Werkzeuge zur Bewertung von Maßnahmen staatlicher Technologieförderung ab. Dabei ist im Rahmen des Bausteins „Multidimensionale Technikbewertung“ einerseits die Richtung der Technologieentwicklung auf dem Gebiet der Elektroenergie- und Wärmeerzeugung bzw. -speicherung darzustellen. Andererseits wird ein soziologischer Ansatz verfolgt, der die Entscheidungsprozesse maßgeblicher Innovationsträger dieser Branche nachzuvollziehen und einzuordnen versucht. Der Anteil des Lehrstuhls für Energiesystemtechnik und Wärmewirtschaft der TU Dresden an diesen Arbeiten betrifft die Erstellung der Datengrundlage auf technischem Gebiet. Zu diesem Zweck wurde aufbauend auf einer durch die Projektgruppe entworfenen umfassenden Datenbank, die alle zurzeit oder in absehbarer Zukunft relevanten Technologien berücksichtigt, eine umfassende Datenerhebung durchgeführt. Als Resultat konnte eine belastbare Matrix erstellt werden, die mit Ansätzen zur vergleichenden Bewertung von Strom und Wärme und zur Berücksichtigung von Teillastfällen und Hilfsenergien unterfüttert werden konnte. Die Arbeiten des Institutes für Energietechnik der TU Dresden für dieses Projekt sind damit weitgehend abgeschlossen. Da sich der Bearbeitungszeitraum durch Verzögerungen bei der Erstellung der Simulationsmodelle jedoch bis Mitte 2007 ausweiten wird, werden weitere Arbeiten zur Vervollständigung der Datenbasis erfolgen. |
Untersuchungen zur Optimierung des Zusammenwirkens von Technologien zur dezentralen Energieerzeugung mit Brenngasen aus Erneuerbaren Energieträgern (Projektinfo)
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Karin Rühling Dr.-Ing. Bernd Müller Dipl.-Ing. Lutz Dittmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | DBI-Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg (Netzwerksmanagement) University of Chemistry and Technology Prague, Czech Republic University Miskolc, Hungary Institute of Oil and Gas Krakow, Poland Technische Universität Bergakademie Freiberg Fraunhofer Institut Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung Dresden Institut für Polymerforschung Dresden Institut für Agrartechnik Bornim e.V. Fördergesellschaft Erneuerbare Energien e.V. Berlin MITGAS Mitteldeutsche Gasversorgung GmbH |
| Finanzierung: | BMBF |
| Laufzeit: | 11/03 - 08/06 |
Kurzbeschreibung
| Die sinnvoll nutzbaren Reserven an fossilen Brennstoffen sind begrenzt. Der Energiemix der Zukunft ist auf eine effiziente Biomasse- und Müllnutzung zur Bereitstellung der Endenergiearten Strom, Wärme und Kälte angewiesen. Seit 2004 arbeitet ein Netzwerk auf dem Teilgebiet der Brenngase, die aus Erneuerbaren Energieträgern herstellbar sind. Es arbeiten elf Forschungsinstitute und Hochschulen aus vier Ländern zusammen. Es wurde eine Analyse des Standes der Technik zur Erzeugung bzw. Gewinnung und Aufbereitung von Biogas, Klärgas, Deponiegas, Grubengas und mittels Vergasung erzeugtem wasserstoffreichem Gas (Vergasungsgas) erstellt. Die Aufbereitung auf eine Gasqualität, die eine Einspeisung in bestehende Erdgasnetze zulässt, ist technisch möglich, jedoch mit hohen Kosten verbunden. Alternativ wurde die stoffliche und energetische Nutzung in der Nähe zu Biomasse- und Müllanfall untersucht. Vergleichende Aussagen zur Gesamtkette von der Gaserzeugung über notwendige Veredlungsstufen bis zum Einsatz in KWK- Technologien (Gasmotoren, Gasturbinen, Brennstoffzellen) stehen im Fokus. Die neue Qualität wird durch die Berücksichtigung der lokalen Verbrauchs- und Netzstrukturen Wärme und Kälte erreicht. Mit der Datenbank ENERGY wurde ein Werkzeug geschaffen, um durch den Vergleich der möglichen Prozessketten für lokal verfügbare Ressourcen die energetisch und ökonomisch sinnvollsten Optionen zu wählen. Die Datenbank ist erweiterungsfähig und kann durch beständige Datenaktualisierungen und die Implementierung weiterer Auswertealgorithmen einen hohen Nutzwert erreichen. |
Thermische Desinfektion in zentralen Trinkwassererwärmungsanlagen
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Bernd Müller, Dipl.-Ing. Matthias Mischke |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | STS Energietechnik GmbH, TUD- Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene |
| Finanzierung: | BMWA, (AiF-ProInno) |
| Laufzeit: | 05/04 - 07/06 |
Kurzbeschreibung
| Ziel des Projektes ist die Schaffung einer Anlage (Prototyp) zur thermischen Trinkwasserdesinfektion unter Anwendung hoher Desinfektionstemperaturen bei drastisch gesenktem Reaktionsvolumen und hoher energetischer Effizienz. Die thermische Desinfektion des Trinkwassers erfolgt dabei im Durchflussprinzip. In der entwickelten Anlage muss aufgrund der geringen Verweilzeit des Wassers die Desinfektion bei deutlich höheren Temperaturen als in bisher bekannten Anlagen erfolgen. Um die Energieeffizienz der Anlage zu erhöhen, war eine intensive Wärmerückgewinnung erforderlich. Zusätzlich wurde das Trinkwasser wieder aktiv auf 60 °C rückgekühlt. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurden Wärmepumpenlösungen für die Aufheizung und die Rückkühlung diskutiert. Zur Reduzierung der benötigten Heizenergie für die Erwärmung des Zirkulationsvolumenstromes im Reaktionsbehälter mittels Wärmepumpe (Kompressions- und Peltier-Wärmepumpe) wurden umfangreiche Recherchen und Untersuchungen durchgeführt. Die besonderen Anforderungen an die zu konzipierende Wärmepumpe ergeben sich aus der zu nutzenden Wärmequelle mit einer Temperatur von ca. 60 °C und der hohen Temperatur der Wärmesenke von ca. 70 °C bis 90 °C in Abhängigkeit der erforderlichen im Rahmen dieses Forschungsthemas zu ermittelnden Desinfektionstemperatur und der notwendigen Verweilzeit. Die Wärmequelle der Wärmepumpe ist das zu kühlende Trinkwasser, als Wärmesenke dient der Desinfektionsbereich. Es wird auf die einzelnen Bauteile, Schaltungen und das Betriebsverhalten der Anlage eingegangen. Der Nachweis der wirksamen Legionellenabtötung (Absterbekinetik) für extrazellulär und intrazellulär gewachsene Legionellen wurde im mikrobiologischen Labor der Medizinischen Akademie der TU Dresden an der dahin umgesetzten Anlage durchgeführt. Die zentrale Fragestellung für eine kontinuierliche Desinfektion war das Finden des richtigen Verhältnisses zwischen Desinfektionstemperatur, Reaktionsvolumen und Verweilzeitverteilung. Die Untersuchungen fokusierten daher auf die thermische Desifektionswirkung sowohl extrazellulärer als auch intrazellulärer Legionellen als Modellorganismus für Protozoen/ Bioiflm- assoziierte Bakterien. Bei der Erprobung der Pilotanlage wurde außerdem unter Laborbedingungen gezüchteter Biofilm auf Kunststoffträgern eingesetzt. Extrazellulär und intrazellulär gewachsene Legionellen wurden für unterschiedliche Zeiten einer Desinfektionstemperatur ausgesetzt und durch sofortiges Abkühlen in Eiswasser der Wärmeeinwirkung entzogen. Anschließend wurde die Menge der noch lebenden Legionellen durch Ausplattieren auf BCYE-Agar bestimmt und in cfu (colony forming units) bzw. KbE (Kolonie bildende Einheiten) angegeben. Die Abtötung hängt von der Temperatur und der Verweildauer ab. Während bei 65°C etwa 200 s notwendig sind, um eine Reduktion um 8 logarithmische Stufen zu erreichen, verkürzt sich diese Zeit bei 80 °C auf 60 s. Es zeigte sich, dass die Absterbekinetik der extra- und intrazellulär kurzzeitig in Amöben gewachsenen Legionellen gering signifikante Unterschiede aufwies. Die Abtötung von Legionellen, die sich in Amöbenzysten aufhielten, war noch deutlicher verzögert. Bislang existierte keine Vorschrift bzw. Methode zum Nachweis der Wirksamkeit eines Verfahrens der Desinfektion, das die Überlebensform der intrazellulär gewachsenen Legionellen berücksichtigt. Dies konnte erstmals im Rahmen dieses Projektes bestimmt werden. Wesentliche methodische Voraussetzung hierfür sind neu geschaffen worden. Die Untersuchungen zeigten eine längere Überlebens-/Persistenzzeit in den Amöbenzysten. Eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen ist, dass intrazelluläre in Amöben gezüchtete Legionellen nicht mehr so stoffwechselaktiv und damit wahrscheinlich widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse sind. Die Erarbeitung der Modelle, die die Interaktionen zwischen Legionellen und ihren Wirtszellen (Amöben) in-vitro beschreiben, kann somit als abgeschlossen betrachtet werden. Die Ergebnisse werden zur Publikation in einer internationalen Zeitschrift vorbereitet. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass unter in-vitro Bedingungen intrazelluläre Legionellen hitzeresistenter sind als extrazelluläre Legionellen. Bei Austestung der Laboranlage war jedoch bei den für den Praxiseinsatz konzipierten Temperaturen eine ausreichende Reduktion der natürlichen Wasserflora zu erreichen. Es wurde eine umfangreiche Dokumentation zum Aufbau und Betrieb der Prototypanlage erstellt. |
Entwicklung, Bau und Erprobung eines Messgerätes zur Bestimmung der Dampffeuchte und damit der Nassdampfenthalpie
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Matthias Mischke |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Ingenieurbüro Hoffmann, PCE - Ingenieurbüro für Mess-, Steuer- und Regelungstechnik GmbH |
| Finanzierung: | BMWA, (AiF -ProInno) |
| Laufzeit: | 03/05 - 12/2006 |
Kurzbeschreibung
| Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Betriebsmessgerätes, mit dem eine fortlaufende Messung der Dampffeuchte und damit der Nassdampfenthalpie ermöglicht wird. Das Messgerät soll kompakte Abmessungen haben, eine möglichst hohe Genauigkeit bieten und weitestgehend unempfindlich gegen Schwankungen der Betriebsparameter sein. Das fertig entwickelte Messgerät soll anschließend in umfangreichen Messversuchen an verschiedenen Versuchsständen untersucht und optimiert werden. Nach Zusammenführung der Komponenten des Messgerätes erfolgten erste Funktionstests der Einzelkomponenten (Heizungsreglung, Zusatzheizung zur Minimierung der Vorwärmzeit, Druck- und Temperaturmessung) sowie Untersuchungen zum Druckverlust des Gerätes. Nach Fertigstellung der Isolierschalen wurden Tests zur Ermittlung der Wärmeverluste durchgeführt. Im Anschluss daran wurde das Gerät zur Firma Pharmatec GmbH umgesetzt. Dort wurde die Erprobung des Gerätes mit Dampf realisiert. Nach erfolgreichem Test wird das Gerät nochmals zur DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH umgesetzt, um dort unter günstigeren Einsatzbedingungen weitere Analysen durchzuführen und die Anwendbarkeit und deren Bedingungen zu verifizieren. |
Erweiterte Modellierung der Verluste in Wärmespeichern und Entwicklung einer Berechnungsmethode für eine optimierte Speicherkonstruktion
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Robert Huhn |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Fernwärme-Forschungsinstitut in Hannover e.V. (FFI) |
| Finanzierung: | AiF |
| Laufzeit: | 08/03 - 01/06 |
Kurzbeschreibung
| Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens, welches gemeinsam mit dem Fernwärmeforschungsinstitut in Hannover e.V. durchgeführt wurde, erfolgten theoretische und experimentelle Untersuchungen an Wärmespeichern sowie umfangreiche numerische Berechnungen zu den verlustbehafteten Vorgängen in Wasserwärmespeichern. Dabei wurde das im AiF-Forschungsvorhaben Nr. 12588 BG entwickelte Kennziffernsystem zur Bewertung der inneren und äußeren Verluste an Wärmespeichern samt der Prüfvorschrift zur Ermittlung dieser Kennziffern auch für liegende Speicher erweitert. Aus den numerischen Berechnungen wurden empirische Beziehungen abgeleitet, mit deren Hilfe die einzelnen Teilverluste in Speichern allein aus den konstruktiven Angaben und den hydrodynamischen und thermischen Betriebsparametern vorhergesagt werden können. Damit ist ein hilfreiches Werkzeug für Speicherhersteller entwickelt worden. Schwerpunkte der Untersuchungen waren die Verluste durch Mischung bei Einströmung, Verluste durch Temperaturausgleichsvorgänge zwischen horizontalen Speicherschichten sowie zwischen Speichermedium und Behälterwand und Einbauten. Den größten Anteil an den insgesamt auftretenden Exergieverlusten stellen jedoch die Grädigkeiten in den Wärmeübertragern dar. Hinzu kommen bei innenliegenden Heizflächen die verursachten Konvektions- und Mischvorgänge bei der Beladung. Die inneren Verluste wurden über die irreversible Entropieerhöhung des Systems abgebildet. Die einzelnen Wärmeverluste am Deckel, Mantel und Boden des Speicherbehälters sowie an Anschlussleitungen wurden messtechnisch und numerisch untersucht und quantifiziert. Hieraus ergeben sich Empfehlungen für die konstruktive Ausführung und Isolierung des Behälters. Die zwei- und dreidimensionalen numerischen Berechnungen wurden durch Testserien am Versuchsstand sowie durch Vergleich mit Messergebnissen aus dem AiF-Forschungsvorhaben Nr. 12588 BG validiert. Nur mit dem Einsatz einer leistungsstarken numerischen Strömungssimulations-Software war es möglich, die einzelnen Verluste im Speicher getrennt zu quantifizieren sowie qualitativ zu bewerten. Die praktische Anwendbarkeit des Kennziffernsystems mit energetischen und exergetischen Kennzahlen wurde für liegende Speicher an zwei Testspeichern überprüft. Die bestätigten Kennzahlen wurden in den Richtlinienentwurf übernommen. Ein wesentlicher Unterschied zu stehenden Speichern besteht darin, dass der Schichtungsabbaufaktor aufgrund des mit der Höhe veränderlichen Speicherquerschnittes bei liegenden Speichern keine Berücksichtigung findet. Auf Basis der vorgeschlagenen Richtlinie können von Prüflaboratorien die Kennzahlen ermittelt und somit die inneren und äußeren Verluste von stehenden und liegenden Wärmespeichern transparent veranschaulicht werden. Damit ist ein Instrumentarium zur Bewertung und Verbesserung von Wärmespeichern geschaffen worden. Die erarbeitete neue Bewertungsmethode für Wärmespeicher samt der zur Ermittlung der Kennziffern vor-geschlagenen Prüfvorschrift und die Empfehlungen zur Verbesserung von Konstruktion und Betriebsweise von Wärmespeichern tragen zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit, Funktionsfähigkeit und Energieeffizienz von Wärmeversorgungsanlagen bei. Die Ergebnisse können von klein- und mittelständigen Unternehmen, insbesondere von Speicherherstellern, ohne zusätzliche Forschungs- und Entwicklungsleistungen berücksichtigt werden. Die Kennzahlen stellen für Planungsbüros sowie auch kleine Unternehmen bis zu Handwerksbetrieben praktikable Arbeitsunterlagen zur bedarfsgerechten Integration der Speicher in die wärmetechnische Anlagen dar. |
Entwicklung einer Dampfturbine kleiner Leistung mit mechatronischer Kopplung an das elektrische Netz
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Jens Hampel |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | TU Dresden, Elektrotechnisches Institut, Professur Leistungselektronik, AG Kühnle, Kopp und Kausch, Frankenthal, RWE Solutions Piller GmbH, Osterode, DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH |
| Finanzierung: | Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU), DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH |
| Laufzeit: | 12/01 – 06/05 |
Kurzbeschreibung
| Gegenstand des Projektes war die Entwicklung, Konstruktion, Bau und Erprobung eines getriebelosen Dampfturbogenerators mit 500 kWel Leistung und Anbindung an das Netz über einen Frequenzumrichter. Hierzu wurde ein entsprechender Turbogenerator konzipiert und gebaut. Die Anbindung ans Netz erfolgte über einen modifizierten Frequenzumrichter. Aufgrund der direkten Kopplung von Turbine und Generator musste ein neues Regelungskonzept entworfen werden. Hierbei stand eine Reihe von Varianten zur Auswahl, aus denen eine umgesetzt wurde. Theoretische Untersuchungen zum Wirkungsgrad in Abhängigkeit von der Leistung und der Drehzahl sowie den Dampfzuständen wurden parallel durchgeführt. Sie bildeten die Grundlage für die praktische Ermittlung der lastabhängigen optimalen Drehzahlen am Versuchstand. Für die praktischen Untersuchungen wurde am Standort Reick in Dresden in einem bestehenden Heizwerk eine Versuchsanlage errichtet. Die praktischen Versuche an der neuen Anlage haben deren Funktionalität bestätigt. Typisch für eine derartige Neuentwicklung, sind eine Reihe von technischen Schwierigkeiten aufgetreten, die größtenteils im Laufe des Projektes untersucht und beseitigt wurden. In weiterführenden Entwicklungsarbeiten muss die Serienreife der Anlage erreicht werden. |
Optimierung der Auslegung der Betriebsführung von Absorptions-Kältemaschinen im Systemverbund
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Lutz Dittmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH; Stadtwerke Leipzig GmbH; Stadtwerke Halle GmbH |
| Finanzierung: | BMWA; DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH; Stadtwerke Leipzig GmbH; Stadtwerke Halle GmbH |
| Laufzeit: | 01/03 – 08/05 |
Kurzbeschreibung
| Im Verlauf des Jahres konnte die Bearbeitung aller Arbeitspunkte in Angriff genommen und im Rahmen des Projektes zu einem Abschluss gebracht werden. Zur Fundierung der Untersuchungen wurde basierend auf einer kritischen Analyse der Literaturquellen und eigener Berechnungen eine konsistente Stoffdatenbasis der Stoffpaarung Lithiumbromid/Wasser für wichtige Parameter erstellte. Darauf aufbauend konnten Simulationsmodelle zur Analyse der Vorgänge in einer LiBr/H2O-Kältemaschine erstellt werden, die eine Optimierung der Randbedingungen des Betriebsverhaltens erlauben und Planern bzw. Nutzern eine Entscheidungsfindung hinsichtlich ökonomischer Fahrweise erleichtern können. Die Wichtigkeit der Nutzung von Spitzenlastanlagen konnte dargelegt werden, wobei besonderes Augenmerk auf die Gestaltung von Kaltwasserspeichern gelegt wurde. Die Untersuchung eines liegenden Kaltwasserspeichers zur Verbesserung der Einsatzbedingungen von Kältemaschinen, die im innerstädtischen Bereich auf die Nutzung vertikaler Bauformen verzichten müssen war dabei das zentrale Thema. Durch Variation der Behälterneigung und Ein- bzw. Ausflusskonstruktion konnte mit experimentellen Untersuchungen eine effiziente Speicherkonstruktion gefunden und das zyklische Verhalten visuell und durch Kennzahlen belegt werden. Diese Ergebnisse konnten in die Teilprojekte für die kofinanzierenden Unternehmen einfließen und dabei zum besseren Verständnis und zur Optimierung des Einsatzes von Kälteanlagen beitragen. Anwendungsfälle waren die Optimierung der Kälteversorgung eines Klinikums, welche die Erzeugung eines Prognosemodells einer Jahresscheibe für eine Verbundschaltung von Absorptions- und Kompressionskältemaschinen, freier Kühlung und einer Speicheranlage beinhaltete und die Ermittlung der optimalen Zulufttemperatur von Gasturbinen zum Gegenstand hatten. Im Anschluss an das Forschungsprojekt wird es zur Nutzung der Erkenntnisse bei weiteren Untersuchungen zur Betriebsoptimierung von Kältemaschinen kommen, auch die Versuche am Kältespeicher werden fortgesetzt. |
Hausanschlussstation mit selbstlernender mechatronischer Regelung
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Norbert Wünsche |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH; Stadtwerke Rostock AG; Stadtwerke Leipzig GmbH; DANFOSS IWK Regler GmbH |
| Finanzierung: | BMWA |
| Laufzeit: | 02/02 – 01/04 |
Kurzbeschreibung
| Die Anwendung des Durchflussprinzips zur Trinkwarmwasserbereitung in Hausanschlussstationen kann in den meisten Fällen deutliche Vorteile bringen. Bei der Anwendung der üblichen PI-Regelkreise ergeben sich jedoch systembedingt größere Abweichungen bei Laständerungen. Deshalb wurden zwei neue Regelverfahren entwickelt, mit denen eine Temperaturstabilität von besser +/-3 K erreicht wird. Die erste Lösung ist eine mechatronische Realisierung mit Differenzdruckantrieb und Korrekturfunktion. Die zweite Lösung erweitert den bekannten PI-Regler um einen Volumenstrom-D-Anteil, einschließlich einer Lernfunktion für einige Parameter. Letztere ist insbesondere für kleine und mittlere Anlagen geeignet, sowohl in Neuanlagen wie auch in der Ertüchtigung von bestehenden Trinkwassererwärmungsanlagen. Beide Lösungen wurden im Fernwärmeversuchsfeld der TU Dresden realisiert und vermessen. Damit kann die Stabilität der Trinkwarmwassertemperatur auch bei großen Laständerungen gewährleistet werden. Beide Lösungen erbringen auch mit Doppelwand-Plattenwärmeübertragern (PWÜ) eine hohe Temperaturkonstanz und eine größere Sicherheit gegen Eindringen von Heizmedium in das Trinkwasser. |
Zweikreiswärmepumpen-System zur energieeffizienten Wärmeversorgung
von Wohngebäuden (Wärmepumpen-Info),
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Bernd Müller |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Buderus Heiztechnik GmbH, DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH, Kulmbacher-Klimageräte-Werk GmbH |
| Finanzierung: | BMWA |
| Laufzeit: | 04/02 – 09/04 |
Kurzbeschreibung
| Zum Thema wurde ein Abschlussbericht angefertigt und damit offiziell die Themenbearbeitung beendet. Im Jahr 2004 galt es vor allem, die Messtechnik der Pilot-Wärmepumpenanlage zu vervollkommnen. Ein Messcomputer mit ISDN/Watchdog und Monitor im Betriebssystem Windows 2000 dient zur Erfassung der Messwerte. Über eine Access-Datenbank erfolgt die Erstellung von Bilanzen. Die Inbetriebnahme der Wärmepumpe erfolgte in der 47.KW 2003 zum Trockenheizen des Estrichs und des Gebäudes. Danach erfolgte die Installation des Warmwasserspeichers (51. KW 03) und die Installation der Messtechnik (5. KW 04). Seit März 2004 liegen verlässliche und aussagekräftige Messwerte vor, die es ermöglichten, noch verschiedene Veränderungen an der Regelung bzw. an der Anlage (z.B. Pumpendrehzahlen, Isolierung von Wärme abstrahlenden Teilen usw.) vorzunehmen, um damit den Wärmepumpenbetrieb weiter zu optimieren. Mit der über mehrere Jahre laufenden Messdatenerfassung können aussagekräftige Betriebsdaten gesammelt werden. Die konzipierte Anlagenschaltung, bei der alle Wärme hoher Temperatur aus dem Enthitzer in das Warmwasser abgeführt wird, hat sich als sinnvoll erwiesen. So fällt in der Heizperiode ein Großteil der Wärme zur Warmwasserbereitung "nebenher" bei guten Arbeitszahlen an. In der Heizzeit, in der allgemein die Temperatur der Wärmequelle sinkt und tiefere Temperaturen als im Sommer annimmt, werden dadurch extreme Betriebszustände mit hohen Vorlauftemperaturen bei tiefen Wärmequellentemperaturen vermieden. Die Warmwassertemperaturen im oberen Speicherbereich liegen immer über 50°C, wobei im Winterbetrieb bei längeren Laufzeiten für die Heizung Temperaturen von über 60°C erreicht werden und das bei Kondensationstemperaturen von ca. 35°C bis 40°C. Durch Optimierung der Drehzahl der Umwälzpumpe für den Enthitzerkreislauf könnte die Temperatur im Trinkwarmwasserspeicher weiter erhöht werden. Die Verdichterkühlung durch die Bypasskapillare wurde an der Pilot-Wärmepumpe nicht aktiviert, da die Versuche bei KKW bedingt durch das Regelverhalten des elektronischen Expansionsventils nicht den gewünschten Effekt brachten. An der Anlage beim Kunden lassen sich die umfangreichen Versuche sehr schwer durchführen, um nicht die Versorgungssicherheit zu gefährden. Der Nachweis, dass die Verdichterkühlung durch die Bypasskapillare möglich ist, wurde durch Versuche am Wärmepumpenversuchsstand der TU Dresden bewiesen. Die Entscheidung allerdings, ob durch die neuen Wärmepumpen-Scroll-Verdichter von Copeland mit Dampfzwischeneinspritzung oder durch die Bypasskapillare sicher und effektiver gekühlt werden kann, ist nur anhand von weiteren Versuchen zu treffen. Diese Versuche müssen an gleichen Mustergeräten am Versuchsstand (nicht beim Kunden) durchgeführt werden. Die Regelung der Pilot-Wärmepumpe, die z.Z. noch aus dem serienmäßigen Wärmepumpenregler der Buderus- und Dimplex-Wärmepumpen und zwei externen Reglern besteht, sollte durch einen Regler ersetzt werden, der alle Regelaufgaben übernehmen kann. Das könnte schon durch Umprogrammierung des serienmäßigen Reglers erfolgen. Den bisherigen Wärmepumpen-Versuchen mit positiven Ergebnissen ist eine Erzeugnisentwicklung nachzuschalten, in die o.g. Ergebnisse optimal einfließen sollten. Das ist Sache der Hersteller. |
Entwicklung einer Baureihe zur Trinkwassererwärmung
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Norbert Wünsche, Dipl.-Ing. Knut Gietzelt |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | TGA Energietechnik Wittenberg GmbH |
| Finanzierung: | BMWA, (AiF-ProInno) |
| Laufzeit: | 12/03 - 04/05 |
Kurzbeschreibung
| Im Rahmen dieser Arbeit wurden theoretische und praktische Grundlagen zur Realisierung einer neuen Baureihe zur Trinkwarmwasserbereitung im Durchflussprinzip erarbeitet. Auf der Basis von serienmäßig verfügbaren Bauteilen verschiedener Hersteller wurde eine Labor-Lösung erprobt. Die gefundene Lösung beruht auf einer Regelpumpe im Wärmeübertrage-Speicher-Entladekreis. Bei Verwendung ausreichend schneller Temperaturgeber wird eine sehr hohe Temperaturkonstanz bei allen Belastungsprofilen erreicht. In einem Feldtest konnten zwei weitere Ausstattungsversionen unter realen Lastbedingungen untersucht werden. Sowohl die einstufige wie auch die zweistufige Version überzeugten mit einer hohen Stabilität der Warmwassertemperatur. Ein Prototyp eines Speicherberechnungsprogramms, das das notwendige Pufferspeichervolumen in Abhängigkeit von Ausführung und Parametern bestimmt, wurde erstellt. |
Strategien und Technologien einer pluralistischen Nah- und
Fernwärmeversorgung in einem liberalisierten Energiemarkt
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Thomas Sander, Dipl.-Ing. Thomas Pfeifer |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | Arbeitsgemeinschaft Fernwärme e.V. (AGFW) |
| Laufzeit: | 05/02 – 03/04 |
Kurzbeschreibung
Das Teilprojekt behandelt die Technologieentwicklung und -bewertung im Rahmen der Hauptstudie "Pluralistische Wärmeversorgung" der AGFW. Untersucht und bewertet werden die Möglichkeiten der Fernwärmeauskopplung aus vorhandenen Kraftwerken, innovative Prozesse mit Nutzung von Wasser bzw. Dampf im Gasturbinenprozess für die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) sowie die Anwendung von Brennstoffzellen und kombinierten Prozessen in diesem Bereich. Zu den bearbeiteten Aufgaben gehören
|
Gelötete Plattenwärmeübertrager in Fernwärmeanlagen – umfassende Schadensanalyse und neue Einsatzrichtlinien
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Karin Rühling |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Fernwärme-Forschungsinstitut in Hannover e.V. (FFI), BAM Berlin, Sachverständigenbüro Köhler Leipzig, TÜV Rheinland/Berlin Brandenburg Köln |
| Finanzierung: | AiF |
| Laufzeit: | 09/01 - 08/03 |
Kurzbeschreibung
| Die Erweiterung der Datenbank Plattenwärmeübertrager-Schäden im Jahr 2002 hat gezeigt, dass die Schadensfälle im Bereich der Wärmeübertragung Trinkwasser/Heizwasser nicht dominieren. Nach jetzigem Erkenntnisstand lässt sich noch keine grundsätzlicher Zusammenhang zwischen bez. Kupfer "korrosiver" Trinkwasserqualität und Schadensrate feststellen. Bei den Schäden auf der Heißwasserseite sind die mit Kupfersulfid-Bildung in der Überzahl. An der TU Dresden wurden eine neuer Prüfstand zur Simulation der zweistufigen Warmwasserbereitung im Durchflussprinzip bis 80 kW aufgebaut. Neben der Erfassung aller thermo-hydraulisch relevanten Parameter (Temperaturen, Drücke, Volumenströme) können mittels induktiver Wegaufnehmer (Positionierung frei wählbar) überlagerte Materialbeanspruchungen durch Spannungszustände erfasst werden. Durch die im Vergleich zu Rohrbündel-Wärmeübertragern geringe Kapazität auf der Trinkwasserseite zeigten die Versuche bei heizseitigen Temperaturen über 100 °C z.T. erheblicher Spannungszustände. Bei der Überlagerung mit entsprechenden Schadensfällen konnte eine Ursache für PWÜ-Schäden identifiziert werden. |
Neue Technologien zur Energieerzeugung und Energieversorgungskonzepte
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Thomas Sander |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | Freistaat Sachsen |
| Laufzeit: | 03/03 - 10/2003 |
Kurzbeschreibung
| Es werden Tendenzen und Entwicklungen auf den Gebieten der Fern- und Nahwärmeversorgung sowie der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung beschrieben. Weiterhin werden der Stand der Technik und Entwicklungsperspektiven von Brennstoffzellen bis hin zur Schaffung virtueller Kraftwerke und die damit in engem Zusammenhang stehende Herstellung und Anwendung von Wasserstoff analysiert. Weitere Schwerpunkte sind Erzeugung und Einsatz von Methanol aus regenerativen Energiequellen sowie Entwicklungstendenzen in der Kerntechnik. Aus den Ausführungen werden Empfehlungen für die Forschung und Entwicklung in Sachsen und deren Förderung durch das Land Sachsen abgeleitet. |
Monoenergetische Wärmeversorgung mit Wärmepumpe und Elektrospeicherheizung in Dresden
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Knut Gietzelt, Dr.-Ing. Bernd Müller |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Kallweit Solartechnik GmbH |
| Finanzierung: | DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH |
| Laufzeit: | 12/99 - 10/2002 |
Kurzbeschreibung
| Im Rahmen dieses Projektes werden die Ergebnisse einer vorangegangenen Studie praktisch umgesetzt. Es soll eine Lösung für ein Wärmepumpen-Heizsystem mit einer Luft/Wasser-Wärmepumpe realisiert werden, welche einen Ausgleich zwischen den konkurrierenden ökonomischen und ökologischen Interessen ermöglicht. So sollen die CO2-Emissionen maximal so hoch sein wie die einer modernen Gas-Brennwert-Heizung – allerdings bei ökonomischen Vorteilen für Kunden und Energieversorger. Ein weiteres Ziel des Projektes ist es, praxisfähige Auslegungskriterien für ein derartiges Kombisystem zu finden. Die Erfassung und Auswertung der am System erzeugten Messdaten wird kontinuierlich fortgesetzt. (Wärmepumpen-Info) |
Prognose- und Optimierungssysteme – ESAG
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Stefan Gnüchtel, Dipl.-Inf. Regina Rothmann, Dr.-Ing. Thomas Sander |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | ESAG |
| Laufzeit: | 10/01 – 08/03 |
Kurzbeschreibung
| Das Projekt umfasst die Einführung und Herstellung eines Prognose-Systems zur Vorhersage der Leistungswerte des Stromes für das Versorgungsgebiet der ESAG sowie eines Optimierungssystems für die tägliche Beschaffungsoptimierung und für die Jahresplanung bei der ESAG. Einbezogen werden neben Strombezugs- und Lieferverträgen auch Erzeuger wie Gasturbinen und BHKW-Module. Diese Systeme setzen sich aus Softwaremodulen, die den Anforderungen des Auftraggebers angepasst werden, zusammen. Wichtige Voraussetzung für die Nutzung ist die Kopplung mit der ESAG-eigenen Datenbank. |
Weiterführende Leistungen auf dem Themenfeld der Prognose zur Vorhersage der
Leistungswerte des Stromes für die ESAG
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Stefan Gnüchtel, Dipl.-Inf. Regina Rothmann |
| Finanzierung: | ESAG |
| Laufzeit: | 10/03 - 12/2005 |
Kurzbeschreibung
| Die genaue Vorhersage des Strombedarfs der Elektrospeicherheizungen stellt eine besondere Herausforderung dar, die auch die absolut größten Prognoseabweichungen hervorruft. Bisherige gemeinsame Überlegungen und erste bei der ESAG durchgeführte Analysen und Testrechnungen lassen den Schluss zu, dass sich durch gezielt durchgeführte weitere Untersuchungen ein Verbesserungspotenzial des Modells erschließen lässt. Für diesen Zweck werden neue Möglichkeiten geschaffen, zeitabhängige Temperaturvariablen zu erzeugen. Flexibilisierung des Modells durch externe Vorgabe der Merkmale und deren Reihenfolge: Die fest programmierten Bildungsvorschriften und Reihenfolgefestlegungen innerhalb des ausführbaren Programms werden verallgemeinert und die dafür erforderlichen konkreten Werte werden in eine editierbare Datei ausgelagert. Dies eröffnet dem Programmnutzer die Möglichkeit, selbständig (ohne Programmänderungen oder Kunstgriffe) neue Merkmalskombinationen, Transformationsfunktion und Zeitfunktionen zu testen und im Modell zu realisieren. |
Prognosemodul für robotron*e count
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Stefan Gnüchtel, Dr.-Ing. Thomas Sander |
| Finanzierung: | Robotron Datenbank-Software GmbH |
| Laufzeit: | 01/03 - 12/2006 |
Kurzbeschreibung
| Es wird Software mit dem mathematischen Kern für das Prognosemodul für robotron*e count geliefert und weiter entwickelt. Weiterhin werden bei der Implementierung von Anwendungsfällen Unterstützung gewährt sowie Anpassungen vorgenommen. |
Messtechnische Untersuchungen an Wohnungsstationen in Greifswald Ladebow
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Norbert Wünsche |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | FW Greifswald GmbH |
| Laufzeit: | 12/01 – 12/03 |
Kurzbeschreibung
| Die messtechnische Untersuchung des Nahwärmenetzes und der Kesselanlage wurde fortgesetzt. An Hand von ausgewählten Beispielstagen (Außentemperatur und Wochentag) erfolgte eine Diskussion verschiedener Lastzustände. Erfasste Unregelmäßigkeiten des Betriebes wurden ausgewertet und Empfehlungen für die weitere Betriebsoptimierung erstellt. |
Untersuchung und Modellierung der Speicherung von pumpfähigen Sole-Eisgemischen
in Pufferspeichern sowie der Eisbildung an Verdampferoberflächen
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Robert Huhn |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | Forschungsrat Kältetechnik |
| Laufzeit: | 09/02 – 02/03 |
Kurzbeschreibung
| Diese Studie stellt die Grundlage für ein Forschungsvorhaben zur numerischen Modellierung und konstruktiven sowie verfahrenstechnischen Verbesserung von Pufferspeichern für pumpfähige Sole-Eisgemische (pSE) dar. Durch die gespeicherte Latentenergie in pSE können Kälteversorgungsanlagen mit geringen Rohrdurchmessern, sehr gutem Wärmeübertragungsverhalten und extrem hohen Spitzenkühlleistungen verwirklicht werden. Zur Weiterentwicklung dieser relativ neuen Technologie soll der derzeitige Stand der Technik und Entwicklung recherchiert werden. Schwerpunkte sind die Speicherung von pumpfähigen Sole-Eisgemischen in Pufferspeichern sowie dessen Modellierung. Die Vorgänge bei der Erzeugung des Sole-Eisgemisches mit winzigen Eiskristallen ist ein weiterer Rechercheschwerpunkt. |
Evaluierung der konstruktiven Gestaltung und Betriebsführung von Wärmespeichern nach einem einheitlichen Kennziffernsystem
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Robert Huhn, Dipl.-Ing. Norbert Wünsche |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | Fernwärme-Forschungsinstitut in Hannover e.V. (FFI) |
| Laufzeit: | 09/00 – 08/02 |
Kurzbeschreibung
| Zur Evaluierbarkeit von Speichern wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen an Wärmespeichern durchgeführt und dabei ein neues Kennziffernsystem zur Bewertung der inneren und äußeren Verluste an Wärmespeichern samt einer Prüfvorschrift zur Ermittlung dieser Kennziffern – basierend auf dem Input-Output-Verhalten der Speicher – erarbeitet. Mit vereinfachten Berechnungsmodellen wurde das Potenzial der einzelnen Verlustprozesse im Speicher abgeschätzt. Die Auswirkungen der Speichereigenschaften auf die vorgelagerten Wärmeversorgungsanlagen sind mit einer Sensitivitätsanalyse untersucht worden. Die getrennte Darstellung von inneren und äußeren Verlusten am Wärmespeicher trägt zum besseren Verständnis der einzelnen Verlustprozesse bei und ermöglicht einen umfassenderen Vergleich von Speichern untereinander. Die vorgeschlagene Prüfvorschrift wurde u.a. der AGFW und dem DVGW unterbreitet. Die Umsetzung von erarbeiteten Hinweisen zur Speicherkonstruktion und –betriebsführung in Zusammenhang mit der Anwendung der Prüfvorschrift lässt Energieeinsparungen in Wärmeversorgungssystemen erwarten. |
Grundlagenuntersuchungen und programmtechnischer Teil für Simulationswerkzeuge in der Wärme-Kälte-Kopplung
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Stefan Gnüchtel, Dipl.-Ing. Lutz Dittmann, Dipl.-Inf. Regina Rothmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Dresdner Ökotherm GmbH |
| Finanzierung: | BMWi (AiF) |
| Laufzeit: | 12/00 - 09/2002 |
Kurzbeschreibung
| Mit dem Projekt wurden fachliche und wissenschaftliche Kompetenzen ausgebaut, indem durch Vorlaufforschung und Analyse vorhandener Messdaten die theoretischen Grundlagen für eine neue Generation von Simulationswerkzeugen für die Prozessauslegung, -steuerung und -optimierung von Anlagen der Wärme-Kälte-Kopplung entwickelt wurden. Hauptzielstellung war es, künftig Anlagen zu planen und zu betreiben, die kostenoptimal ausgelegt sind und eine hohe Energieeffizienz sowie ökologische Vorteile erwarten lassen. |
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Jörg Sager |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | Arbeitsgemeinschaft Fernwärme e.V. (AGFW) |
| Laufzeit: | 11/01 – 01/02 |
Kurzbeschreibung
| In Vorbereitung auf die deutschlandweite Zertifizierung von Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung auf der Grundlage des Berechnungsverfahrens nach FW 308 sind anhand 5 bis 6 ausgewählter Anlagen Tests durchzuführen, die die Anwendbarkeit der Berechnungsvorschrift überprüfen. Im Rahmen der Tests werden Prozessverläufe detailliert analysiert und der in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugte Strom ermittelt. Die Ergebnisse der detaillierten Analyse werden mit den Ergebnissen nach dem Verfahren entsprechend FW 308 verglichen und dokumentiert. Anhand des Vergleiches ist das Ergebnis nach FW 308 zu bewerten und das Berechnungsverfahren gegebenenfalls zu modifizieren und weiterzuentwickeln. Anhand der Tests konnten gravierende Unzulänglichkeiten speziell bei der Bestimmung der für das Berechnungsverfahren nach FW 308 erforderlichen Randbedingungen festgestellt werden. Vorschläge zur Verbesserung der Genauigkeit der Randbedingungen sowie Berechnungsvorschriften zur individuellen KWK-Strom-Bestimmung wurden ausgearbeitet und dem Auftraggeber mitgeteilt. |
Bildungsportal Sachsen Energie und Umwelt- Studieren im Internet
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Stefan Gnüchtel, Dipl.-Inf. Regina Rothmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | SMWK |
| Laufzeit: | 07/01 – 12/02 |
Kurzbeschreibung
| Die Qualität der wissenschaftlichen Aus- und Weiterbildung, besonders der Präsenzveranstaltungen im grundständigen Studium konnte mit Hilfe des ins Bildungsportals implementierten Lehrmoduls erhöht werden. Auch im Fernstudium kam das Modul bereits zum Einsatz. Im Ergebnis des Projektes steht das Kursmodul Energieversorgung zur Verfügung, das in das Bildungsportal eingebunden ist. Letztendlich soll damit auch ein Beitrag zur Lösung der Energie- und Umweltprobleme geleistet werden, indem aktuelle Möglichkeiten zur Aus- und Weiterbildung durch Vernetzung der Lehrinhalte sowie mehr Möglichkeiten zur postgradualen Qualifikation und individuellen Weiterbildung angeboten werden. |
Wärmepumpenanlagen mit fortschrittlicher interner und externer Kreisprozessgestaltung
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Steffen Preußer |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Copeland Deutschland GmbH |
| Finanzierung: | BMWi; Buderus Heiztechnik GmbH; DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH, HIT WP-Technik GmbH |
| Laufzeit: | 03/98 - 05/2001 |
Kurzbeschreibung
| Ziel des Projektes war es, konventionelle Wärmepumpenschaltungen so zu modifizieren, dass auch Wärmeversorgungsaufgaben, die größere Temperaturdifferenzen oder höhere Mitteltemperaturen erfordern, energetisch effizient durch Wärmepumpen erfüllt werden können. Neben theoretischen Untersuchungen sind vor allem anwendungsorientierte experimentelle Untersuchungen und Systementwicklungen Bestandteil des Projektes. |
Energiewirtschaftliche Untersuchungen zur Abgrenzung der Sinnfälligkeit von Sorptions- und Kompressionskältetechnik
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Jörg Sager |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | BMWi; Bayernwerk AG, Veag, VEW |
| Laufzeit: | 10/99 - 03/2001 |
Kurzbeschreibung
| Das Projekt beinhaltet den energetischen und ökonomischen Vergleich der thermischen und elektro-mechanischen Kälteerzeugung unter Berücksichtigung der vorausgehenden Bereitstellung der Antriebsenergien Wärme und Strom. Neben theoretischen Betrachtungen sind Simulationen von Bedarfsfällen mit verschiedenen Kombinationen von Erzeugertechnologien Bestandteil des Projektes. |
Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung mit Biomasse-Feuerung und Heißluftturbine; 1. Stufe Machbarkeitsstudie
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Michael Opelt |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | BML, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe |
| Laufzeit: | 11/99 - 04/2001 |
Kurzbeschreibung
| Die Nutzung fester Biomassebrennstoffe in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) stellt die Kombination einer erneuerbaren Energieressource mit einer effektiven Energietechnik dar. Entwicklungsbedarf für dezentrale KWK-Anlagen mit Biomassenutzung besteht bei elektrischen Leistungen im Bereich von 50 kW bis 5 MW. Die Kombination von Biomasseverbrennung und Heißluftturbine besitzt neben der Elektroenergiebereitstellung ein interessantes Einsatzpotential bei Trocknungsprozessen in der Land- und Forstwirtschaft. Ziel des Projektes ist der Bau einer Versuchs- und Demonstrationsanlage. |
Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen der Trinkwarmwasserbereitung im Durchlaufprinzip bei der Sanierung der Abnehmeranlagen in typischen Fernwärmeversorgungsgebieten der neuen Bundesländer
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Kai-Uwe Bräunig, Dipl.-Ing.(FH) Bernd Hartwig |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH; WILO GmbH, Oschersleben |
| Finanzierung: | BMBF |
| Laufzeit: | 01/95 - 02/99 |
Kurzbeschreibung
| Zum Erreichen einer besseren Wettbewerbsfähigkeit der Fernwärmeversorgung sind die Abnehmeranlagen ohne Einschränkung der Versorgungssicherheit und -qualität einfacher und preisgünstiger zu gestalten, wobei die Trinkwassererwärmung im Durchlaufprinzip unter Nutzung der Speicherfähigkeit der Netze einen wesentlichen Beitrag liefern kann. Mit Hilfe experimenteller Untersuchungen und eines mathematischen Modells werden Auslegung und Betriebsführung von Hausanschlußstationen für typische Versorgungssysteme optimiert. (Ausführliche Projektbeschreibung) |
Gase in kleinen und mittleren Wasserheiznetzen und Kältekreisläufen
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Karin Rühling |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | AiF |
| Laufzeit: | 05/99 - 04/2001 |
Kurzbeschreibung
| Die im Vorläufervorhaben 11103 B begonnenen Feldmessungen wurden fortgeführt. In Netzen mit offenkundigen Gasproblemen ist nach wie vor zu konstatieren, dass die ungenügende Beachtung der Druckhalteproblematik Hauptursache für den Gaseintrag ist. Um dem entgegenzuwirken wird aktiv daran gearbeitet diese Erkenntnisse in die Überarbeitung der AGFW-Richtlinie 510 einfließen zu lassen. Zur umfassenden Bewertung der Sauerstoffdiffusion über offene und geschlossene Behälter von Pumpendruckhaltungen wurden umfangreiche Versuchsreihen gefahren. Dabei wurden sowohl der Temperatureinfluss als auch verschiedene Membranformen und -materialien genauer untersucht. Es hat sich gezeigt, dass im Sinne der Kostenreduzierung in den mittleren Fernwärmesystemen Vakuumentgasungsanlagen für Temperaturen bis 90 °C benötigt werden. Deshalb wird die im Vorläufervorhaben entwickelte Pilotanlage zur Zeit entsprechenden Dauerversuchen unterzogen. (Detail) |
Optimale Systemgestaltung und Betriebsführung von Direktwärmesystemen mit wohnungsweiser Wärmeübergabe und -abrechnung in Mehrfamilienhäusern
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Norbert Wünsche |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | AiF |
| Laufzeit: | 11/98 - 10/2000 |
Kurzbeschreibung
| Bei dem verstärkten Einsatz der Wohnungsstationen (WS) traten immer wieder Probleme und Unsicherheiten bei der Auslegung und Dimensionierung der Rohrnetze und Erzeugeranlagen auf. Es sind Kriterien zur Auswahl und Dimensionierung der Komponenten sowie zur optimalen Einstellung der Betriebsparameter für Direktwärmesysteme zu erarbeiten und in Planungsunterlagen zusammenzufassen. In Verbindung mit Herstellern und Anwendern dieser Systeme bzw. Komponenten werden zu diesem Zweck theoretische und messtechnische Untersuchungen durchgeführt. Die Feldmessungen laufen seit Juni 1999 an dem neu errichteten Nahwärmenetz. An dieses sind ausschließlich Wohnungsstationen angeschlossen. Hier wird das Netzverhalten unter realen Praxisbedingungen messtechnisch erfasst. Gleichzeitig erfolgt auch eine Bewertung der Erzeugeranlage. Die gewonnenen Ergebnisse sind für den Betreiber und Hersteller direkt nutzbar. Mit Hilfe der Messdaten werden die in Erarbeitung befindlichen Auslegungs- und Betriebsempfehlungen verifiziert. |
Rationelle Strom-, Wärme- und Kälteversorgung in Gebäuden am Beispiel eines Krankenhauses
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Karin Rühling |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | Institut für Thermodynamik und TGA; DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH, NL Freiberg; GASTEC N.V. Apeldoorn, Niederlande |
| Finanzierung: | EU, THERMIE-Projekt, Freistaat Sachsen, Verbundnetz Gas AG |
| Laufzeit: | 09/97 - 09/2000 |
Kurzbeschreibung
| Die Installation der innovativen Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlage, bestehend aus Brennstoffzelle, Adsorptions-Kältemaschine, Wärme- und Eisspeicher, Solaranlage und Kühldecken erfolgt mit dem Ziel einer möglichst ganzjährigen Nutzung der in der Brennstoffzelle erzeugbaren elektrischen sowie thermischen Energie. Die Anlagenkonzeption erfolgte so, dass die innovativen Komponenten konsequent in der Grundlastdeckung arbeiten werden. Der Anlagenaufbau sowie die Erarbeitung der Steuer- und Regelalgorithmen wurde aktiv begleitet. Eine in der Installation befindliche, fernabfragbare Mess- und Auswertetechnik ermöglicht für die nächsten Jahre eine aktive Demonstration in der studentischen Aus- und Weiterbildung. |
Energy and Environment - Teaching with Wide Area Networks
| Mitarbeiter: | Dr.-Ing. Stefan Gnüchtel, Dipl.-Inf. Regina Rothmann |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | PART Sachsen (AAA); intrasoft Wien, imedia Energie und Umwelt, Uni Marseille, Newcastle Photovoltaics, Merz&McLellan - Newcastle |
| Finanzierung: | EU, LEONARDO-Projekt |
| Laufzeit: | 01/97-04/00 |
Kurzbeschreibung
| Im Rahmen des EU-Projektes 'Energy and environment - teaching with wide area networks' wird für das Fachgebiet Energietechnik ein Kurs für das Internet erstellt, der die Belange des Umweltschutzes besonders berücksichtigt. Schwerpunkte der zu entwickelnden elektronischen Lehrmittel sind die ökologische Bereitstellung, Umwandlung, Verteilung und Nutzung der unterschiedlichen Energieformen. Zielgruppe des Kurses sind Fernstudenten und postgraduale Studenten zur Unterstützung und Ergänzung des Studiums, aber auch Absolventen und allgemein Interessierte mit mindestens Abiturniveau zur persönlichen lebenslangen Qualifizierung. |
Forschungs- und Entwicklungsvorhaben der AGFW 'Pluralistische Wärmeversorgung'
| Mitarbeiter: | Dipl.-Ing. Jörg Sager |
| Wissenschaftl. Zusammenarbeit: | |
| Finanzierung: | Arbeitsgemeinschaft Fernwärme e.V. (AGFW) |
| Laufzeit: | 10/99 -03/2000 |
Kurzbeschreibung
| Im Rahmen dieses Projektes arbeitete das Institut für Energietechnik der TU Dresden als einer von fünf Projektpartnern an einer Vorstudie. Ziel der Vorstudie war es, den Stand der Kraft-Wärme-Kopplung im Bereich der öffentlichen Energieversorgung und der industriellen Anwendung festzustellen, die Auswirkungen der Liberalisierung der Energiemärkte auf die Kraft-Wärme-Kopplung zu analysieren, die Entwicklungsmöglichkeiten der Kraft-Wärme-Kopplung bis zum Jahr 2005 herauszuarbeiten und den möglichen Beitrag der Kraft-Wärme-Kopplung zum Klimaschutz darzustellen. |