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öffentliche Projekte (Auswahl)
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SHARP-sCO2 – Solar Hybrid Air-sCO2 Power Plants (Laufzeit 01.11.2022 – 31.10.2025)
SHARP-sCO2 zielt auf die Entwicklung einer neuen Generation von hocheffizienten und flexiblen solarthermischen Kraftwerken in Verbindung mit Photovoltaik ab. An verschiedenen Standorten werden Schlüsselkomponenten (Receiver, Energiespeicher, elektrischer Erhitzer, Luft-CO2-Wärmeübertrager) konzipiert, gefertigt und experimentell erprobt. Die TU Dresden leitet innerhalb des Projekts das Arbeitspaket 3 und ist verantwortlich für die theoretischen und experimentellen Betrachtungen eines Luft-CO2-Wärmeübertragers, der in die Versuchsanlage des suCOO-Labs der TU Dresden integriert wird.
Projektwebseite:
https://www.sharpsco2.eu
Finanzierung:
EU (Horizon Europe)
Forschungspartner:
Kungliga Tekniska Hoegskolan (Schweden), Rina Consulting Spa (Italien), Odqa Renewable Energy Technologies Limited (UK), University of Oxford (UK), Fundacion IMDEA Energia (Spanien), Seico Heizungen GmbH (Deutschland), Ethniko Kentro Erevnas Kai Technologikis Anaptyxis (Griechenland), Maroccan Agency for Solar Energy SA (Marokko), Universita Degli Studi di Genova (Italien)
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FutureHDrive - Innovatives, emmisions- und oberleitungsfreies Antriebssystem für die Schiene. Teilprojekt: Charakterisierung des FeRedox-Speichersystems und Entwicklung des Fahrzeug-Antriebsstrangs (Laufzeit 01.08.2021 – 30.07.2024)
Eine der entscheidenden Herausforderungen für den Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff in mobilen Anwendungen ist die Entwicklung von sicheren und kompakten Speichersysteme. Ziel des Vorhabens FutureHDrive ist die Untersuchung und Optimierung der FEREDOX – Technologie für eine Anwendung im oberleitungsfreien Zugmaschinen. FEREDOX - Wasserstoffspeichern spalten hoch Temperatur Wasserdampfmoleküle, wobei die Wasserstoffmoleküle befreit wird. Sie können dann sowohl in Verbrennungsprozesse als auch in Brennstoffzellen angewandt werden.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Forschungspartner:
NACOMPEX GmbH, Deutsche Eisenbahn Service AG (DESAG), TU Dresden – Institut für Automobiltechnik – Professur für Fahrzeugmechatronik.
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SKAiB - Skalierbare Brennstoffzellensysteme für elektrische Antriebe
Teilprojekt: Numerische und experimentelle Untersuchung der Zweiphasenkühlung von Brennstoffzellen und Leistungselektronik in Luftfahrtanwendungen
LuFo VI-2, 01/2022 - 06/2025
Das Luftfahrtforschungs-Verbundprojekt SKAiB "Skalierbare Brennstoffzellensysteme für elektrische Antriebe" wird mit 12 Partnern und einer 42 monatigen Laufzeit (Start 01.01.22) bearbeitet. Verbundführer ist die Airbus Operations GmbH. Die beteiligten TUD Professuren für Thermische Energiemaschinen und -anlagen und für Kälte-, Kryo- und Kompressorentechnik arbeiteten mit der Zielstellung, neue technische Möglichkeiten der Zweiphasenkühlung für das Thermomanagement von Brennstoffzellen und Leistungselektronik zu erschließen. Im Vorhaben SKAiB wird die Entwicklung eines Brennstoffzellensystems für den emissionsfreien Antrieb von Luftfahrzeugen in Richtung einer relevanten Leistungsklasse unter gleichzeitiger Erhöhung des Reifegrades bis zur Flugtauglichkeit vorangebracht.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz ( BMWK)
Forschungspartner:
TU Dresden/Professur für Kälte-, Kryo- und Kompressorentechnik, Airbus Operations GmbH, Diehl Aviation Gilching GmbH, Diehl Aviation Laupheim GmbH, Diehl Aerospace GmbH, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., TLK-Thermo GmbH, PACE Aerospace Engineering and Information Technology GmbH, Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Busch SE, Aerostack GmbH
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CARBOSOLA – Superkritisches Kohlendioxid (sCO2) als alternatives Arbeitsfluid für Nachschaltprozesse und Solar-Thermische Anwendungen, 10/2019 - 09/2022
Verglichen mit herkömmlichen, auf Wasserdampf basierenden Prozessen zur Wärmenutzung verspricht der Einsatz von superkritischem Kohlendioxid (sCO2) vielfältige Vorteile. Das sind z. B. höhere Wirkungsgrade, kleinere Abmessungen der Einzelkomponenten sowie ein breiterer Temperaturbereich möglicher Anwendungen.
Das Vorhaben CARBOSOLA stellt den Einstieg in die sCO2-Technologieentwicklung in Deutschland dar. Mit dem Fokus auf die Nutzung von Ab- und solarer Wärme erfolgt die Komponenten- und Systemauslegung eines Technologiedemonstrators im MW-Bereich. Darüber hinaus werden bestehende theoretische und experimentelle Methoden, die für die weitere Technologieentwicklung bis zur kommerziellen Reife benötigt werden, überprüft und weiterentwickelt. Damit verbunden wird eine leistungsfähige experimentelle Infrastruktur geschaffen, welche, verteilt auf die Standorte einzelner Forschungspartner, auch über das Projektende hinaus zur Verfügung steht.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie,
Siemens AG
Projektpartner:
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf,
DLR Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt e. V.,
SIEMENS AG
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Flex-Power-Plant-Pumps II - Entwicklung von Grundlagen für instationär betriebene hydraulische Pumpensysteme in flexiblen Kraftwerken II
Verbundprojekt im Gesamtvorhaben „Flexible Kraftwerke“ des Verbunds Rhein Ruhr Power e. V., 12/2019 - 11/2022
Aktuelle und zukünftige Anforderungen an Dampfkraftwerke zur Stromerzeugung bestehen weltweit aufgrund des gegenwärtigen und weiter steigenden Anteils regenerativer Energien an der Stromerzeugung nicht mehr nur in der Erzielung höherer Wirkungsgrade und der Verringerung der Emission von Kohlendioxid. Vielmehr besteht das primäre Ziel schon heute und zukünftig noch stärker v.a. in einem stark flexibilisierten Betrieb, um die Differenz zwischen der wetter-, tageszeit- und jahreszeitbedingten stark variablen Einspeisung regenerativer Energien und der Stromnachfrage auszugleichen und so eine weitere Erhöhung des Anteils regenerativer Energien an der Stromerzeugung zu ermöglichen. Auch die Kesselspeisepumpen müssen diesen Anforderungen gerecht werden. Im Rahmen des Verbundprojektes Flex-Power-Plant-Pumps II wird das Teilprojekt „Thermomechanisch instationär belastete Pumpenbauteile“ bearbeitet. Ziel des Teilprojektes ist die Weiterentwicklung eines neuen Verfahrens zur schnellen Berechnung der Temperaturfelder, Gehäuse-Verkrümmung und Beanspruchungen und dessen Anwendung zur systematischen Untersuchung des thermischen und mechanischen Verhaltens der Pumpengehäuse und die Ableitung notwendiger Überwachungsmaßnahmen. Das neue Verfahren dient nicht nur dem robusten Design sondern soll auch Vorhersagen zur lastflexiblen und gleichzeitig schonenden Fahrweise der Pumpe ermöglichen.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie,
KSB SE Co. KGaA Frankenthal
Forschungspartner:
TU Darmstadt, TU Dortmund, TU Kaiserslautern, KSB SE Co. KGaA Frankenthal
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Validierung TISG (Thermisch induzierte Spannungsgradienten), 04/2020 - 09/2020
Das Forschungsvorhaben soll dazu dienen, die erprobte unikale TISG-Versuchseinrichtung konstruktiv und hinsichtlich einzusetzender Temperatur- und Verformungsmesstechnik aufzurüsten und zu erweitern. Ziel ist es, dadurch die Interaktion von bauteilidentischen mechanischen mit thermisch induzierten Spannungsüberhöhungen als ein zentrales offenes Forschungsthema systematisch untersuchen zu können, um die Realitätsnähe der Auslegungs- und Bewertungsmethoden zu verbessern. Es sind dazu insbesondere Anpassungen der Beheizungseinrichtung notwendig, um die Option permanent austretender Kühlluft aus Probekörpern in Richtung der Heizquellen sicher beherrschen zu können, ohne dass es zum Versagen der Halogenlampen der Beheizungseinrichtung kommt. Es sind Designlösungen zu erarbeiten, umzusetzen und die Integrität der Beheizungseinrichtung nachzuweisen. Die notwendigen konstruktiven und messtechnischen Anpassungen bilden die Basis, um das geplante TISG II-Vorhaben (Kühlungsbohrung mit Luftaustritt in die Beheizungseinrichtung) durchführen zu können.
Finanzierung:
FVV- Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V.
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KONRAD – Konzepte und Betriebsstrategien für lastflexible Feuerungs- und Dampfsysteme
COORETEC-Verbundprojekt, 09/2016 - 02/2021
Im Verbundprojekt KONRAD werden die Auswirkungen der veränderten lastflexiblen Betriebsweise auf die Teilsysteme und Komponenten von kohlegefeuerten Kraftwerks-Bestandsanlagen sowie das gesamte Kraftwerk vertieft und systematisch untersucht. Gegenstand der Untersuchungen sind insgesamt das Verbrennungssystem, die beheizten Kesselbauteile (Feuerraum und Heizflächen) sowie die unbeheizten Bauteile des Wasser-Dampf-Systems, ausgenommen Turbine. Die Professur für Thermische Energiemaschinen und –anlagen bearbeitet federführend das Teilprojekt „Betriebsverhalten und Beanspruchung des Wasser-Dampf-Systems“. Gemeinsam mit den Forschungspartnern werden darin folgende Aufgaben bearbeitet:
- Analyse der bisherigen Betriebsweise bezüglich Beanspruchung und Lebensdauer sowie Definition der zu betrachtenden Lastfälle des künftigen Betriebs für das Referenz-Kraftwerk
- Charakterisierung und Bewertung degradationsrelevanter Auswirkungen der veränderten Betriebsweise auf die Komponenten des Wasser-Dampf-Systems (ausgenommen Turbine)
- Entwicklung einer fortschrittlichen Methodik zur bauteilspezifischen Beanspruchungs- und Lebensdaueranalyse bei Kriech-Ermüdungsschädigung auf der Grundlage von numerischen Simulationen und Parameterstudien mittels FEM und Verwendung fortschrittlicher Werkstoffmodelle
- Vergleichende Lebensdauerbewertung für bisherige Betriebsweise und die identifizierten Lastfälle auf Basis Regelwerk und fortschrittlicher Schädigungsmodelle
- Betriebsimplementierung der entwickelten Methodik und Erstellung einer "Best- Practice"-Empfehlung
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie,
Forschungspartner der Industrie
Hochschul-Forschungspartner:
BTU Cottbus-Senftenberg/ Lehrstuhl Kraftwerkstechnik (Koordinator des Verbundprojektes)
TU Dresden/ Prof. für Energieverfahrenstechnik
Industrie-Forschungspartner:
Lausitz Energie Kraftwerke AG (LEAG), RWE Power AG, Kraftanlagen München GmbH, GE Boiler Deutschland GmbH, Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe GmbH, TÜV Süd Industrie Service GmbH, ASCORI GmbH & Co. KG, CheMin GmbH, Allianz Risk Consulting GmbH, RECOM Services GmbH
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Verbundvorhaben: ECOFLEX-Turbo: 4.3.4a
Teilvorhaben: Untersuchung von Wärmeübergang in Dampfturbinenkomponenten – Generisch variable Geometrien von Turbinenseitenräumen, 11/2017 – 07/2020
Das Vorhaben adressiert das thermo-mechanische Verhalten von Dampfturbinen und dient der Weiterentwicklung des Wissensstandes zum Wärmeübergang in Seitenräumen von Dampfturbinengehäusen. Im Rahmen des Vorhabens sollen systematische experimentelle Untersuchungen an einem Totraumversuchsstand durchgeführt und allgemein gültige Ansätze zum Wärmeübergang entwickelt werden. Ausgewählte Seitenraumkonfigurationen werden durch numerische Strömungssimulation (CFD) nachgerechnet. Das Simulationsmodell soll darüber hinaus für die Betrachtung einer Fluidentnahme und -zugabe erweitert werden.
Durch die genauere Kenntnis des Wärmeübergangs soll die Vorhersagequalität von strukturmechanischen Simulationen (FEM) bzgl. des thermischen Verformungsverhaltens des Gehäuses sowie der Teilfugendichtheit im instationären Betrieb verbessert und damit die Lastflexibilität der Turbinen erhöht werden. Außerdem werden Optimierungspotenziale bei der Gehäusegestaltung aufgezeigt.
Zur Erweiterung des Anwendungsbereiches soll die verwendete rückwirkungsarme Wärmeübergangs-Messmethodik auch für Dampfatmosphären und industrierelevante Temperaturniveaus bis 600 °C qualifiziert werden. Erste Sensorprototypen sollen für Vergleichsmessungen in feuchter Luft bei über 100 °C eingesetzt werden.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie,
Siemens AG
Forschungspartner:
TU Dresden, Institut für Strömungsmechanik, Professur für Magnetofluiddynamik, Siemens AG
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KAMEL - Additiv gefertigte, hoch angepasste Micro-Channel Wärmeübertrager in einem hocheffizienten Kaltdampfkühlsystem für Flugzeug-Leistungselektronik
LuFo V-3, 01/2018 - 12/2020
Es soll ein integriertes Elektronikkühlsystem (EKS) für zivile Passagierflugzeuge entwickelt werden. Die Verdampfung soll direkt an den Platinen stattfinden, also dort wo die Wärme am Elektronikbauteil entsteht. Es sollen moderne Mikrokanäle zum Einsatz kommen, in denen ein sorgsam auszuwählendes Kältemittel verdampft, welches den bestehenden Sicherheitsanforderungen und zukünftigen Klimazielen genügt.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Forschungspartner:
TU Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Kälte- und Kryotechnik
Airbus
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LEBEMAN - Lebensdauermethoden, multiaxial und anisotherm
IGF-Vorhaben Nr. 26 EWBR/1, 09/2017 - 05/2021
Im Mittelpunkt des Vorhabens sollen systematische experimentelle und numerische Untersuchungen zum Einfluss bauteilrelevanter mehrachsiger Belastungen auf die Ermüdungsschädigung im Einsatztemperaturbereich stehen. Dabei soll die Prüfung von Turbomaschinen- und Motorenwerkstoffen und die Lebensdauervorhersage von Hochtemperaturbauteilen um den wichtigen Beitrag der Mehrachsigkeit systematisch erweitert werden.
Finanzierung:
AiF, FVV
Forschungspartner:
TU Freiberg, Rolls-Royce Deutschland, MTU Aero Engines München, MAN Augsburg, Siemens Mühlheim
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AMTEC-D: Entwicklung eines Alkalimetall-Konverters zur hoch effizienten Direktumwandlung von Wärme in elektrischen Strom, 03/2017 - 02/2020
Im Rahmen der Herausforderungen der durch die Energiewende gesetzten Ziele zum forcierten Ausbau der erneuerbaren Energien und zur Verhinderung des Wärmeeintrags in die Atmosphäre werden innovative Systeme zur effizienten Nutzung von Hochtemperatur-Abwärme benötigt.
Das in dem Verbundvorhaben Entwicklung eines Alkalimetall- Konverters zur hoch effizienten Direktumwandlung von Wärme in elektrischen Strom zu entwickelnde AMTEC-D Gerät kann Abwärme aus technologischen Prozessen, Wärme aus Solar-Receivern, Abwärme aus Kraftfahrzeugmotoren oder Wärme, die bei der Wasserstoffherstellung entsteht, direkt in elektrische Energie wandeln. Das Prinzip wurde in ähnlicher Form bisher bereits für die Stromversorgung von Raumsonden eingesetzt. Bisher erschwerten nicht gelöste Material- und Fertigungsprobleme einen großtechnischen, terrestrischen Einsatz derartiger Konverter.
Da solche Direktumwandlungsverfahren ohne bewegte Maschinenteile auskommen, sind sie praktisch wartungsfrei zu betreiben, verfügen über sehr flexible Einsatzmöglichkeiten und können sich hervorragend an schwankende Lastbedingungen anpassen. Als Antrieb wird lediglich eine hinreichende Temperaturdifferenz benötigt.
Der von den Verbundpartnern erreichte Fortschritt auf den Gebieten der Materialforschung und innovativer Fertigungsverfahren eröffnet neue Möglichkeiten, AMTEC-Ds künftig für den Einsatz im Bereich von Technologien zur Nutzung regenerativer Energiequellen, von Abwärmequellen hoher Temperatur sowie in der Wasserstoffwirtschaft zu verwenden. Es ist das Ziel des Vorhabens, unter Nutzung neuartiger keramischer Werkstoffe und innovativer Laserverfahren einen hocheffizienten, umweltfreundlichen und wirtschaftlich wettbewerbsfähigen AMTEC-D zu entwickeln, als Prototyp zu bauen und diesen in verschiedenen Anwendungsfeldern zu testen. Angestrebt wird ein Umwandlungswirkungsgrad höher als 20 %.
Finanzierung:
SAB/EFRE
Forschungspartner:
TU Dresden, Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik
TU Dresden, Institut für Automobiltechnik Dresden (IAD)
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Keramik, Glas, und Baustofftechnik (IKGB)Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institut für Fluiddynamik (HZDR]
Fraunhofer, Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
Link Projekt-Homepage
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Beheizungsanlage für TISG (Thermisch induzierte Spannungsgradienten), 06/2015 - 04/2019
Das Projekt diente dem Aufbau und der Inbetriebnahme einer Beheizungseinrichtung zur Erzeugung höchster thermischer Gradienten. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass sich mit der Anlage die höchsten homogen verteilten Strahlungsdichten im Vergleich zu anderen Anlagen zur Ermüdungscharakterisierung in der aktuellen Forschung erzielen lassen.
Finanzierung:
FVV- Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V.
Forschungspartner:
Materialprüfungsanstalt Stuttgart
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik Freiburg
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FLEXTURBINE - Flexible Fossil Power Plants for the Future Energy Market through new and Advanced Turbine Technology
EU HORIZON 2020 Projekt, 01/2016-12/2018
Das EU-Projekt FLEXTURBINE wurde initiiert durch die Turbinenhersteller Siemens, Doosan-Skoda, MAN Diesel&Turbo, Alstom, Ansaldo und GE. Es adressiert Technologiefelder, die für eine höhere Betriebsflexibilität von Gas- und Dampfturbinen entscheidend sind. Das Projekt umfasst insgesamt 22 europäische Forschungspartner.
Aufgabe der Professur für Thermische Energiemaschinen und –anlagen ist es, einen Prüfstand zu entwickeln und zu errichten, mit dem Heißgasbauteile von Gasturbinen unter betriebsnahen Bedingungen getestet werden können, da es entweder nicht möglich oder viel zu aufwendig ist, neue Designlösungen in der Gasturbine direkt zu testen.
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Flex-Power-Plant-Pumps - Entwicklung von Grundlagen für instationär betriebene hydraulische Pumpensysteme in flexiblen Kraftwerken
Verbundprojekt im Gesamtvorhaben „Flexible Kraftwerke“ des Verbunds Rhein Ruhr Power e.V., 09/2015 - 08/2018
Mit dem Einsatz von Dampfkraftwerksblöcken zur Deckung der Residuallast hat sich das Anforderungsprofil an diese Anlagen grundlegend geändert. Teillastbetrieb, häufige Lastwechsel und Start-Stopp-Zyklen mit zugleich steileren Leistungstransienten kennzeichnen den Kraftwerksbetrieb. Auch die Kesselspeisepumpen müssen diesen Anforderungen gerecht werden. Im Rahmen des Verbundprojektes Flex-Power-Plant-Pumps wird das Teilprojekt Instationär belastete Bauteile und Gehäuse von Pumpen und Armaturen bearbeitet. Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur schnellen Berechnung der Temperaturfelder, Gehäuse-Verkrümmung und Beanspruchungen. Das neue Verfahren dient nicht nur dem robusten Design sondern soll auch Vorhersagen zur lastflexiblen und gleichzeitig schonenden Fahrweise der Pumpe ermöglichen.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie,
KSB Aktiengesellschaft, Frankenthal
Forschungspartner:
TU Darmstadt, TU Dortmund, KSB Aktiengesellschaft, Frankenthal |
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EHROD – Energieeffizienz im Heatset-Rollenoffset-Druck , 10/2015 - 03/2018
Der Heatset-Rollenoffset-Druck ist das weltweit am meisten verbreitete Druckverfahren für den Druck von Zeitschriften, Katalogen und Werbebroschüren bei mittleren bis großen Auflagen. Aufgrund des Anstiegs der Energiekosten an den Herstellkosten und aus ökologischen Gründen ist die Druckindustrie daran interessiert, die Effizienz des energieintensiven Trocknungsprozesses des Heatset-Rollenoffset-Druckverfahrens zu steigern. Dabei ist primär an der Beheizung der Trockner anzusetzen, die bisher durch Verbrennungsgas aus der Erdgas- und Lösemittelverbrennung erfolgt.
Ein viel versprechendes und völlig neues Konzept stellt die Umstellung des Trocknungsprozesses auf eine indirekte Beheizung mit Prozessdampf aus einer flexiblen Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) basierend auf einem integrierten Gas-Dampf (GiD)-Prozess dar. Die Beheizung des Trockners mittels Dampf aus einer GiD-Anlage hat dabei auch den Vorteil, dass Wärmebedarfsschwankungen keine Rückwirkungen auf die Effizienz der KWK-Anlage haben.
Der GiD-Prozess wurde an der TU Dresden im Rahmen des durch das BMWi geförderten Projektes FKZ 0327485A untersucht, und in einer mittelständischen Druckerei bietet sich nunmehr die Möglichkeit einer Umsetzung dieser KWK-Technologie in Verbindung mit einer weiteren Energieeffizienzmaßnahme im industriellen Umfeld.
Das Vorhaben EHROD soll dazu dienen, diese neue Trocknungstechnologie verfahrens- und anlagentechnisch sowie bezüglich der Betriebsführung zu untersuchen und zu optimieren, um ihre technische Umsetzung im Heatset-Rollenoffset-Druck und auch darüber hinaus vorzubereiten.
Zur Erreichung der Zielstellung des Vorhabens werden theoretische und experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Für die experimentellen Untersuchungen stehen an der TU Dresden eine GiD-Versuchsanlage mit Prozesswasserrückgewinnung und in der genannten Druckerei Versuchstrockner zur Verfügung, die aus dem Umbau von herkömmlichen Trocknern resultieren, ohne dass eine Entwicklung mit hinreichender Berücksichtigung ihrer Systemintegration und entsprechender wissenschaftlicher Begleitung stattgefunden hat. An diesen dampfbeheizten Versuchstrocknern sollen Untersuchungen zur Bestimmung optimaler Betriebsparameter für eine hohe Qualität der Druckerzeugnisse mit minimalem Energieeinsatz durchgeführt werden. Auf Basis der Versuchsergebnisse sollen Konzepte für die nächste Trocknergeneration entwickelt werden. Entsprechend der Wärmeanforderung der Trockner soll die Betriebsweise der GiD-Anlage hinsichtlich eines geringen Brennstoffeinsatzes optimiert werden. Zusätzlich sollen die Möglichkeiten zur Wasserrückgewinnung im GiD-Prozess und zur Verbesserung der Wärmenutzung der Druckerei untersucht werden. Den Abschluss bildet eine Bewertung der erreichbaren ökologischen und energiewirtschaftlichen Effekte der neuartigen Trocknungstechnologie.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Förderschwerpunkt Energieeffizienz in der Industrie
LORATECH GmbH
Forschungspartner:
TU Dresden, Professur für Energieverfahrenstechnik, Professur für Hydroverfahrenstechnik |
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Thermisches und mechanisches Verhalten von Turbinengehäusen,
COOREFLEX-Turbo-Verbundprojekt, 2013 - 2016
Das Vorhaben dient der Weiterentwicklung des Wissensstandes zu Strömung und Wärmeübergang in Seitenräumen von Dampfturbinengehäusen mit und ohne Dampfentnahme. Aufgrund der mehrdimensionalen Strömung mit sehr geringen Geschwindigkeiten gibt es hier erhebliche Wissenslücken. Für systematische Untersuchungen und Entwicklung allgemein gültiger Ansätze zum Wärmeübergang soll daher eine Messzelle entwickelt und in Betrieb genommen werden. Ein Schwerpunkt ist dabei der Test geeigneter Messverfahren. Die genauere Kenntnis von Strömung und Wärmeübergang in diesen Gehäusebereichen soll die auf strukturmechanischen Berechnungen basierende Vorhersage des thermo-mechanischen Verhaltens im instationären Betrieb verbessern und Optimierungspotentiale bei der Gehäusegestaltung aufzeigen. Als Anwendungsbeispiel für den Einfluss des Wärmeübergangs auf das thermo-mechanische Verhalten des Gehäuses sollen gleichzeitig Untersuchungen zur Flanschbeanspruchung bei thermischen Belastungen durchgeführt werden.
Finanzierung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie,
Siemens AG
Forschungspartner:
TU Dresden, Institut für Strömungsmechanik, Professur für Magnetofluiddynamik, Mess- und Automatisierungstechnik
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Regionaler zellularer Verbund von Versorgungseinheiten mit Netzregelaufgaben, Eigenforschungsprojekt im Rahmen der „Support the best“-Initiative der TU Dresden (Zukunftskonzept) 2014 - 2016
Im Rahmen des Projektes wird vor dem Hintergrund der sich vollziehenden Veränderungen in den Versorger- und Verbraucherstrukturen der interessante Aspekt der Übernahme von Systemdienstleistungen (Netzregelaufgaben) durch regionale zellulare Versorgungseinheiten untersucht. Die Untersuchungen werden am Beispiel der Infrastruktur des Zentrum für Energietechnik der TU Dresden durchgeführt, das mit seinen energetisch und stofflich verbundenen Versuchseinheiten, wie z. B. Kleinkraftwerk auf Basis einer 650kW-Gasturbine mit Dampfinjektion (GiD-Prozess), Solarthermie, Photovoltaik, Energiespeicher, Windkanal, BHKW sowie Haus- und Wohnungsanschlussstationen einen derartigen Verbund von Versorger-, Verbraucher- und Speichereinheiten repräsentiert.
Das Projekt wird gemeinsam mit der Professur für Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung des Instituts für Energietechnik und der Professur für Elektroenergieversorgung des Instituts für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik durchgeführt. |
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HYGATE - Hybrid High Solar Share Gas Turbine Systems
(BMWi/ BMU-Verbundprojekt, Förderung Forschungsarbeiten der TU Dresden durch BMWi) 2011 - 2014
Das Verbundprojekt wurde gemeinsam mit den Forschungspartnern MAN Diesel & Turbo, DLR und VGB PowerTech durchgeführt. HYGATE bildete die Fortführung des BMU-Projektes „Entwicklung eines Referenzkonzepts für eine Solarhybrid-GuD-Anlage (SHCC) der Leistungsklasse bis 20 MW“ und diente der weiteren Technologieentwicklung für solare Gasturbinensysteme mit hohem Solarwärmeanteil in Hinblick auf eine künftige Demonstrationsanlage. Die Arbeiten der TU Dresden konzentrierten sich auf die Technologiestudie zu Gasturbinenanlagen mit hohem Solarwärmeanteil, den Hochtemperatur-Fluidtransport, das Betriebsverhalten solar-hybrider Gasturbinenanlagen sowie MSR- und Sicherheits-Konzepte.
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Neuartige vollkeramische Hochtemperatur-Wärmeübertrager für verschiedene Atmosphären
(ECEMP - CerHeatEx, finanziert aus Mitteln der EU und des Freistaates Sachsen) 2009 - 2014
Ziel des Vorhabens war die Entwicklung vollkeramischer Wärmeübertragermodule einschließlich der notwendigen Anbindungstechnik. Die Module sollten flexibel in einem weiten Temperaturbereich eingesetzt werden können, unempfindlich gegenüber schnellen Temperaturänderungen und resistent gegenüber verschiedenen Atmosphären sein. Das Projekt wurde gemeinsam mit der Professur für Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung (Projektleitung) und der Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik des Instituts für Energietechnik durchgeführt.
Link Projekt-Homepage
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Neuartige effiziente Methoden zur Entwicklung von Herstellprozessen für Hochleistungsturbinenschaufeln der Energie- und Antriebstechnik
(ECEMP-ProbaCast, finanziert aus Mitteln der EU und des Freistaates Sachsen) 2009 - 2014
Das Projekt wurde mit den Instituten für Strömungsmechanik (Projektleitung) und für Werkstoffwissenschaft der TU Dresden sowie dem Institut für Werkstoffwissenschaft und dem Gießerei-Institut der TU Bergakademie Freiberg durchgeführt. Ziel des Projektes war die Entwicklung eines kombinierten Verfahrens für die Definition von Präzisionsgießprozessen zur deutlichen Verkürzung der heute üblichen Prozessentwicklungszeiten. Dies gelang durch Kombination von probabilistischen Methoden mit modernen Verfahren der numerischen Simulation von Gieß- und Erstarrungsvorgängen. Nach der Entwicklung und experimentellen Validierung des mit der numerischen Simulation gekoppelten Gießverfahrens wurden schaufelähnliche Modellkörper hergestellt und getestet.
Link Projekt-Homepage
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Oxyfuel-Komponentenentwicklung und Prozessoptimierung (ADECOS-Komponenten)
(BMWi) 2011 - 2014
Dieses Projekt war Teil des ADECOS-Programms (Advanced development of the coal-fired oxyfuel process with CO2 separation) innerhalb der COORETEC Initiative (CO2 REduction TEChnologies) der Bundesregierung. Das Gesamtprojekt konzentrierte sich auf die Weiterentwicklung wichtiger Komponenten des Oxyfuel-Prozesses (z.B. CO2-Verflüssigungsanlage, Wärmetauschermaterialien) und die Lösung betriebstechnischer Fragen (z.B. Brennkammerverschmutzung, Dampferzeugerregelung, Anlagenüberwachung). Außerdem wurden Möglichkeiten erforscht, den Wirkungsgrad des Gesamtprozesses zu verbessern. Die Untersuchungen umfassten sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen. Die Arbeit an der Professur für Thermische Turbomaschinen und -anlagen konzentrierte sich auf die Entwicklung von neuen Verfahren der Prozessgüteüberwachung. Dabei wurde ein besonderes Augenmerk auf die Identifizierung und Lokalisierung von Falschlufteinbrüchen gelegt. Dieser Aspekt gewinnt bei Oxyfuel-Kraftwerken im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken stark an Bedeutung, da Lufteinbrüche in viel stärkerem Maß zu Wirkungsgradverschlechterungen führen. Insbesondere datenbasierte Verfahren für die Anlagenüberwachung (z.B. Neuronale Netze, Fuzzy Pattern Classification) werden dafür eingesetzt.
Gefördert von:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie,
ALSTOM Carbon Capture GmbH
Babcock Borsig Steinmüller GmbH
Clyde Bergemann GmbH
EnBW Kraftwerke AG
E.ON New Build & Technology GmbH
EVN AG
Vattenfall Europe Generation AG
Projektpartner:
TU Dresden, Professur für Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung (Koordinator);
Universität Stuttgart, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik,
TU Dresden, Professur für Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung,
Forschungszentrum Jülich, Institut für Energie- und Klimaforschung,
TU Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik,
TU Hamburg-Harburg, Institute Institut für Thermische Verfahrenstechnik
Hochschule Zittau/Görlitz, Fachgebiet Kraftwerkstechnik
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Optimum feed-in of solar heat for conversion of low-efficient fossil-fired steam power plants to low-emission solar hybrid power plants by example of Uzbekistan
(Partnerschaftsprojekt der VolkswagenStiftung, Programm “Zwischen Europa und Orient–Mittelasien/ Kaukasus im Fokus der Wissenschaft“) 2012 - 2013
Um die F&E-Arbeiten auf dem Gebiet der solarthermischen Kraftwerke auszubauen, wurde eine Kooperation mit usbekischen Partnern gestartet. Usbekistan zählt zu den Ländern mit einem hohen Potential zur Solarenergienutzung, in dem gegenwärtig jedoch die fossilen Energieträger dominieren.
Im Rahmen des Partnerschaftsprojekts, das durch die Professur für Thermische Energiemaschinen und –anlagen koordiniert und gemeinsam mit der TU Taschkent, dem Institut für Energietechnik und Automatisierung der Usbekischen Akademie der Wissenschaften und der TH Mittelhessen Gießen durchgeführt wird, sollen Möglichkeiten einer Umrüstung zu modernisierender fossiler Kraftwerke Usbekistans zu Solar-Hybrid-Kraftwerken untersucht werden.
Es ist vorgesehen, dass auf der Grundlage des Partnerschaftsprojektes und mit Unterstützung der deutschen Hochschulen eine usbekische Nachwuchsforschergruppe zur verstärkten Nutzung von Solarenergie gebildet wird, die mit Ablauf des Vorhabens eigenständig arbeitsfähig ist und mit ihren Aufgaben und Projekten weiter wächst.
VW-Stiftung
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Reduzierung der CO2-Emissionen durch Solarwärmeeinspeisung in bestehende fossile Kraftwerke
(Alexander von Humboldt-Stiftung) 2011 - 2012
Die Alexander von Humboldt-Stiftung bewilligte zur Förderung der wissenschaftlichen Arbeit eines usbekischen Doktoranden an der TU Dresden auf dem Gebiet des solaren „Repowering“ fossiler Kraftwerke ein Internationales Klimaschutzstipendium.
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Entwicklung eines Referenzkonzepts für eine hocheffiziente Energieanlage auf Basis eines neuartigen, integrierten Gas-Dampf-Prozesses
(BMWi) 2008 - 2011
Im Rahmen des Projektes wurde 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 führte 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. Zur Überprüfung der Erkenntnisse und Ergebnisse der theoretischen Untersuchungen erfolgte im Zentrum für Energietechnik der TU Dresden eine Demonstration auf Basis einer 600-kW-Gasturbine.
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Predictive Methods for Combined Cycle Fatigue in Gas Turbine Blades
(EU-Projekt PREMECCY, 6. Rahmenprogramm) 2006 - 2011
Das Projekt PREMECCY wurde von den europäischen Flugtriebwerksherstellern und wissenschaftlichen Einrichtungen durchgeführt. 15 Partner gehörten dem Konsortium an. Projektkoordinator ist Rolls-Royce plc. Ziel des Projektes war die Weiterentwicklung der Methoden zur Lebensdauervorhersage bei Überlagerung von hochzyklischer (HCF) und niederzyklischer Ermüdung (LCF) bei Temperaturen im Kriechbereich.
Link Projekt-Homepage
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Entwicklung eines Referenzkonzepts für eine Solarhybrid-GuD-Anlage (SHCC) der Leistungsklasse bis 20 MW
(BMU) 2009 - 2010
Seit einigen Jahren ist eine überaus dynamische Entwicklung bei den sogenannten CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerken zu verzeichnen, die künftig einen wesentlichen Beitrag für eine nachhaltige Energieversorgung im globalen Maßstab leisten sollen. Im Rahmen des Projektes SHCC® (Solar Hybrid Combined Cycle), das gemeinsam mit MAN Diesel & Turbo (Projektleitung), DLR und VGB PowerTech durchgeführt wurde, wurden verschiedene Konzepte für ein Hybrid-CSP-Kraftwerk auf Basis von Gasturbinen in der Leistungsklasse bis 20 MW untersucht. Wesentliche Ziele dieser Vorstudie waren:
- Effiziente Nutzung solarer Hochtemperaturwärme
- Deutliche Senkung des spezifischen fossilen Brennstoffwärmeverbrauches bei maximaler Flexibilität und Verfügbarkeit
- Vermeidung des Baus von "Schattenkraftwerken" (Reservekapazitäten im Stromnetz)
Hierzu wurden Kriterien für die Bewertung der zu untersuchenden Prozessvarianten aufgestellt und "Benchmark"-Prozesse definiert. Aus verschiedenen Prozessvarianten wurde eine Vorzugsvariante bestimmt und hinsichtlich der technischen und wirtschaftlichen Realisierbarkeit einer SHCC®-Anlage in der vorgesehenen Leistungsgröße untersucht. Dabei wurde besonderer Wert auf ein vertretbares Risiko sowie die Ableitung von Anforderungen für die Technologieentwicklung einer Pilot- bzw. Demonstrationsanlage gelegt, die Gegenstand eines Anschlussvorhabens ist. |
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Lebensdauerberechnungsverfahren für gekühlte, thermisch-mechanisch beanspruchte Bauteile mit anisotropen Werkstoffeigenschaften
(BMWi/AiF-FVV) 2005 - 2009
Im Ergebnis des Projektes konnte die im Vorgängerprojekt entwickelte Versuchsdatenbasis aus TMF-Untersuchungen an turbinenschaufelähnlichen Modellkörpern durch weitere Langzeitversuche erweitert werden. Dazu wurden Modellkörper der Ni-Basis-Legierungen MARM-247 und CMSX-4 im Heißgasprüfstand thermisch-mechanisch beansprucht und bis zum Anriss untersucht. Die Analyse der Versuchsdaten erfolgte mit dem eigenen TMF-Berechnungsmodell sowie dem CNOW-Modell der MPA Stuttgart.
Projektpartner: MPA Stuttgart
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| Weitere Projekte führen wir in folgenden Bereichen durch: |
- Thermisches Verhalten der Gehäuse von Industriedampfturbinen
- Festigkeit von Schaufelfußverbindungen
- Turbomaschinen für die dezentrale Energieversorgung
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