Das Projekt "Teilvorhaben: Thorex-Engine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAHLE Powertrain GmbH durchgeführt. Das vorliegende Verbundvorhaben definiert die folgenden übergeordneten Zielsetzungen:Sicherung verbrennungsmotorischer Abwärme im Temperaturbereich größer als 300 Grad C,Integration eines thermoelektrischen Generators in das Abschirmsystem eines verbrennungsmotorischen Systems sowie Bauraumoptimierte 'Heat-to-Cool'-Technologie. Durch die Kombination dieser technologischen Ansätze kann die im als Verbrennungsmotor ausgeführten Range Extenders anfallende Abwärme zu jedem Zeitpunkt variabel gewandelt und/oder gespeichert werden. Der Gesamtwirkungsgrad des angestrebten seriellen Range Extender Hybridfahrzeugs wird so zu jedem Zeitpunkt optimiert. In Absprache mit den 'Simulationsteams' müssen die nötigen Eingangsbedingungen für Ihre Modelle besprochen werden. Dazu gehören teilweise geometrische Werte, Stoffströme, Temperaturen, Drücke, Leistungen usw. Im Anschluss muss überprüft werden, in wie weit diese geforderten Größen ermittelt werden können. Dazu gehört eine Analyse der vorhandenen bzw. beschaffbaren Messtechnik. Diese muss insoweit bewertet werden, dass eine ungefähre Fehlerabschätzung errechenbar ist. Die Positionen der Messelemente am Verbrennungsmotor und an dessen Peripherie müssen definiert werden. Dies findet wieder in Zusammenarbeit mit den 'Simulationsteams' statt. Die Positionen werden so gewählt, sodass der äußere Einfluss bzw. die Fehleranfälligkeit minimal ist. Während der Planung des Messprogramms werden mitunter den geplanten Simulationsszenarien Beachtung geschenkt.
Das Projekt "Teilvorhaben: ThoRex-Testing" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Elring Klinger Motortechnik GmbH durchgeführt. Ziel ist es, am Prüfstand eine breite Messdatenbasis zur Validierung der Simulationsmodelle aus den anderen Teilvorhaben zu erarbeiten, die Benefits Gesamtsystemarchitektur zu bestätigen und die Regelstrategien für den Fahrzeugbetrieb experimentell zu optimieren. In seiner endabgestimmten Variante soll der Range-Extender mit angekoppeltem Thermomodul am Prüfstand simulierte Fahrzeug-Fahrzyklen absolvieren und das Potenzial des Gesamtsystems demonstrieren. Im Teilvorhaben 'Prüfstandsmessungen' sollen die experimentellen Untersuchungen an dem entwickelten Thermomodul und seinen Einzelkomponenten durchgeführt werden. Eine besondere Herausforderung ist es, das Thermomodul zusammen mit dem Range-Extender zu betreiben und für unterschiedliche Fahrprofile optimierte Betriebsstrategien zu entwickeln und zu demonstrieren. Auf dem Motorprüfstand sind unter reproduzierbaren Versuchsbedingungen Vermessungen möglich um den realen Einsatzfall optimal nachzubilden. Die Arbeiten beinhalten die folgenden Schritte: 1-Darstellung eines Range-Extenders mit Thermomodul als abgestimmtes Gesamtkonzept am Motorprüfstand. 2-Verfizieren der Benefits, die für ein solches Gesamtkonzept mittels Simulationsrechnungen vorher ermittelt wurden. 3-Variieren der Optimierungsparameter am Range-Extender & Thermomodul unter unterschiedlichen Fahrbedingungen. 4-Entwickeln und Optimieren der notwendigen Regelstrategien für das Thermomodul für den Betrieb unter unterschiedlichen Randbedingungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Systemische optimierte Abgasanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich Boysen GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, eine auf das zu entwickelnde Thermomodul abgestimmte strömungs- und ladungswechseloptimierte Abgasanlage für einen Range-Extender-Motor auszulegen und aufzubauen. Dazu sind in einem ersten Schritt Messungen an einem geeigneten Motor zur Ermittlung der Randbedingungen für die Auslegung durchzuführen. Anschließend wird in mehreren Iterationsschleifen von Konstruktion und Strömungsberechnung eine Abgasanlage konzipiert, die die besonderen Erfordernisse des Thermomoduls (homogene Anströmung bei möglichst hoher Temperatur) mit den generellen Anforderungen an eine Abgasanlage (geringer Gegendruck, Schalldämpfung) miteinander verbindet. Letztlich soll eine solche Abgasanlage mit integrierten Thermomodul aufgebaut, mit Messstellen versehen und den Tests zugeführt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Integration von TEG-Materialien und thermoelektrische Wandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GreenIng GmbH & Co. KG durchgeführt. Motivation: Die Elektrifizierung von Hybridfahrzeugen bietet die Möglichkeit elektrische Energie einfach zu speichern und zu verwerten. Dadurch können Technologien zur Gesamtwirkungsgradsteigerung zum Einsatz kommen, die bisher unrentabel waren. Die Elektrifizierung bedingt jedoch auch eine Verknappung der Abwärme der Komponenten im Antriebstrang. Somit sind Systeme zur Speicherung von Wärme und zur wirkungsgradoptimalen Bereitstellung von Kühlleistung ein wichtiger Beitrag zur Kundenakzeptanz der Elektromobilität. Ziele: Ziel ist die Erschließung von Effizienzsteigerungspotentialen im kundenrelevanten Realbetrieb eines Range-Extender-Antriebssystems mit Hilfe systemischer Integration von - Thermischer Wandlung in funktionsintegrierten Hitzeschutzbauteilen, - thermischer Speicherung im Temperaturbereich größer als 300 C und - bauraumoptimierter 'heat to cool'-Technologie. Lösungsweg: Der Gesamtwirkungsgrad eines seriellen Range Extender Hybridfahrzeugs wird damit gesteigert, dass die Abwärme des Range Extender Verbrennungsmotors variabel gewandelt oder gespeichert wird. Für die Nutzung kommen je nach Betriebspunkt die o.g. Technologien zum Einsatz. In der Projektdurchführung werden Simulation-, Konstruktion- und Versuchsumfänge bearbeitet. Simulativ wird ein Antriebsstrangmodell in einer virtuellen Gesamtfahrzeugumgebung aufgebaut, das um ein Thermomodul ergänzt ist, welches Restwärme mit verschiedenen Technologien nutzt. Auf Basis von Simulationsrechnungen werden belastbare Aussagen über den Einfluss von Restwärmenutzung auf den Gesamtsystemwirkungsgrad in jeweiliger Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen erarbeitet. Das Thermomodul wird dabei aus funktionalen Submodulen zur thermoelektrischen Wandlung, zur Speicherung thermischer Energie und zur Einbindung von 'heat to cool'-Technologie zusammengesetzt sein. Im Lauf des Projekts wird aus der Simulation eine Betriebsstrategie für das Gesamtsystem entwickelt, die die Abwärme jederzeit so nutzt, dass der Fahrzeugwirkungsgrad maximiert wird. Konstruktiv werden zunächst Untersuchungen zu anwendungsoptimierten Werkstoffsystemen bezüglich der Kernfunktionalitäten des Thermomoduls, thermisches Speichern und der Adsorptionskälte-Erzeugung, durchgeführt. Abhängig von den Ergebnissen der vorgeschalteten Arbeitspakete werden die Komponenten konzipiert und die Bauräume optimiert. Das thermische Speichersystem und der thermo-elektrische Wandler werden durch umfangreiche CAE-gestützte Darstellungen, insbesondere bezüglich der mechanischen Stabilität und Gesamtsystemeffizienz, in ein thermisches Abschirmsystem integriert. Die konsolidierte Kombination des Thermomoduls wird prototypenhaft im Rahmen eines angepassten Abgassystems eines Range Extenders erarbeitet. Die Validierung des Konzeptträgers wird mit dem Ziel des Konzeptnachweises an einem geeigneten Prüfstand erprobt. Darüber hinaus ermöglichen umfangreiche Erprobungen die Verifizierung und Validierung aller Simulationsmodelle. usw.
Das Projekt "Energieoptimiertes Bauen - Entwicklung eines Systems der Betriebsoptimierung durch Nutzung von Messergebnissen aus GLT und Sondermesstechnik für energieoptimierte Gebäude" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl Technischer Ausbau durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht darin: 1. für den Neubau der Universitätsbibliothek (IKMZ) der BTU Cottbus unter Zuhilfenahme der vorhandenen Mess-, Steuer- und Regeltechnik ein System zur Betriebsoptimierung (mit integriertem Energie-Controlling) zu entwickeln und 2. Schlussfolgerungen für Umfang und Wirkungsweise der MSR-Technik auf das Betriebsoptimierungs-System zu ziehen. Arbeitsplanung: Die Betriebsoptimierung soll auf Grundlage der Gebäudeleittechnik und der zusätzlichen Sondermesstechnik erfolgen. Dafür werden die Ergebnisse der Sondermesstechnik in die Regelungstechnik der GLT integriert. Die integrierte Regelung der Gesamtanlage mit einer Selbststeuerungsfunktion erfordert die Verknüpfung aller Komponenten der Anlagentechnik aus Energieerzeugung und Energieübergabe im Raum. Die Energieversorgung des Gesamtgebäudes erfolgt mittels Erdwärmenutzung (elektrische Wärmepumpenanlage mit Erdsonden), Kompressionskälteanlage, zweier BHKW's sowie eines Spitzenlastkessels und einer Absorptionskälteanlage. Durch die Betriebsoptimierung soll eine deutliche Erhöhung der Kälteleistung des Erdsondenfeldes erreicht werden, die Jahresarbeitszahlen der Wärmepumpe sowie die Jahresbetriebsstunden von Wärmepumpe und den BHKW's wirtschaftliche Größenordnungen aufweisen. Ergebnisverwertung: Die Ergebnisse von den erreichten Energiekennzahlen werden laufend und insgesamt veröffentlicht (Internet, Druckerzeugnisse, FE-Bericht). Es werden Anforderungen an die Vorgaben für integrierte Mess- und Regelungskonzepte einer Betriebsoptimierung sowie für deren Anwendung bei der Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb erarbeitet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Integration der thermischen Speicherung und thermoelektrischen Wandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ElringKlinger AG durchgeführt. Das vorliegende Teilvorhaben der ElringKlinger AG behandelt die konstruktive Umsetzung eines thermischen Speichers und thermoelektrischen Generators in einem vorhabenrelevanten Thermomodul. Die Arbeitsinhalte haben zum Ziel, die simulativ erarbeiteten Ergebnisse an einem Demonstrator evaluierbar darzustellen. Das Teilvorhaben stellt damit die Grundlage in Form von Hardware für die nachfolgende abschließende Projektphase und den Konzeptnachweis. Eine besondere technische Herausforderung stellt sich in dem hohen Grad an notwendiger Funktionsintegration, der notwendig ist zur Integration der Komponenten thermischer Speicher und thermoelektrischer Generator in das thermische Abschirmsystem. Auf der Basis von bereit gestelltem Bauraum und Umgebungsmodellen erfolgt zunächst die Modellierung und Konstruktion des gesamten Verbunds an Abschirmkomponenten. In diesem Teilschritt werden unter anderem thermische und mechanische Randbedingungen ermittelt, geometrische Bauteilstrukturen optimiert sowie eine optimale Ausnutzung verfügbarer Bauräume für die Energierückgewinnung sicher gestellt. Die Komponenten werden als funktionelle Zwischenlagen im Abschirmsystem gemäß den zuvor abgeleiteten Anforderungen ausgelegt und prototypenhaft in einem Demonstrator dargestellt. Die Zielsetzung des Teilvorhabens von ElringKlinger gestaltet sich analog zu den in der Gesamtvorhabenbeschreibung festgelegten Vorgaben. Im Teilbereich des thermoelektrischen Generators wird somit eine Wandlung mit einem 30Prozent höheren Wirkungsgrad gegenüber dem Stand der Technik angestrebt. Der thermische Speicher wird gemäß festgehaltener Ziele in einem Temperaturbereich größer 300 C umgesetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Thermodynamische Simulation des Thermomoduls mit Integration in das Fahrzeug" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TheSys GmbH durchgeführt. Ziel ist die simulationsbasierte Erstellung und Auslegung eines Thermomoduls (bestehend aus Hochtemperaturspeicher, Adsorptionskälteanlage und Thermoelektrischem Generator) für ein Hybridfahrzeug mit Range-Extender unter Berücksichtigung der relevanten Interaktionen mit der Fahrzeugumgebung. Als Ergebnis des Teilvorhabens liegen vor: 1) die Basisauslegung der Komponenten als Voraussetzung für den Aufbau von Prototypen und 2) die Systemarchitektur mit Regelungsstrategien als Voraussetzung für den Aufbau des Thermomoduls auf dem Prüfstand. Als erster Schritt werden thermodynamische Simulationsmodelle erstellt für die zu untersuchenden neuen Technologien 'Hochtemperaturspeicher', 'Adsorptionskälteanlage' und 'Thermoelektrischer Generator' und deren Integration in ein Thermomodul. Parallel werden Simulationsmodelle erstellt zur Abbildung des hybridisierten Antriebsstranges (Verbrennungsmotor und E-Antrieb), des Fahrzeugkühlsystems und der Klimaanlage. Durch Vernetzung aller Simulationsbausteine werden ein Fahrzeug-Gesamtmodell aufgebaut und umfangreiche Auslegungsrechnungen durchgeführt zur Ermittlung:1) der geeigneten Systemarchitekturen (Verschaltung der Komponenten untereinander), 2) der optimalen Dimensionierung der Komponenten und 3) der vorteilhaften Betriebs- und Regelungsstrategie des Thermomoduls. Als Simulationstools werden die Softwarepakete Dymola und GT-Suite eingesetzt, mit denen die Simulation von stationären und transienten Fahrprofilen möglich ist.
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