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Teilprojekt 1: Koordination und Anlagenentwicklung

Das Projekt "Teilprojekt 1: Koordination und Anlagenentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von InvenSor GmbH durchgeführt. Das Ziel ist die Entwicklung einer hocheffizienten Adsorptionswärmepumpe mit dem skalierbaren Sorptionsmaterial DAY (dealuminierter Y) Zeolith, optimiert für die Kälte- und Wärmebereitstellung in Industrie und Wirtschaft. Die Investitionskosten in ein Adsorptionssystem sollen um 30 % gesenkt, die Stromaufnahme um 35 % und die benötigte Antriebsenergie um 25 % reduziert werden. Damit lassen sich bei 5 % Marktanteil (DE, IT, FR, GB, TUE, ESP) jährlich ca. 32 Mio. MWh Strom einsparen und ca. 18 Mio. t CO2-Ausstoß gegenüber der marktbeherrschenden Kompressionsklimatisierung reduzieren. Für das Adsorptionsmaterial ist die Entwicklung eines Herstellungsprozesses im Drehrohrofen für kurze Durchlaufzeiten vorzunehmen. Hierbei sollen die Materialparameter erzielt werden, die einer passgenauen Einstellung auf das neue Anlagenkonzept der Adsorptionswärmepumpe entsprechen. Weitere Aufmerksamkeit gilt dabei dem Aufbau einer Porenhierarchie im Kristall, die eine leichte Desorption und kurze Desorptionswege für das Betriebsmittel Wasser gewährleisten.

Teilprojekt 2: Materialcharakterisierung

Das Projekt "Teilprojekt 2: Materialcharakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Wildau (FH), Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften, Forschungsgruppe Bioprozesstechnik durchgeführt. Das Ziel ist die Entwicklung einer hocheffizienten Adsorptionswärmepumpe mit dem skalierbaren Sorptionsmaterial DAY (dealuminierter Y) Zeolith, optimiert für die Kälte- und Wärmebereitstellung in Industrie und Wirtschaft. Die Investitionskosten in ein Adsorptionssystem sollen um 30 % gesenkt, die Stromaufnahme um 35 % und die benötigte Antriebsenergie um 25 % reduziert werden. Damit lassen sich bei 5 % Marktanteil (DE, IT, FR, GB, TUE, ESP) jährlich ca. 32 Mio. MWh Strom einsparen und ca. 18 Mio. t CO2 Ausstoß gegenüber der marktbeherrschenden Kompressionsklimatisierung reduzieren. Für das Adsorptionsmaterial ist die Entwicklung eines Herstellungsprozesses im Drehrohrofen für kurze Durchlaufzeiten vorzunehmen. Hierbei sollen die Materialparameter erzielt werden, die einer passgenauen Einstellung auf das neue Anlagenkonzept der Adsorptionswärmepumpe entsprechen. Weitere Aufmerksamkeit gilt dabei dem Aufbau einer Porenhierarchie im Kristall, die eine leichte Desorption und kurze Desorptionswege für das Betriebsmittel Wasser gewährleisten.

Teilprojekt 3: Materialentwicklung

Das Projekt "Teilprojekt 3: Materialentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Boden, Wasser, Luft, Arbeitsgruppe Luftchemie und Luftreinhaltung durchgeführt. Das Ziel ist die Entwicklung einer hocheffizienten Adsorptionswärmepumpe mit dem skalierbaren Sorptionsmaterial DAY (dealuminierter Y) Zeolith, optimiert für die Kälte- und Wärmebereitstellung in Industrie und Wirtschaft. Die Investitionskosten in ein Adsorptionssystem sollen um 30 % gesenkt, die Stromaufnahme um 35 % und die benötigte Antriebsenergie um 25 % reduziert werden. Damit lassen sich bei 5 % Marktanteil (DE, IT, FR, GB, TUE, ESP) jährlich ca. 32 Mio. MWh Strom einsparen und ca. 18 Mio. t CO2-Ausstoß gegenüber der marktbeherrschenden Kompressionsklimatisierung reduzieren. Neben der Entwicklung einer auf die Erfordernisse angepassten Kälteanlage ist eine neue Fertigungstechnologie in Drehrohröfen für kurze Durchlaufzeiten vorzunehmen. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei dem Aufbau einer speziellen Porenhierarchie im Kristall, die sowohl eine hohe Adsorptionskapazität für das Betriebsmittel Wasser, eine leichte Desorbierbarkeit und kurze Desorptionswege, wie auch hohe Diffusionskoeffizienten des Betriebsmittels gewährleistet.

Entwicklung eines innovativen gasbetriebenen Zeolith-Heizgerätes; ein Beitrag zur Steigerung der Energieumwandlungseffizienz und Emissionsminderung

Das Projekt "Entwicklung eines innovativen gasbetriebenen Zeolith-Heizgerätes; ein Beitrag zur Steigerung der Energieumwandlungseffizienz und Emissionsminderung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Viessmann Werke GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Anstrengungen zur Vermeidung bzw. Reduzierung von CO2-Emissionen einerseits und der starke Preisanstieg bei fossilen Brennstoffen anderseits lassen zukünftig eine hohe Wachstumsrate für den Einsatz ressourcenschonender Heizgeräte erwarten. Aufgrund dieser Marktentwicklung beabsichtigt Viessmann, ihr Produktprogramm durch ein gasbetriebenes Zeolith-Heizgerät als innovativer Beitrag zur Steigerung der Energieumwandlungseffizienz und Emissionsminderung im Bereich der Beheizung von Ein- und Zweifamilienhäusern zu erweitern. Durch die Viessmann Entwicklungen konnte bisher gezeigt werden, dass eine gasbetriebene Adsorptionswärmepumpe kompakter Bauart konzipiert und gebaut werden kann. Aufbauend auf das kompakte Gerätekonzept konnte eine Grundlage geschaffen werden, mit der nach Erarbeitung und Absicherung von Lösungen für die identifizierten Arbeitspakete eine serienfähige gasbetriebene Adsorptionswärmepumpe zur Verfügung stehen wird. Zur konsequenten Fortführung der Entwicklungsarbeiten der Viessmann Zeolith-Wasser Adsorptionswärmepumpe unter Nutzung der Erfolg versprechenden Ergebnisse aus den bisher durchgeführten und den noch laufenden Entwicklungen wird das Entwicklungsvorhaben beantragt. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, die Viessmann gasbetriebene Zeolith-Wasser Adsorptionswärmepumpe weiter zu entwickeln und diese in einem Heizgerät zur Beheizung von Ein- und Zweifamilienhäusern zu integrieren, so dass die Technologie in einem Demonstrationsvorhaben im Feld betrieben und ihre vielversprechenden technologischen und ökologischen Vorteile zuverlässig gezeigt werden können. Dies ist ein wesentlicher, notwendiger Schritt für die Entwicklung von Adsorptionswärmepumpen in der Hausenergieversorgung, um über die daraufhin folgende Serienentwicklung zur Reife für eine Markteinführung zu gelangen. Zeolithe sind in vielfältigen Einsatzgebieten wie z.B. der Gastrocknung, Isolierfenstern und in der Waschmittelindustrie etabliert und für diese Anwendungen optimiert worden. Für den Einsatz in Adsorptionswärmepumpen bedarf es jedoch noch weiterer Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Neue Zeolithe müssen auf die für die Wärmepumpenentwicklung unabdingbaren Eigenschaften (Gleichgewichts-, Kinetikverhalten, Staubbildung und Stabilität gegen hydrothermale Alterung) grundlegend untersucht, optimiert und abgesichert werden. Darüber hinaus ist eine korrosionssichere Adsorberbauart hoher Leistungsdichte noch nicht entwickelt worden. Dieser Fragestellung entspricht das Hauptarbeitspaket im beantragten Forschungsvorhaben. Zur Erreichung dieser Ziele werden aufbauend auf den im Labor gewonnenen Betriebserfahrungen mit der entwickelten Adsorptionswärmepumpe verbesserte Komponenten entwickelt, sowie das System hinsichtlich seiner Verschaltung und Betriebsweisen optimiert. Diese Verbesserungen werden zunächst in Komponententests und dann im Gesamtgerät im Labor erprobt, bevor die ersten Prototypen im Anschluss daran im Feld eingesetzt und erprobt werden.

WasserMod: Wassersorption in porösen Feststoffen: Experimentelle Untersuchungen und Computersimulationen zum Gleichgewicht und zu den Transportraten bei der adsorptiven Wärmetransformation

Das Projekt "WasserMod: Wassersorption in porösen Feststoffen: Experimentelle Untersuchungen und Computersimulationen zum Gleichgewicht und zu den Transportraten bei der adsorptiven Wärmetransformation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. In dem geplanten Verbundprojekt WasserMod wird die Wasseradsorption und -diffusion in porösen Kompositmaterialien experimentell und mit Hilfe von Computersimulationen untersucht. Von den Verbundpartnern Universität Leipzig (LU), National Technical University of Athens (NTUA) und Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg werden hier Materialien untersucht, die für Wärmetransformationsanwendungen in Adsorptionswärmepumpe oder -kältemaschine und Sorptionsspeicher zur effizienten Bereitstellung von Wärme und Kälte von großem Interesse sind. Die Materialien werden durch Aufkristallisationen des mikroporösen Adsorbens auf innovative makroporösen Aluminiumfaserstrukturen erzeugt. Als Adsorbens werden der zeolithartige SAPO-34 und das metallorganische Gerüstmaterial (MOF) MIL-100, das eine sehr hohe Wasseradsorptionskapazität besitzt und dabei zyklenstabil ist, im Projekt näher untersucht. Das Vorhaben ist in 5 Arbeitspakete untergliedert: AP1: Management des Konsortiums AP2: Proben und Erstcharakterisierung AP3: Experimentelle Diffusionsuntersuchungen AP4: Modellierung der Adsorptions- und Diffusionsprozesse AP5: Dissemination Die Arbeitsteilung zwischen den Verbundpartnern ist in der detaillierten Vorhabensbeschreibung dargestellt.

WasserMod: Wassersorption in porösen Feststoffen: Experimentelle Untersuchungen und Computersimulationen zum Gleichgewicht und zu den Transportraten bei der adsorptiven Wärmetransformation

Das Projekt "WasserMod: Wassersorption in porösen Feststoffen: Experimentelle Untersuchungen und Computersimulationen zum Gleichgewicht und zu den Transportraten bei der adsorptiven Wärmetransformation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Abteilung Grenzflächenphysik durchgeführt. In dem geplanten Verbundprojekt WasserMod wird die Wasseradsorption und -diffusion in porösen Kompositmaterialien experimentell und mit Hilfe von Computersimulationen untersucht. Von den Verbundpartnern Universität Leipzig (LU), National Technical University of Athens (NTUA) und Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg werden hier Materialien untersucht, die für Wärmetransformationsanwendungen in Adsorptionswärmepumpe oder -kältemaschine und Sorptionsspeicher zur effizienten Bereitstellung von Wärme und Kälte von großem Interesse sind. Die Materialien werden durch Aufkristallisationen des mikroporösen Adsorbens auf innovative makroporösen Aluminiumfaserstrukturen erzeugt. Als Adsorbens werden der zeolithartige SAPO-34 und das metallorganische Gerüstmaterial (MOF) MIL-100, das eine sehr hohe Wasseradsorptionskapazität besitzt und dabei zyklenstabil ist, im Projekt näher untersucht. Das Vorhaben ist in 5 Arbeitspakete untergliedert: AP1: Management des Konsortiums; AP2: Proben und Erstcharakterisierung; AP3: Experimentelle Diffusionsuntersuchungen; AP4: Modellierung der Adsorptions- und Diffusionsprozesse; AP5: Dissemination. Die Arbeitsteilung zwischen den Verbundpartnern ist in der detaillierten Vorhabensbeschreibung dargestellt.

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