Das Projekt "Gasexpansionsmotor mit Schrauben-Luftverdichter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heye Glasfabrik durchgeführt. Objective: Natural gas is piped into the glass works at an average of 50 bars. Pressure in the network is 3.2 bars absolute. Is was the aim of the project to transform the unused exergetic pressure gradient released during pressure reduction into useful energy. General Information: Natural gas is piped into the works at an average pressure of 50 bar. The pressure in the operating network is 3.2 bar. Two pressure reduction units, operating in parallel, were previously used, each with an average throughput of 7500 m3 STP/h. In order to transform the unused exergetic pressure gradient into useful energy a gas expansion motor was installed to drive a screw-type air compressor. This motor fulfills the function of the pressure reduction units which now serve only for reserve. The gas expansion motor, which has a nominal rating of 610 kW, is a four-cylinder double-acting double-expansion steam-piston machine manufactured by Spillingwerk, Hamburg. The screw-type air compressor is a series-production unit, fitted with a gear of appropriate ratio (air input of 6550 m3/h at 1 bar, 40 deg.C: output after cooler 3 bar at 60 deg.C). The total system includes a waste heat recovery system which consists of a closed water circuit with a freezing mixture heat exchanger (426kW, 30 deg.C) for the air suction cooling unit (in Summer), the compressed air cooler (426 kW, 82 deg.C), a steam/water heat exchanger (155 kW, 105 deg.C), and the high and medium pressure preheaters by which the gas streams entering the motor are heated up to 100 deg.C and the water cooled down to 25 deg.C. Achievements: The plant has run three years under load. During this period the average quantity of compressed air was 5 180 m3 STP/h with a required power of 440 kw. This gives an energy saving of 3.34x10.6 kwh/year as compared with an electric motor drive operating 8 000 hours per year. The plant availability is above 90 per cent. The capital payback period is 1,6 years. This type of plants can be recommended in the case of comparable preconditions. This means at continous natural gas supply at constant pressure.
Das Projekt "Kuehlung und Fahrzeugklimasysteme unter Umweltgesichtspunkten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Motorenwerke AG durchgeführt. General Information: The proposed research is directed at developing a refrigeration cycle for use in automotive air conditioning systems. The new cycle will use a naturally occurring gas as a refrigerant. Because of the new refrigerants properties and the common working conditions of an automotive a/c cycle it will be necessary to develop a completely new transcritical vapour compression system. Major tasks are: (I) Calculation of thermodynamic cycle and of components based on typical car specifications; (II) Development of components - compressor, heat exchangers, expansion device, control device, receiver and hoses; (III) Bench tests; (IV) Construction of prototypes; (V) Car tests in windtunnel and in-field; (VI) Safety and Acoustics evaluation. Successful completion will provide a long-term solution for an environmentally harmless refrigeration system. Achievements: A completely new refrigeration cycle for air-conditioning with carbon dioxide technology was developed. The main emphasis was placed on the thermodynamic calculation of the cycle and the components according to a revised specification, the development of the components such as compressor, heat exchangers, means for control and expansion, storage vessels and refrigerant hoses, test bench investigations, construction of two vehicles, vehicle tests in wind tunnels and road tests and the evaluation of safety and costs aspects. Following this, a direct comparison to a current serial air-conditioning system under commonly acknowledged conditions became possible. An automotive air-conditioning system is often operated above the critical temperature of CO(2) at 31.1 Degree of Celsius. Therefore a CO(2) system will mostly work in a transcritical cycle mostly. At supercritical conditions (critical pressure: 73.8 bar), pressure and temperature are independent of each other. The conditions in the evaporator remain subcritical. In this transcritical cycle the refrigeration capacity, the compressor work and thereby the cycle efficiency depend on the existing discharge pressure in accordance with the heat rejection temperature. The optimum discharge pressure is a function of the ambient temperature. The refrigeration circuit control should provide sufficient cooling capacity at high efficiency with satisfying passenger comfort, largely independent from the momentary driving and climate conditions. The vehicle refrigeration circuit consists of a compressor, gas cooler, expansion device, evaporator, accumulator and internal heat exchanger. The packaging shows only slight differences to series vehicles. The small cross-section of the refrigerant pipes makes it easier to find a route through the tight engine compartment. The refrigeration cycle with CO(2) operates at high pressure levels, but this does not represent an significantly increased risk with adapted components. Due to refrigerant properties the new developed components remain nearly comparable in respect of weight and dimensions.
Das Projekt "Entwicklung einer Expansionsmaschine in kleinen Leistungsbereichen von 5-20 kW für die dezentrale verbrauchsnahe Stromgewinnung bei der Entspannung komprimierter Gase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VPT Kompressoren GmbH durchgeführt.
Das Projekt "'Deutsch-Russische Zusammenarbeit bei Industriegasturbinen fuer Erdgas-Pumpstationen der GUS'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MTU Aero Engines AG durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung neuartiger IGT-Bauweisen-Technologien sowie die Vorbereitung der Entwicklung der IGT-Komponente 'Nutzturbine' mit verbesserter Zuverlaessigkeit, Lebensdauer und Betriebssicherheit in kostenguenstiger Zusammenarbeit mit leistungsfaehigen GUS-Partnerfirmen (TRUD/Samara, FRUNSE/Samara und VIAM/Moskau). Die Bearbeitung des Vorhabens gliedert sich in drei, voneinander abhaengige Teilaufgaben: A: Analytisch/konstruktive Vorarbeiten zur Komponenten-Entwicklung am Beispiel einer neuen IGT-Nutzturbine. B: Bereitstellung verbesserter Gusstechnologie am Beispiel einer IGT-Turbinenbeschaufelung. C: Untersuchung neuartiger Schaufeltechnologien im konstruktiven (neuen Schaufelverspannung) und werkstofftechnischen Bereich (Werkstoffanisotropie).
Das Projekt "Teilvorhaben: Demonstration des Konzeptes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EAM Netz GmbH durchgeführt. Das Projekt ASTEREX verfolgt das Ziel, sowohl eine Prozessoptimierung durchzuführen als auch CO2-arme Wärmebereitstellungstechnologien einzusetzen. Bei der erforderlichen Entspannung von Erdgas soll der ineffiziente Prozess des energievernichtenden Drosselns auf eine Entspannung unter Verwendung von Expansionsturbinen umgestellt werden. Bisher wird die über die Verdichteranlagen eingebrachte Druckenergie in den Verteilstationen, welche den Druck an anderer Stelle wieder abbauen müssen, nicht genutzt. Nach dem heutigen Stand der Technik wird der Gasdruck in Gas-Druckregel- und Messanlage (GDRMA) über ein Gas-Druckregelgerät reduziert (Drosselung). Aufgrund der durch den Druckabbau induzierten Abkühlung muss das Gas vorgewärmt werden. Die Wärmebereitstellung erfolgt typischerweise über Gas-Niedertemperaturkessel. In Deutschland verursacht dieser Prozess in allen GDRMA einen geschätzten Wärmebedarf von ca. 1,5 TWh/a. Die Umstellung des Prozesses von Drosselung auf Entspannung mit einer Expansionsturbine benötigt zusätzliche Wärmeenergie, damit die mit der Entspannung einhergehende zusätzliche Abkühlung des Gases den Betrieb der Stationen nicht beeinflusst. Bei Ausnutzung des Druckgefälles kann durch den Einsatz von Expansionsturbinen nahezu 1 zu 1 Niedertemperaturwärme in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Expansionsturbinen könnten hier auf die Grundlastvolumenströme in den Anlagen dimensioniert werden. Mit der generierten elektrischen Energie wiederum soll bspw. eine Luft- Wärmepumpe angetrieben werden, um damit nicht nur den durch die Expansionsturbine anfallenden Zusatzbedarf, sondern den gesamten Wärmebedarf der Station rein regenerativ zu decken. Überschüssiger Strom könnte auch zur Bedarfsdeckung in der Station selbst genutzt oder ins Netz eingespeist werden. Grundsätzlich ist es so möglich, diese Stationen als bisherige starke CO2-Emittenten auf einen vollständig dekarbonisierten Betrieb umzurüsten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Bau einer Expansionsturbine und der dazugehörigen Regelstrecke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CeH4 technologies GmbH durchgeführt. Das Projekt ASTEREX verfolgt das Ziel, sowohl eine Prozessoptimierung durchzuführen als auch CO2-arme Wärmebereitstellungstechnologien einzusetzen. Bei der erforderlichen Entspannung von Erdgas soll der ineffiziente Prozess des energievernichtenden Drosselns auf eine Entspannung unter Verwendung von Expansionsturbinen umgestellt werden. Bisher wird die über die Verdichteranlagen eingebrachte Druckenergie in den Verteilstationen, welche den Druck an anderer Stelle wieder abbauen müssen, nicht genutzt. Nach dem heutigen Stand der Technik wird der Gasdruck in Gas-Druckregel- und Messanlage (GDRMA) über ein Gas-Druckregelgerät reduziert (Drosselung). Aufgrund der durch den Druckabbau induzierten Abkühlung muss das Gas vorgewärmt werden. Die Wärmebereitstellung erfolgt typischerweise über Gas-Niedertemperaturkessel. In Deutschland verursacht dieser Prozess in allen GDRMA einen geschätzten Wärmebedarf von ca. 1,5 TWh/a. Die Umstellung des Prozesses von Drosselung auf Entspannung mit einer Expansionsturbine benötigt zusätzliche Wärmeenergie, damit die mit der Entspannung einhergehende zusätzliche Abkühlung des Gases den Betrieb der Stationen nicht beeinflusst. Bei Ausnutzung des Druckgefälles kann durch den Einsatz von Expansionsturbinen nahezu 1 zu 1 Niedertemperaturwärme in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Expansionsturbinen könnten hier auf die Grundlastvolumenströme in den Anlagen dimensioniert werden. Mit der generierten elektrischen Energie wiederum soll bspw. eine Luft- Wärmepumpe angetrieben werden, um damit nicht nur den durch die Expansionsturbine anfallenden Zusatzbedarf, sondern den gesamten Wärmebedarf der Station rein regenerativ zu decken. Überschüssiger Strom könnte auch zur Bedarfsdeckung in der Station selbst genutzt oder ins Netz eingespeist werden. Grundsätzlich ist es so möglich, diese Stationen als bisherige starke CO2-Emittenten auf einen vollständig dekarbonisierten Betrieb umzurüsten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Theoretische Untersuchungen und Anlagenmonitoring" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Thermische Energietechnik, Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik durchgeführt. Das Projekt ASTEREX verfolgt das Ziel, sowohl eine Prozessoptimierung durchzuführen als auch CO2-arme Wärmebereitstellungstechnologien einzusetzen. Bei der erforderlichen Entspannung von Erdgas soll der ineffiziente Prozess des energievernichtenden Drosselns auf eine Entspannung unter Verwendung von Expansionsturbinen umgestellt werden. Bisher wird die über die Verdichteranlagen eingebrachte Druckenergie in den Verteilstationen, welche den Druck an anderer Stelle wieder abbauen müssen, nicht genutzt. Nach dem heutigen Stand der Technik wird der Gasdruck in Gas-Druckregel- und Messanlage (GDRMA) über ein Gas-Druckregelgerät reduziert (Drosselung). Aufgrund der durch den Druckabbau induzierten Abkühlung muss das Gas vorgewärmt werden. Die Wärmebereitstellung erfolgt typischerweise über Gas-Niedertemperaturkessel. In Deutschland verursacht dieser Prozess in allen GDRMA einen geschätzten Wärmebedarf von ca. 1,5 TWh/a. Die Umstellung des Prozesses von Drosselung auf Entspannung mit einer Expansionsturbine benötigt zusätzliche Wärmeenergie, damit die mit der Entspannung einhergehende zusätzliche Abkühlung des Gases den Betrieb der Stationen nicht beeinflusst. Bei Ausnutzung des Druckgefälles kann durch den Einsatz von Expansionsturbinen nahezu 1 zu 1 Niedertemperaturwärme in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Expansionsturbinen könnten hier auf die Grundlastvolumenströme in den Anlagen dimensioniert werden. Mit der generierten elektrischen Energie wiederum soll bspw. eine Luft- Wärmepumpe angetrieben werden, um damit nicht nur den durch die Expansionsturbine anfallenden Zusatzbedarf, sondern den gesamten Wärmebedarf der Station rein regenerativ zu decken. Überschüssiger Strom könnte auch zur Bedarfsdeckung in der Station selbst genutzt oder ins Netz eingespeist werden. Grundsätzlich ist es so möglich, diese Stationen als bisherige starke CO2-Emittenten auf einen vollständig dekarbonisierten Betrieb umzurüsten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Regenerative Beheizung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Enertracting GmbH durchgeführt. Das Projekt ASTEREX verfolgt das Ziel, sowohl eine Prozessoptimierung durchzuführen als auch CO2-arme Wärmebereitstellungstechnologien einzusetzen. Bei der erforderlichen Entspannung von Erdgas soll der ineffiziente Prozess des energievernichtenden Drosselns auf eine Entspannung unter Verwendung von Expansionsturbinen umgestellt werden. Bisher wird die über die Verdichteranlagen eingebrachte Druckenergie in den Verteilstationen, welche den Druck an anderer Stelle wieder abbauen müssen, nicht genutzt. Nach dem heutigen Stand der Technik wird der Gasdruck in Gas-Druckregel- und Messanlage (GDRMA) über ein Gas-Druckregelgerät reduziert (Drosselung). Aufgrund der durch den Druckabbau induzierten Abkühlung muss das Gas vorgewärmt werden. Die Wärmebereitstellung erfolgt typischerweise über Gas-Niedertemperaturkessel. In Deutschland verursacht dieser Prozess in allen GDRMA einen geschätzten Wärmebedarf von ca. 1,5 TWh/a. Die Umstellung des Prozesses von Drosselung auf Entspannung mit einer Expansionsturbine benötigt zusätzliche Wärmeenergie, damit die mit der Entspannung einhergehende zusätzliche Abkühlung des Gases den Betrieb der Stationen nicht beeinflusst. Bei Ausnutzung des Druckgefälles kann durch den Einsatz von Expansionsturbinen nahezu 1 zu 1 Niedertemperaturwärme in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Expansionsturbinen könnten hier auf die Grundlastvolumenströme in den Anlagen dimensioniert werden. Mit der generierten elektrischen Energie wiederum soll bspw. eine Luft- Wärmepumpe angetrieben werden, um damit nicht nur den durch die Expansionsturbine anfallenden Zusatzbedarf, sondern den gesamten Wärmebedarf der Station rein regenerativ zu decken. Überschüssiger Strom könnte auch zur Bedarfsdeckung in der Station selbst genutzt oder ins Netz eingespeist werden. Grundsätzlich ist es so möglich, diese Stationen als bisherige starke CO2-Emittenten auf einen vollständig dekarbonisierten Betrieb umzurüsten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierung der Gesamtwirkungsgradkette, System- und Fahrzeugintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Verbrennungsmotoren durchgeführt. Ziele des Vorbundprojektes ist die Entwicklung und Adaption eines neuartigen Hochdrehzahl-Turboexpander-Generators mit zugehöriger Steuerungselektronik in einem Hybridfahrzeug mit Ottomotoren-Range-Extender sowie dessen Aufbau und der Nachweis der Funktionalität des Systems in einem Opel Ampera. Im Teilvorhaben soll die Integration des Hochdrehzahl-Turboexpander-Generators in den Versuchsträger mit Analyse und Optimierung der Gesamtwirkungsgradkette des Antriebsstrangs durchgeführt werden. In AP1 'ERMITTELUNG DER SYSTEMDATEN UND SYSTEMEIGENSCHAFTEN' werden die Systemdaten des Basissystems ermittelt um diese im weiteren Projektverlauf mit denen des modifizierten Antriebsstrangs in Relation zu setzen. Des Weiteren wird der Aufbau benötigt um die Randbedingungen für die Entwicklung der Turbine zu liefern und ein Gesamtmodell des Systems zu erstellen, an dem in AP2 'COMPUTERSIMULATION UND ANALYSE DER WIRKUNGSGRADKETTE DES GESAMTSYSTEMS (PARAMETERSTUDIEN)' Parametervariationen gerechnet werden um ein Wirkungsgradoptimum zu erreichen. Die Simulationen werden kontinuierlich am Prüfstand verifiziert. Darüber hinaus werden in AP2 Steuerungs- und Regelungsfunktionen zum Betrieb des Systems für ein Rapid-Prototyping Steuergerät entworfen, welche den Betrieb am Prüfstand und im Fahrzeug ermöglichen und optimieren. Die Ergebnisse von AP1 und gehen direkt in die anschließenden Entwicklungen der TU Kaiserslautern, der TTI GmbH und der KSB AG ein. In AP3 'INTEGRATION DES HDTGSYS PROTOTYPEN AM AMPERA-MOTOR' wird der Hochdrehzahl-Turboexpander-Generator am Motorprüfstand in der Ruhr-Universität aufgebaut und mit den Ergebnissen aus AP2 in Betrieb genommen. Nach Inbetriebnahme wird das Potential des Systems am Motorprüfstand bestimmt. In AP4 'FAHRZEUGINTEGRATION' wird das System in den in AP1 vermessenen Versuchsträger integriert und das Systempotential im Fahrzeug auf einem Rollenprüfstand und in realen Straßenzyklen bestimmt.
Das Projekt "Introduction of biochar technology in village-scale agricultural systems in India: a feasibility study" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Zürich, Geographisches Institut durchgeführt. The biochar technology has been recently proposed as one of the most promising technology to mitigate climate change as well as improve agricultural systems. It consists in producing a gas usable as energy and a specific char as by-product out of organic wastes. The char (named biochar) is known to improve soil fertility, retain nutrients and moisture and increase yield when applied to soil. In addition, biochar is rich in carbon (C) and resistant to degradation and thus sequester C in soil and reduce CO2 fluxes (greenhouse gas) to the atmosphere. Biochar technology is therefore considered carbon negative and cheap, and thus raises many expectations in terms of poverty reduction in smallscale farms. This is of particular interest in areas where agriculture is an important economic sector and agricultural and organic wastes are produced in abundance, for instance small scale farming practices in Indian villages. If the theory is well established, evidence that this system can be implemented successfully and is sustainable in reality are virtually absent. In particular, two questions that need attention before implementation of such technology are, 1. what are the physical factors one should considered before introducing this kind of technology in the field for instance, type of soil, climatic conditions and type of cultivation (physical geography aspects)? Which agricultural systems can take advantage from biochar application? 2. what are the social structures that would welcome favorably such kind of structures (human geography aspects)? This innopool proposal is a feasibility study which aims to select the right location from the physical and social point of view to start a large case study research project where a biochar production unit will be introduced in a village of India.
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