Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. Im Vorhaben wurde untersucht, unter welchen Randbedingungen und in welchen Anwendungsbereichen Perspektiven für solare Kühlung liegen. Es erfolgte eine energetische Evaluation von acht Anlagen mit konventioneller Kältetechnik (mittels Monitoring) und es zeigte sich, dass durch eine optimierte Planung und Auslegung Effizienzsteigerungen möglich sind. In Vergleichsstudien fand eine Gegenüberstellung solarthermischer und solarelektrischer Ansätze zur Gebäudeversorgung und in gewerblicher Anwendung statt. Am Beispiel der Gebäudeversorgung ließen sich die Voraussetzungen benennen, unter denen solarthermische Verfahren kostenmäßig und primärenergetisch Vorteile gegenüber einer solarelektrischbasierten Lösung erreichen. Projektpartner sind das Fraunhofer ISE, das ILK Dresden und das ZAE Bayern.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Im Vorhaben wurde untersucht, unter welchen Randbedingungen und in welchen Anwendungsbereichen Perspektiven für solare Kühlung liegen. Es erfolgte eine energetische Evaluation von acht Anlagen mit konventioneller Kältetechnik (mittels Monitoring) und es zeigte sich, dass durch eine optimierte Planung und Auslegung Effizienzsteigerungen möglich sind. In Vergleichsstudien fand eine Gegenüberstellung solarthermischer und solarelektrischer Ansätze zur Gebäudeversorgung und in gewerblicher Anwendung statt. Am Beispiel der Gebäudeversorgung ließen sich die Voraussetzungen benennen, unter denen solarthermische Verfahren kostenmäßig und primärenergetisch Vorteile gegenüber einer solarelektrischbasierten Lösung erreichen. Projektpartner sind das Fraunhofer ISE, das ILK Dresden und das ZAE Bayern.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. Im Vorhaben wurde untersucht, unter welchen Randbedingungen und in welchen Anwendungsbereichen Perspektiven für solare Kühlung liegen. Es erfolgte eine energetische Evaluation von acht Anlagen mit konventioneller Kältetechnik (mittels Monitoring) und es zeigte sich, dass durch eine optimierte Planung und Auslegung Effizienzsteigerungen möglich sind. In Vergleichsstudien fand eine Gegenüberstellung solarthermischer und solarelektrischer Ansätze zur Gebäudeversorgung und in gewerblicher Anwendung statt. Am Beispiel der Gebäudeversorgung ließen sich die Voraussetzungen benennen, unter denen solarthermische Verfahren kostenmäßig und primärenergetisch Vorteile gegenüber einer solarelektrischbasierten Lösung erreichen. Projektpartner sind das Fraunhofer ISE, das ILK Dresden und das ZAE Bayern.
Das Projekt "Entwicklung eines solaren, sorptionsgestützten Klimalüftungssystems (Kühlen/Heizen) mit (fassadenintegrierten) Vakuumröhren-Solar-Luft-Kollektoren - LorLuKo" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Der Kühlungsbedarf im Büro- und Wohnungsbau steigt seit Jahren auch im europäischen Raum kontinuierlich an. Dies ist sowohl auf architektonische Ursachen als auf das zusehends wärmer und trockener werdende Klima und den höheren Komfortanspruch zurückzuführen. Durch den dazu nötigen Betrieb von Kompressionskältemaschinen werden Stromnetze bei hohen Temperaturen stark belastet. Dieser zusätzliche Energiebedarf addiert sich zu den Spitzenlastzeiten und führt damit zu einem starken Anstieg der CO2- Emissionen bei Einsatz fossiler Energieträger. Da Dachflächen oftmals bereits zur Gewinnung erneuerbarer Energie (Photovoltaik, Solarthermie) beansprucht werden, soll in diesem Vorhaben die energetische Erschließung der Fassade mit einem thermisch angetriebenen System zur Klimatisierung kombiniert werden. Die Verbindung dieser beiden Technologien ist ein neuartiger Lösungsweg, der in dieser Art noch nicht beschritten wurde. Ziel ist die Entwicklung eines solar-sorptionsgestützten Klimalüftungssystems mit einem Luft-Luft-Wärmeübertrager, welcher die solare Wärme des Kollektors für die Hausbeheizung oder Kühlung umsetzt. Im Falle der Kühlung wird der Zuluftstrom in dem Luft-Luft Wärmetauscher isotherm entfeuchtet. Durch eine anschließende gezielte Nachbefeuchtung wird dieser gekühlt und direkt in den Wohnraum eingebracht. Gleichzeitig kann das System aber auch für eine Heizungsunterstützung eingesetzt werden. Hierbei wird durch den Kollektor und den sorptiven Wärmetauscher eine Vorerwärmung der Außenluft erreicht. Damit wird eine umweltfreundliche und ressourcenschonende Heizung und Kühlung für Wohn- und kleine Bürogebäude ermöglicht. Das Projekt trägt damit unmittelbar zu einer nachhaltigen Entwicklung insbesondere im Hinblick auf Klima, Ressourcenschutz und Emissionsvermeidung bei.
Das Projekt "Innovative, integrierte Teiggärung und Prozesskühlung mit höchster Energie- und Rohstoffeffizienz bei minimalem Einsatz von Zusatzstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Klaus Fahlenbock Bäckerei und Cafe durchgeführt. Die Prozesse der Teiggärung und -kühlung stellen im Bäckereibetrieb der Klaus Fahlenbock aus Wipperfürth (Nordrhein-Westfalen) ein zentrales Bindeglied zwischen der Teigherstellung und dem eigentlichen Backprozess dar. Das Unternehmen plant eine Prozessinnovation bei der Teiggärung sowie der Kühlung und Tiefkühlung von Backteigen, um dadurch den Ausschuss und somit den Rohstoffeinsatz zu verringern und zugleich Energie einzusparen. Dafür werden verschiedene Einzelkomponenten, wie Gärvollautomaten, Kühl-, Gefrier- und Lagereinrichtungen, erstmalig über eine intelligente Steuerungstechnik miteinander verbunden. Der energieeffiziente Gärvollautomat dient dazu, die Backwaren gleichmäßig zu befeuchten. Dazu wird eine Micro-Tec-Befeuchtung auf Ultraschallbasis eingesetzt, die feinen Wassernebel erzeugt, der zu einer idealen Oberflächenbenetzung des Backgutes führt. Dadurch kann die Qualität der Teiglinge verbessert und der bisherige Ausschuss reduziert werden. Mit Hilfe der neuen Kälteanlage kann das Abkühlen und Lagern der Produkte optimal auf den jeweiligen Bedarf abgestimmt werden. Außerdem wird die Abwärme der Kältekompressoren mittels eines Wärmetauschers zurückgewonnen und für Heizzwecke oder für die Wassererwärmung bereitgestellt. Mit dem Vorhaben kann der Ausschuss an Teiglingen von derzeit sieben auf zwei Prozent verringert werden, woraus sich eine entsprechende Einsparung an Mehl und Backmischungen sowie eine Vermeidung von Abfall ergibt. Der Gesamtenergieverbrauch kann um knapp 50 Prozent auf 90.000 Kilowattstunden pro Jahr reduziert werden. Insgesamt können durch das Vorhaben jährlich ca. 45.500 Kilogramm CO2-Emissionen vermieden werden.
Das Projekt "EnEff:Wärme: EMKAL - Energiemanagement für dezentrale Verbund-Kälteanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinbeis Innovation gGmbH - Steinbeis-Innovationszentrum Ressourcen-Effizienz durchgeführt. Im industriellen sowie in Teilen des gewerblichen Bereichs liegt der Fokus - neben der Versorgung der Liegenschaften mit Strom und Wärme - oftmals auch auf einer Versorgung mit Kälte. Hierbei besteht die Herausforderung in der Gewährleistung der Bereitstellung unterschiedlicher Temperaturniveaus, da der Kältebedarf oftmals nicht alleine eine Funktion des Gebäudes, sondern auch von der Produktion abhängig ist. Es ist daher notwendig, hochflexible Kälteerzeugungssysteme in Kombination mit Energiemanagementsystemen zu entwickeln, zu deren lokalen und regionalen Steuerung eine Vielzahl von Parametern berücksichtigt werden müssen. An dieser Stelle setzt das Forschungsvorhaben an. Realisiert werden soll ein System von Kälteabsorbern, Kompressionskältemaschinen sowie Wärme- und Kältespeichern, das hochflexibel auf die Anforderungen des Produktionsprozesses und des Bedarfs im Gebäude reagieren kann. Hierzu wird ein neues Energiemanagementsystem entwickelt, welches prädiktiv wirkt und eine Schnittstelle zu dem übergeordneten Energieversorgungssystem aufweist. Das System wird dabei energiewirtschaftliche Protokolle umsetzen und in der Lage sein, Kälte und Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen. Optional kann das System zudem als temporäre Senke von Überschussstrom im regionalen Stromnetz, mithin als Energiespeicher genutzt werden. Im 2. Schritt soll das System innerhalb einer Hardware in the Loop Testumgebung getestet werden. In einem 3. Schritt sind Tests unter realen Einsatzbedingungen geplant. Wichtiges Projektziel ist es, durch Sektorkopplung (Kälteerzeugung - Stromverbrauch) einen für das regionale elektrische Verteilnetz optimierten Betrieb (Netzentlastung, Spannungshaltung) zu realisieren. Insbesondere unter Berücksichtigung der Einspeisung von PV- und Windanlagen ist das Konzept vielversprechend, nicht zuletzt durch eine zusätzliche Integrierung innovativer Speicher.
Das Projekt "Schwerpunkte: Flexibilisierung der AKM, Energiemanagementsystem, Demonstrator" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFS Industriefabrik Schneider GmbH durchgeführt. Im industriellen sowie in Teilen des gewerblichen Bereichs liegt der Fokus - neben der Versorgung der Liegenschaften mit Strom und Wärme - oftmals auch auf einer Versorgung mit Kälte. Hierbei besteht die Herausforderung in der Gewährleistung der Bereitstellung unterschiedlicher Temperaturniveaus, da der Kältebedarf oftmals nicht alleine eine Funktion des Gebäudes, sondern auch von der Produktion abhängig ist. Es ist daher notwendig, hochflexible Kälteerzeugungssysteme in Kombination mit Energiemanagementsystemen zu entwickeln, zu deren lokalen und regionalen Steuerung eine Vielzahl von Parametern berücksichtigt werden müssen. An dieser Stelle setzt das Forschungsvorhaben an. Realisiert werden soll ein System von Kälteabsorbern, Kompressionskältemaschinen sowie Wärme- und Kältespeichern, das hochflexibel auf die Anforderungen des Produktionsprozesses und des Bedarfs im Gebäude reagieren kann. Hierzu wird ein neues Energiemanagementsystem entwickelt, welches prädiktiv wirkt und eine Schnittstelle zu dem übergeordneten Energieversorgungssystem aufweist. Das System wird dabei energiewirtschaftliche Protokolle umsetzen und in der Lage sein, Kälte und Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen. Optional kann das System zudem als temporäre Senke von Überschussstrom im regionalen Stromnetz, mithin als Energiespeicher genutzt werden. Im 2. Schritt soll das System innerhalb einer Hardware in the Loop Testumgebung getestet werden. In einem 3. Schritt sind Test unter realen Einsatzbedingungen geplant. Wichtiges Projektziel ist es, durch Sektorkopplung (Kälteerzeugung - Stromverbrauch) einen für das regionale elektrische Verteilnetz optimierten Betrieb (Netzentlastung, Spannungshaltung) zu realisieren. Insbesondere unter Berücksichtigung der Einspeisung von PV- und Windanlagen ist das Konzept vielversprechend, nicht zuletzt durch eine zusätzliche Integrierung innovativer Speicher.
Das Projekt "Schwerpunkte: Energiemanagementsystem, Labortests, Simulationsmodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung durchgeführt. Im industriellen sowie in Teilen des gewerblichen Bereichs liegt der Fokus - neben der Versorgung der Liegenschaften mit Strom und Wärme - oftmals auch auf einer Versorgung mit Kälte. Hierbei besteht die Herausforderung in der Gewährleistung der Bereitstellung unterschiedlicher Temperaturniveaus, da der Kältebedarf oftmals nicht alleine eine Funktion des Gebäudes ist, sondern auch von der Produktion bestimmt wird. Es ist daher notwendig, hochflexible Kälteerzeugungssysteme in Kombination mit Energiemanagementsystemen zu entwickeln, zu deren lokaler und regionaler Steuerung eine Vielzahl von Parametern berücksichtigt werden müssen. An dieser Stelle setzt das Forschungsvorhaben an. Realisiert werden soll ein System von Kälteabsorbern, Kompressionskältemaschinen sowie Wärme- und Kältespeichern, das hochflexibel auf die Anforderungen des Produktionsprozesses und des Bedarfs im Gebäude reagieren kann. Hierzu wird ein neues Energiemanagementsystem entwickelt, welches prädiktiv wirkt und eine Schnittstelle zu dem übergeordneten Energieversorgungssystem aufweist. Das System wird dabei energiewirtschaftliche Protokolle umsetzen und in der Lage sein, Kälte und Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen. Optional kann das System zudem als temporäre Senke von Überschussstrom im regionalen Stromnetz, mithin als Energiespeicher, genutzt werden. Im 2. Schritt soll das System innerhalb einer Hardware in the Loop Testumgebung getestet werden. In einem 3. Schritt sind Tests unter realen Einsatzbedingungen geplant. Wichtiges Projektziel ist es, durch Sektorkopplung (Kälteerzeugung - Stromverbrauch) einen für das regionale elektrische Verteilnetz optimierten Betrieb (Netzentlastung, Spannungshaltung) zu realisieren. Insbesondere unter Berücksichtigung der Einspeisung von PV- und Windanlagen ist das Konzept vielversprechend, nicht zuletzt durch eine zusätzliche Integrierung innovativer Speicher.
Das Projekt "Entwicklung eines RC-Prozesses gekoppelt mit einer Kältmaschine zur Klimatisierung durch Abwärmenutzung in Mobilen und Stationäre Anlagen - KAMOSA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) - Institutsteil ICT-IMM durchgeführt. Hauptziel des Projektes ist die Entwicklung eines Demonstrators einer mit einem Rankine Cycle gekoppelten Kompressionskältemaschine unter Einsatz miniaturisierter und mikrostrukturierter Komponenten auf der Basis von im Vorfeld durchgeführter umfangreicher Simulationsarbeiten. Das Anwendungsgebiet liegt bei der mobilen und stationären Klimatisierung unter Nutzung von Fahrzeugabwärme. Dabei sollen nur die kritischen Komponenten im Rahmen des Vorhabens entwickelt werden. Das Konzept soll an dem Demonstrator validiert werden, wobei der Fokus auf der grundsätzlichen Machbarkeit des Verfahrens und dem COP-Wert (Coefficient of Performance), also dem Wirkungsgrad des Gesamtsystems liegen wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Strömungstechnisches Design der Wärmeübertrager" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule München, Studiengang Druck- und Medientechnik durchgeführt. Es soll ein gasgefeuertes, effizientes und kompaktes Absorptionswärmepumpensystem mit dem umweltneutralen Arbeitsstoffpaar Wasser/wässrige Lithiumbromidlösung für eine Heizleistung bis 150 kW und der Umweltwärmequelle Außenluft entwickelt werden. Die Absorptionswärmepumpe (AWP) kann in ihrer mehrstufigen Ausführung, auch bei niedrigen Temperaturen der Umweltwärmequelle Außenluft von minimal -10 Grad Celsius, Temperaturhübe bis zu 70K leisten und eignet sich damit zur Heizung von Bestandsgebäuden und zur Brauchwarmwasserbereitung bei Temperaturen bis zu 60 Grad Celsius. Hierdurch kann für eine typische Versorgungssituation in Deutschland eine fast vollständige Deckung der Wärme- und Brauchwarmwasserbereitstellung im Wärmepumpenbetrieb erreicht werden. Eine saisonale thermische Effizienz von 1,3 ist realisierbar, wodurch eine Primärenergieeinsparung gegenüber Gasbrennwertkesseln von bis zu 25% erzielt werden kann. Bei gleichzeitiger Kälte- und Wärmebereitstellung, wie beispielsweise bei gemischten Wohn- und Gewerbegebäuden, ist eine saisonale thermische Effizienz von 1,6 erzielbar. Dies entspricht einer Primärenergieeinsparung gegenüber Gasbrennwertkessel und Kompressionskältemaschine von bis zu 40%. Zur Reduzierung der Fertigungskosten und zur Steigerung der Kompaktheit wird untersucht, ob als Hauptkomponenten der AWP anstatt der herkömmlichen Rohrbündelwärmetauscher Plattenwärmeübertrager eingesetzt werden können, die in einem Vorgängerprojekt entwickelt wurden. Um den Planungs- und Installationsaufwand möglichst gering zu halten, wird zudem ein integrales Hydraulik- und Steuerungsmodul entwickelt. Die Herausforderungen und Risiken liegen in der betriebssicheren Umsetzung des innovativen Kreislaufkonzeptes, einschließlich besonderer Vorkehrungen für die Prozessführung und Auslegung der Komponenten hinsichtlich des Betriebs unterhalb des Gefrierpunkts des Kältemittels Wasser, sowie in der Umsetzung des gasgefeuerten Austreibers.
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