Das Projekt "Vision 2020" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Ingenieurwissenschaften, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft durchgeführt. *Die ef.Ruhr Forschungs GmbH ist ein Forschungsverbund, bestehend aus der Kooperation zwischen dem Initiativkreis Ruhrgebiet, der Projekt Ruhr GmbH, der Griepentrog Innovations-Stiftung sowie den Ruhrgebietsuniversitäten Bochum, Dortmund und Duisburg-Essen. Sie wurde mit dem Ziel gegründet die Ressourcen auf dem Gebiet der Energieforschung und deren Anwendung in der Ruhrregion mit ihren Universitäten und Wirtschaftsunternehmen zu bündeln und somit ein wettbewerbsfähiges Kompetenzzentrum auf dem Gebiet der innovativen Energietechnik im Ruhrgebiet darzustellen. Aus den Kernkompetenzen der Universitäten heraus wurden vier Leitprojekte definiert, die im Teilvorhaben Strategie bearbeitet werden: Vision Energie 2020, CO2 armes Kraftwerk, Möglichkeiten und Grenzen der Windenergienutzung sowie die wirtschaftliche Energieversorgung durch IT-Einsatz. Gegenstand dieser Leitprojekte ist die Analyse und Entwicklung von Strategien und Technologien im Hinblick auf zukünftige Energiebedarfs- und Energieversorgungsstrukturen. Der Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft ist in diesem Rahmen bei der Durchführung von Vision 2020 und Möglichkeiten und Grenzen der Windenergienutzung beteiligt. Vision 2020: Ziel der Vision 2020 ist es, Szenarien für eine zukünftige Energieversorgung auszuwerten und daraus Entwicklungslinien abzuleiten. Dabei wird ein Referenzszenario ef.Ruhr erarbeitet. Die Auswertung der Szenarien soll darüber hinaus technologische Entwicklungsnotwendigkeiten hinsichtlich: Kraftwerke, Gebäudeheizungen, Brennstoffzellen, virtueller Kraftwerke, dezentraler Stromerzeugungsstrukturen sowie Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung aufzeigen. Mit einem solchen Roadmapping wird einerseits die Planungssicherheit für Investoren verbessert und andererseits werden zukünftig notwendige Forschungsaktivitäten für die ef.Ruhr abgeleitet.
Das Projekt "Teilprojekt: Konstruktion und Bau und Zusammenbau von Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SCHERDEL Energietechnik GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll ein Komplettsystem für die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung mit den folgenden Eigenschaften entwickelt werden: 1. elektrische Leistung: 20 kW. 2. Wärmeleistung (Heizbetrieb): 40 kW. 3. Kälteleistung (Kühlbetrieb): 36 kW. 4. Teillastfähigkeit: 40...100Prozent. 5. Gleitende Umschaltung zwischen Heizen und Kühlen. 6. Integrierte Anlagensteuerung für alle Systemfunktionen: Strom, Heizen, Kühlen, Wärmespeicher. Neuerungen gegenüber dem Stand der Technik: 1. Steigerung der Kälteleistung um 30Prozent durch optimierte Ausnutzung der BHKW-Abwärme mittels zweistufiger Absorptionskältemaschine. 2. vereinfachte Anlageninstallation: Definition des Gesamtsystems mit Integration der Schnittstelle BHKW-Absorptionskältemaschine. 3. fertig konfigurierte Anlagensteuerung für das KWKK-Komplettsystem, bestehend aus BHKW, AKM, Kühlturm und Wärmespeicher. Im Rahmen des Vorhabens soll eine Versuchsanlage, bestehend aus BHKW und ein-/zweistufiger Absorptionskältemaschine im Labor aufgebaut und getestet werden. Die Cogenon GmbH übernimmt die Anpassung des BHKW für die direkte Nutzung des heißen Abgases in der Kältemaschine sowie die Entwicklung der Systemsteuerung. Den Schwerpunkt der Kälteanlagenentwicklung stellt die Auslegung und Konstruktion des abgasbeheizten Austreibers durch ZAE Bayern dar. Die Herstellung der Absorptionskältemaschine wird durch Econ ausgeführt. In der zweiten Projekthälfte wird eine Pilotanlage errichtet und bis zum Ende des Projektes betrieben.
Das Projekt "Teilprojekt 2 KWKK" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens Komponentenentwicklung für eine hocheffiziente dezentrale solar unterstützte Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung ist die Entwicklung, Umsetzung und Erprobung einer Verbundanlage aus einem Parabolrinnenkollektor und einer hocheffizienten, thermisch angetriebenen Kälteanlage im kleinen Leistungsbereich. Im Rahmen des Verbundvorhabens werden die Voraussetzungen zum Aufbau einer modularen, dezentralen Energieverbundanlage zur solar unterstützten Bereitstellung von Wärme, Kälte und Strom im kleinen und mittleren Leistungsbereich geschaffen. Teilprojekt 1 hat die Entwicklung eines kostengünstigen Parabolrinnenkollektors zum Ziel, Teilprojekt 2 die einer zweistufigen Absorptionskältemaschine (Arbeitsstoffpaar H2O / LiBr) mit hohem COP (Coefficient of Performance).
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Betrieb steuerbarer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung durch den Einsatz regelbarer solarer Wärme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Protarget AG durchgeführt. TES4Trig umfasst ist die Durchführung eines industriellen Forschungsprojekts mit dem Ziel die Funktion eines innovativen thermischen Energiespeichers (TES) zu demonstrieren. Der Speicher ist mit einem Parabolrinnen Kollektorfeld (PTC) gekoppelt und liefert durch die angeschlossene Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) verschiedene Energieformen bei einem hohen Wirkungsgrad. Die KWKK Einheit basiert auf dem Organic Rankine Cycle (ORC) und der Ejektor Kühlung (ECC). Die Verknüpfung von Speicher und Energieerzeuger ermöglicht eine bedarfsgerechte Bereitstellung unabhängig von der Verfügbarkeit der solaren Energiequelle. Das Ziel von TES4Trig ist es, alle genannten komplexen Einzelsysteme in eine als Ganzes agierende Einheit zu integrieren. Erzeugter Strom und Warmwasser werden dabei das Jahr hindurch bereitgestellt, während im Winter Raumheizung und im Sommer zusätzlich Raumkühlung ermöglicht werden. TES4Trig demonstriert eine solare Lösung für den Heizungs-, Kühlungs- und Strombedarf von Verbrauchern aus der Industrie und zum Beispiel dem Tourismus welche rund um die Uhr Energie verbrauchen. Das Projekt beabsichtigt den griechischen und mediterranen Solarthermie Markt für ein solches System zu erschließen. Der Bau des Demonstrators zielt darauf ab potentiellen Endnutzern die gesamte Anlage und ihre Funktionalität zu demonstrieren und die Technologien als Paket anzubieten und vertreiben zu können.
Das Projekt "Energetisch und wirtschaftlich optimierte Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. Zur Erreichung der klimapolitischen Ziele der Bundesregierung ist die Kraft-Wärme-Kopplung ein wesentlicher Baustein. Für die Wirtschaftlichkeit eines Blockheizkraftwerks (BHKW) ist die Zahl der Jahresvolllaststunden ein entscheidender Faktor. Durch die Kopplung mit einer Absorptionskältemaschine (AKM) kann die erzeugte Wärme in der Übergangszeit und im Sommer zum Antrieb der AKM und damit zur Kältebereitstellung genutzt werden. Dies erhöht die Jahresvolllast-stunden und damit die Wirtschaftlichkeit des BHKW und ermöglicht im Vergleich zur konventionellen Technik eine ökonomisch, energetisch und ökologisch vorteilhafte Kältebereitstellung. Am ZAE Bayern wurde ein innovatives Kopplungskonzept einer mehrstufigen AKM entwickelt und patentiert. Diese sogenannte zwei-/einstufigen AKM mit externer Kopplung weißt, im Vergleich zu konventionellen ein-stufigen AKM, eine hohe energetische Effizienz und ein gutes Teillastverhalten auf. Im Rahmen dieses Projektes soll zur Optimierung und Demonstration dieses Anlagentyps eine Pilotanlage in Betrieb genommen werden. Ziel ist der Nachweis der Funktionstüchtigkeit und Vorteilhaftigkeit dieses Konzeptes, die Optimierung der AKM, der regelungstechnischen Integration in das Energiesystem und des Zusammenspiels aller Komponenten des Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssystems (KWKK). Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass das Konzept einer zwei-/einstufigen AKM mit externer Kopplung in einer realen Industrieanwendung zum Einsatz kommen kann. Der Effizienzgewinn im Vergleich zum Stand der Technik konnte nachgewiesen werden. Der starke Anstieg des COP im Teillastfall konnte im regulären Anlagenbetrieb nachgewiesen werden. Mit einem maximalen effektiven COP von ca. 2,0 liegt der erreichte Wert allerdings am unteren Ende des Erwartungsbereichs. Bei zukünftigen Auslegungen für weitere Installationen muss der Sicherstellung der Rauchgasauskühlung verstärkt Aufmerksamkeit gewidmet werden.
Das Projekt "KSI: Die Förderung der Marktdurchdringung der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung in urbanen Gebieten als Beitrag zur Energiewende (TriMa - Trigeneration Market)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Nürnberg, Georg Simon Ohm, Fakultät Betriebswirtschaft durchgeführt. Im Forschungsprojekt liegt der Fokus auf der Analyse der Hemmnisse einschließlich möglicher Informationsdefizite für eine Marktdurchdringung der Kraft-Wärme-Kältekopplung (KWKK). Aufbauend auf einer detaillierten Analyse der verschiedenen Hemmnisse werden Strategien und Maßnahmen entwickelt um über eine verstärkte Nutzung dieser Technologie den Klimaschutz zu unterstützen. Ziel ist der verstärkte Einsatz der KWKK zur Reduzierung des Stromverbrauchs in der Kältebereitstellung. Dadurch wird u.a. der Anteil an planbarer und flexibel einsetzbarer elektrischer Energie als Residuallast für fluktuierende Leistungen (hauptsächliche PV und Wind) relativ erhöht. Um dieses Ziel zu erreichen werden die relevanten Akteure bei der Marktdurchdringung der KWKK-Technologie unterstützt, wobei der Fokus bei den Kommunen als Betreiber liegt. Insgesamt werden durch dieses Projekt Treibhausgasemissionen reduziert und damit der Klimaschutz gefördert. Im Projekt kooperieren neben acht Kommunen (Stadt Nürnberg, Stadt Potsdam, Stadt Fürth, Stadt Jena, Stadt Iserlohn, Stadt Flensburg, Stadt Neumarkt und die Stadt Meiningen), der TH Nürnberg und der Energieagentur Nordbayern GmbH (EAN) zahlreiche ideelle Partner aus der Industrie sowie die regionalen Energieversorger infra fürth gmbh und N-ERGIE AG. Darüber hinaus sind der Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung und Greenchiller - Verband für Sorptionskälte e.V. ideelle Projektpartner. Die TH Nürnberg übernimmt den Bereich der Projektkoordination, die Realisierung und Aufbereitung der theoretischen und empirischen Forschung. Die EAN arbeitet vor allem in technischen Bereichen mit der TH zusammen und sichert den Praxisbezug und unterstützt die Nachhaltigkeit dieses Projektes. Die ideellen Partner unterstützen das Projekt mit der Bereitstellung von Kontakten und relevanten Daten. Des Weiteren unterstützen sie die Multiplikator- und Breitenwirkung der Forschungsergebnisse.
Das Projekt "EnEff:Stadt: Innovatives Energieversorgungssystem für ein gewerbliches Quartier im Wandel (Teil 1: Planung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Im Projekt soll ein innovatives Energieversorgungssystem für ein Gewerbequartier im bayerischen Oberfranken am Standort der früheren Porzellanfabrik Winterling in Schwarzenbach a. d. Saale entstehen. Ausgangspunkt des Projekts ist zum einen die Sanierung des Areals mit sechs Hektar Gesamtfläche inkl. einem großen Fabrikkomplex sowie mehreren Nebengebäuden mit 40.000 m2 Bruttogeschoßfläche, zum anderen die bereits vorhandene Strom- und Wärmeerzeugung mittels zweier BHKWs sowie einer ORC-Anlage aus Biogas. Dieses entsteht in einem innovativen Prozess bei der Abwasseraufbereitung einer nahe gelegenen Hefefabrik. Projektziel ist es, hohe erneuerbare Anteile durch Sektorkopplung und Integration von Speichertechnologien zu erreichen. Gebäudeintegrierte organische Photovoltaik sowie die Einbindung von Windstrom über einen Stromabnahmevertrag werden für das Quartier untersucht. BHKW-Abwärme soll zum Teil durch einen großen, kellerintegrierten Speicher mit 1.500 m3 Wasserinhalt für die Gebäudeheizung genutzt werden. Weitere Systeme wie Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung oder der Aufbau eines Nahwärmenetzes zur Versorgung der Nebengebäude sowie von Wohngebieten in der Nähe werden geprüft. Zudem soll untersucht werden, welche Dienstleistungen für das Stromnetz durch das Areal erbracht werden können. Eine Ökobilanzierung, welche die Sanierung des Bestandsgebäudes mit einem entsprechenden Neubau vergleicht, gibt Aufschluss über die Nachhaltigkeit der Weiternutzung von Industriegebäuden. Eine Analyse verschiedener Lademöglichkeiten für E-Mobilität rundet das Konzept ab. Daneben findet eine Beteiligung dreier ortsansässiger Industriebetriebe (Herstellung von LEDs, Schleifkörpern und Backhefe) in direkter Nähe statt, die teilweise in das Energiesystem eingebunden werden. Hierfür müssen rechtliche Fragen für die Vernetzung der Partner geprüft werden. Das Projekt wird in drei Phasen bearbeitet: Planung, Umsetzung und Monitoring. Der vorliegende Antrag umfasst die zweijährige Planungsphase.
Das Projekt "Potenzialstudie Kraft-Wärme-Kopplung in Nordrein-Westfalen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Die gekoppelte Erzeugung von Strom, Wärme (KWK) und Kälte (KWKK) ist eine besonders effiziente Form der Energieumwandlung, in der künftig vermehrt innovative Technologien zum Einsatz kommen sollen. Jedoch ist nicht jeder Standort bei der Wärme- und Kälteversorgung für die gleichzeitige Strom- und Wärmeerzeugung mittels KWK geeignet, da sie u.a. in Konkurrenz zu den erneuerbaren Energien stehen und vielfach erst bei einem vergleichsweise hohen Energiebedarf die Effizienz der Technologie optimal genutzt werden kann. So kann die KWK insbesondere im Siedlungs- und Industriebereich für die Wärme- und Kälteversorgung einen wichtigen Beitrag leisten und den Einsatz der Erneuerbaren Energien sehr gut ergänzen. Ziel ist die Potenzialermittlung der Kraft-Wärme-Kopplung im Hinblick auf die Bereitstellung der benötigten Wärme und Kälte unter Berücksichtigung der Klimaschutzziele in NRW bis zum Jahr 2050 sowie die Ausweisung kurzfristiger Maßnahmen, die wirtschaftlich umsetzbar sind und kurzfristig CO2 einsparen. So sollen die ungenutzten KWK-Potenziale aufgezeigt werden, um u.a. der öffentlichen Verwaltung, den Energieversorgern und der Wirtschaft die Ableitung von Handlungsoptionen zu ermöglichen. Dabei werden im Rahmen der Studie technisch und wirtschaftlich machbare KWK-Potenziale für Nordrhein-Westfalen identifiziert. Zudem sind Entwicklungen wie ?Innovative KWK-Systeme?, ein möglicher Brennstoffwechsel zu Gas und auch die mit der Sektorenkopplung verbundenen Potenziale einzubeziehen.
Das Projekt "Technikumsanlage zur Herstellung von Bio-SNG zur Einspeisung in Gasnetze und Nutzung in Brennstoffzellensystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CUTEC-Institut GmbH durchgeführt. Die Herstellung von Bio-SNG (Synthetic natural gas) ist eine Möglichkeit, Rest- und Abfallbiomasse durch thermochemische Konversion einer energetischen Nutzung zugänglich zu machen. Diese Synthese bietet sich dabei aus mehreren Gründen an: - Kleinere Anlagen realisierbar (10 - 100 MW), angepasst an lokal anfallende Biomasse. - Hohe Effizienz besonders bei Trigeneration (Strom, Wärme, Kraftstoffe) und damit hohes CO2Einsparpotenzial. - Im Vergleich zur Btl-Technologie geringes technisches und wirtschaftliches Risiko, damit ist schnellerer Markteintritt möglich. - Großes Marktpotenzial für Methan (Transportsektor, stationäre Anwendung, stoffliche Nutzung). -Vorhandene Verteiler- und Nutzer-Infrastruktur (Erdgas-Netz). - Verbrennung von Methan etabliert. - Schritt in Richtung H2-Wirtschaft. Bio-SNG ist aufgrund der bereits für die Synthese erforderlichen Reinigungsschritte gut für die NetzEinspeisung und anschließende Verstromung in dezentralen Brennstoffzellen-Anlagen geeignet. Dadurch ist die Umwandlung des Energieträgers in elektrische Energie mit entsprechend hohemWirkungsgrad und damit CO2-Einsparpotenzial erreichbar. Aufgrund der unterschiedlichen Struktur von Erzeuger- und Nutzerseite kann durch Einspeisung in das bestehende Erdgasnetz und Verstromung in dezentralen Brennstoffzellen-KWK-Systemen eine räumliche und zeitliche Entkopplung von Erzeugung und Nutzung erreicht werden. Die zurzeit entwickelten Brennstoffzellen-Systeme für den Bereich KWK werden in der Regel für Methan/Erdgas als Brennstoff konzipiert, um eine direkte Ankopplung an das Erdgasnetz zu ermöglichen. Dies gilt sowohl für Systeme zur Hausenergieversorgung (Leistungsbereich ca. 1 bis 10 kWel) als auch für stationäre KWK-Anlagen (Leistungsbereich ca. 0,1 bis 1 MWel). CUTEC kann bereits auf wesentliche Verfahrensschritte dieser Prozesskette zurückgreifen. So ist ein Technikums-Wirbelschichtvergaser vorhanden, die notwendige Gasreinigung wird zurzeit entwickelt. Zur Darstellung der gesamten Prozesskette (Biomassevergasung bis Stromerzeugung mit Brennstoffzelle) fehlt allerdings die Anlagentechnik zur SNG-Synthese. Zwar sind Synthesereaktoren und -anlagen im Technikumsmaßstab verfügbar, aufgrund der speziellen Randbedingungen der SNG-Synthese (Druck- und Temperaturbereich, hohe Exothermie) muss die vorhandene Ausstattung jedoch deutlich erweitert und angepasst werden. Hier ist insbesondere das Reaktorkonzept auf einen mehrstufigenadiabaten Hordenreaktor mit Zwischenkühlung umzustellen und entsprechende Mess-, Steuer- und Regelungstechnik zu implementieren. Ein weiterer Aspekt ist die Implementierung eines angepassten Kühlkonzeptes. welche für die SNG-Synthese neu zu entwickeln ist.
Das Projekt "FEN Teilprojekt 4: Bedarfsgerechte Bereitstellung thermischer Energie mit KWK- und KWKK-Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Hannover, Fakultät II Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Ziel des 'Forschungsverbund Energie Niedersachsen' ist die landesweite Bündelung der Fachkompetenzen an unterschiedlichen Standorten, um interdisziplinär Fragen der dezentralen Energiesysteme zu bearbeiten. Die momentan steigende Zahl dezentraler Erzeugungsanlagen (z.B. Windenergie-, Photovoltaik- und Biomasseanlagen sowie Mini-Blockheizkraftwerke) verändert die Struktur der Energieversorgung nachhaltig. Im Rahmen des FEN werden die resultierenden Veränderungen und Potentiale wissenschaftlich untersucht. Die im FEN entwickelte netzorientierte Betriebsweise der Kraft-Wärme-Kopplung- (KWK-) Anlage setzt eine Entkopplung der Netzeinspeisung von der Wärmenutzung voraus. Daher werden im Vergleich zur wärmegeführten Betriebsweise höhere Ansprüche an die Auswahl und Dimensionierung der einzusetzenden Komponenten gestellt. Die als Koppelprodukt aus der KWK-Anlage stets anfallende Wärme ist durch Einsatz geeigneter Wärmepufferung / Wärmesenke effizient zu nutzen, damit die Lieferzeit der elektrischen Energie verlängert werden kann. Innerhalb des Verbundes beschäftigt sich das Teilprojekt 4 (TP 4) mit der bedarfsgerechten Bereitstellung thermischer Energie mit KWK- und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung-(KWKK-) Anlagen. Darunter ist die Erhöhung der Effizienz dezentraler Energieerzeuger (KWK-Systeme) durch ein intelligentes Wärme- und Speichermanagement in der Liegenschaft zu verstehen. Untersucht wird: -Zusammenhang zwischen KWK-Leistungsanteil und der Deckungsgrad des Wärmebedarfs durch KWK-Anlagen großer Leistung. -Einfluss des Einsatzes von thermischen Speichern für Wärme und Kälte in Verbindung mit KWK- bzw. KWKK-Anlagen. -Technische und wirtschaftliche Voraussetzungen für den Einsatz von Nahwärme- und Nahkältenetze. Zur Untersuchung der KWKK wurde ein Versuchsstand mit einer Absorptionskältemaschine (AKM, Wasser/LiBr als Arbeitsstoffpaar) an der FH Hannover zur Systemanalyse und Bewertung des Zugewinns am Jahresnutzungsgrad konzipiert und aufgebaut. Aus den ersten Erfahrungen mit der AKM wird versucht, die netzorientierte Betriebsweise mit den Versuchsanlagen umzusetzen, um das Potential zum Ausgleich von Lastspitzen mit KWKK zu bewerten.