Das Projekt "Teilprojekt: Begleitforschung und Mitarbeit/Leitung des IEA-ECES Annex 28" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. Gesamtziel des Forschungsvorhabens ist es für Haushaltskühlschränke einen thermischen Energiespeicher auf Basis von Phasenwechselmaterialien zu entwickeln, welcher indirekt die Netzintegration fluktuierender erneuerbarer Energiequellen unterstützet. Dazu wird zunächst das technische und wirtschaftliche Potential der Technologie in den einzelnen Kühlanwendungen bzw. Kühlgeräteklassen ermittelt. Anschließend wird ein geeignetes Gerät ausgewählt und ein Integrationskonzept für den thermischen Speicher erarbeitet und konkretisiert. Mittels Funktionsmustern wird der Speicher optimiert und in ein Erprobungsträger (komplettes Kühlgerät) integriert. Anschließend soll die Leistungsfähigkeit der Technologie in einem Feldtest nachgewiesen werden. Im Rahmen des Vorhabens wird die Leitung in dem Annex 28 'Integration of Renewable Energies by Distributed Energy Storage Systems' des Forschungsprogramms 'Energy Conservation through Energy Storage' (ECES) der Internationalen Energieagentur (IEA) übernommen.
Das Projekt "Entwicklung von Salzhydraten mit Phasenwechseltemperaturen von 15 C und 21 C samt geeigneter Verkapselung (PC-Cools-V): Materialentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dörken GmbH & Co. KG durchgeführt. Im Projekt PC-Cools-V sollen neue PCM (Salzhydrate) mit Schmelzpunkten um 15 C und 21 C entwickelt werden. Weiterhin sollen Verkapselungsmöglichkeiten (Meso- und Makroverkapselung) entwickelt werden, um die Integration der PCM in Baumaterialien und Räume zu ermöglichen. Anhand einer Systemstudie werden weiterhin die Wärmeübertragungsmechanismen im Kältekreislauf zur Kühlung eines Raumes mit Kühlflächen mittels neuartiger Wärmeträgermedien untersucht. 1. Anhand von theoretischen Untersuchungen soll zunächst die Wirksamkeit des Wärmeentzugs durch zwei neuartige Prinzipien der Kälteverteilung ermittelt werden. Dazu werden die innovativen Methoden zur Kälteverteilung mittels Phase-Change-Slurry (PCS) bzw. Heat-Pipe mit der Kälteverteilung durch ein herkömmliches Kältefluid (z.B. Wasser) in einer Systemstudie verglichen. 2. Im Bereich der Materialforschung setzt sich das Projekt das Ziel, PCM auf Salzhydratbasis mit Schmelztemperaturen von 15 C (passend für zentrale Speicher) und 21 C (für raumintegrierte Speicher mit aktiver Rückkühlung) zu entwickeln. 3. Im Arbeitsbereich der PCM-Verkapselung zielt das Projekt auf die Entwicklung einer metallischen Makroverkapselung ab. Des Weiteren werden bestehende Lösungsansätze zur Mesoverkapselung von Salzhydrat-PCM weiterentwickelt und ergänzt.
Das Projekt "Entwicklung eines Latentwärmespeichers und eines PCM-Slurry auf Salzhydratbasis mit Phasenwechseltemperatur 15 Grad C (PC-Cools-S): PCM-Speicher-Entwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vaillant GmbH durchgeführt. Das Projekt PC-Cools-S setzt sich die Verbesserung und Weiterentwicklung der PCM-Technologie im Bereich der Gebäudekühlung zum Ziel, welche eine energetisch sinnvolle Alternative bzw. Ergänzung zur herkömmlichen Kältetechnik darstellt. Voraussetzung ist allerdings, dass die eingesetzten Latentwärmespeicher zyklenstabil sind und effizient regeneriert werden können. Daher sollen im hier beantragten Projekt neue PCM (Phase Change Materials) auf Salzhydratbasis mit Schmelztemperatur 15 Grad Celsius für zentrale Speicheranwendungen entwickelt und charakterisiert werden. Das Projekt umfasst weiterhin umfangreiche Entwicklungsarbeiten für einen zentralen Speicher und zur Herstellung von PCS (Phase Change Slurries). Es werden neue Ansätze zur Herstellung von PCS untersucht, in welchen Salzhydrate zum Einsatz kommen sollen. Die Forschungsarbeiten an den PCS beinhalten neben deren thermischer Charakterisierung auch umfangreiche Tests zur benötigten Pumpen-, Wärmeüberträger- und Systemtechnik. Es wird ein PCM mit Phasenübergangstemperatur bei etwa 15 Grad C für den Einsatz in einem zentralen Speicher entwickelt. Darauf aufbauend wird ein zentraler Speicher für die Gebäudekühlung entwickelt und getestet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Materialentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sasol Germany GmbH durchgeführt. Gesamtziel des Projektes ist die Speicherkapazität von PCM-Speichersystemen gegenüber dem Stand der Technik bei PCM-Slurries (PCS) zu erhöhen und die Kosten zu senken. Bei Speicherung mittels makroverkapselten PCM oder Verbundmaterialien sollen vor allem die Kosten gesenkt werden. Am Ende des Projekts werden die PCS in einer Demonstrationsanlage getestet. Als PCM werden speziell auf die Anwendung optimierte Paraffine entwickelt. Die neu zu entwickelnden Materialien sollen zum Kühlen bzw. Vorkühlen und Vorwärmen im Gebäudesektor und zur Kühlung im technischen Bereich, z.B. von Fertigungsmaschinen, eingesetzt werden. Gesamtziel ist den Energieverbrauch zum Kühlen in den beiden Sektoren zu senken und damit einen Beitrag zu den Klimaschutzzielen zu leisten. Durch Sasol werden Paraffine, Ether und Alkohole synthetisiert mit dem Ziel die Schmelztemperaturen und Mindestenthalpien, die in APII ermittelt werden, zu erreichen. Die PCM werden auf ihre Eignung zur Herstellung von Emulsionen und Makrokapseln bzw. Verbundmaterialien untersucht. Die PCM müssen modifiziert werden, wenn die Paraffine ein ungewünschtes Schmelz- oder Kristallisationsverhalten zeigen. Ausgehend von den synthetisierten Stoffen werde in Zusammenarbeit mit den Fraunhofer Instituten ISE/UMSICHT die Emulsionen hergestellt. Zusammen mit IMTECH werden zusätzlich verschiedene Verbundmaterialien hergestellt und getestet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bau und Betrieb einer Erdwärmetestsonde im Nordschwarzwald" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heinz Burkhardt GmbH. + Co. Gesellschaft für geologische und hydrologische Bohrungen durchgeführt. Die zukünftige Entwicklung im Marktbereich der untiefen Geothermie wird in den nächsten Jahren aber stark von gesteigerten Planungssicherheiten und effizienteren Qualitätskontrollmöglichkeiten und -anforderungen abhängen. Die Anwendung von Erdwärmesonden ist eine relative junge Technologie und es ist sehr wenig darüber bekannt, wie langzeitstabil sie sich langfristig im Untergrund verhalten. Deshalb ist es für die Akzeptanz von Erdwärmesonden zwingend erforderlich, umfangreiche Kenntnisse über die Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden zu erhalten. Deshalb werden im Vorhaben zentrale Aspekte der Qualitätssicherung bearbeitet.
Das Projekt "Teilvorhaben 5, 6, 8: Monitoring und modellbasierte Auswertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist es den Einsatz von Phasenwechselmaterialen (PCM) in unterschiedlichen Anwendungen im Gebäudebereich beispielhaft zu demonstrieren. Gerade im Gebäudesektor kommt Referenzobjekten und der Demonstration innovativer Gebäudetechnik ein hoher Stellenwert zu, um die Markteinführung energieeffizienter Technologien zu beschleunigen. In einem begleitenden Monitoring sollen wissenschaftlich belastbare Messdaten erhoben werden. Anhand der vorliegenden Daten erfolgen eine Querauswertung und eine Systembewertung. Die Ergebnisse werden über Symposien mit Projektpartnern sowie Planern, Architekten und Investoren kommuniziert und diskutiert. Die Teilvorhaben werden durch verschiedene Forschungseinrichtungen begleitet und vom Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) koordiniert. Die Teilprojekte begleitet durch das Fraunhofer ISE sind: - Teilprojekt 5: Monitoring und modellbasierte Auswertung einer neu entwickelten aktiv regenerierten PCM Kühldecke im Neubau der LVM Münster - Teilprojekt 6: Monitoring und modellbasierte Auswertung des Neubaus zweier identischer Kindergartengebäude im BASF Family Activity Centers. Eines davon ausgestattet mit passiv regeneriertem Comfortboard™ der Fa. Knauf. - Teilprojekt 8: Demonstration der Thermobatterie als modularer Latentwärmespeicher verwendet zur Kurz- oder Langzeitwärmespeicherung unter Einsatz einer modellbasierten Auswertung der Monitoringdaten.
Das Projekt "Entwicklung von Salzhydraten mit Phasenwechseltemperaturen von 15 C und 21 C samt geeigneter Verkapselungen (PC-Cools-V): Trägermaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Promat GmbH durchgeführt. Im Projekt PC-Cools-V sollen neue PCM (Salzhydrate) mit Schmelzpunkten um 15 C und 21 C entwickelt werden. Weiterhin sollen Verkapselungsmöglichkeiten (Meso- und Makroverkapselung) entwickelt werden, um die Integration der PCM in Baumaterialien und Räume zu ermöglichen. Anhand einer Systemstudie werden weiterhin die Wärmeübertragungsmechanismen im Kältekreislauf zur Kühlung eines Raumes mit Kühlflächen mittels neuartiger Wärmeträgermedien untersucht. 1. Anhand von theoretischen Untersuchungen soll zunächst die Wirksamkeit des Wärmeentzugs durch zwei neuartige Prinzipien der Kälteverteilung ermittelt werden. Dazu werden die innovativen Methoden zur Kälteverteilung mittels Phase-Change-Slurry (PCS) bzw. Heat-Pipe mit der Kälteverteilung durch ein herkömmliches Kältefluid (z.B. Wasser) in einer Systemstudie verglichen. 2. Im Bereich der Materialforschung setzt sich das Projekt das Ziel, PCM auf Salzhydratbasis mit Schmelztemperaturen von 15 C (passend für zentrale Speicher) und 21 C (für raumintegrierte Speicher mit aktiver Rückkühlung) zu entwickeln. 3. Im Arbeitsbereich der PCM-Verkapselung zielt das Projekt auf die Entwicklung einer metallischen Makroverkapselung ab. Des Weiteren werden bestehende Lösungsansätze zur Mesoverkapselung von Salzhydrat-PCM weiterentwickelt und ergänzt.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: PCM Kühldecke im Neubau des Landwirtschaftlichen Versicherungsvereins Münster" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deerns Deutschland GmbH, Niederlassung Köln durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist es den Einsatz von Phasenwechselmaterialen (PCM) in unterschiedlichen Anwendungen im Gebäudebereich beispielhaft zu demonstrieren. Gerade im Gebäudesektor kommt Referenzobjekten und der Demonstration innovativer Gebäudetechnik ein hoher Stellenwert zu, um die Markteinführung energieeffizienter Technologien zu beschleunigen. In einem begleitenden Monitoring sollen wissenschaftlich belastbare Messdaten erhoben werden. Anhand der vorliegenden Daten erfolgen eine Querauswertung und eine Systembewertung. Die Ergebnisse werden über Symposien mit Projektpartnern sowie Planern, Architekten und Investoren kommuniziert und diskutiert. Die Teilvorhaben werden durch verschiedene Forschungseinrichtungen begleitet und von Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) koordiniert. Im LVM Münster wird eine neu entwickelte PCM-Hybriddecke erstmalig großflächig in Seminarräumen eingesetzt. Die speicherbare Wärmemenge ist so bemessen, dass die meiste Zeit keine zusätzliche Kältetechnik benötigt wird, um die Räume auf behaglichem Temperaturniveau zu halten. Die Regeneration des PCMs erfolgt nachts über Kühltürme und ein Geothermiefeld. Ziel dieses Projektes ist nun die Performance unter realen Nutzungsbedingungen in einem Gebäude sowie die optimalen Betriebsparameter zu ermitteln. Arbeitsgegenstand des Teilvorhabens ist die Planung und Umsetzung des Monitorings und Begleitung der Messungen sowie Erarbeitung und Umsetzung optimierter Regelungsstrategien.
Das Projekt "Entwicklung von Salzhydraten mit Phasenwechseltemperaturen von 15 Grad C und 21 Grad C samt geeigneter Verkapselungen (PC-Cools-V): Materialentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rubitherm Technologies GmbH durchgeführt. Ziel ist es neue PCM auf Salzhydratbasis mit Schmelztemperaturen um 21 Grad C (Kühldeckenanwendungen) und 15 Grad C (zentrale Speicher) entwickeln und zu charakterisieren. Das Konsortium möchte für die neuentwickelten Salzhydrate geeignete Makroverkapselungen zur Verfügung stellen. Ebenso werden die erforderlichen Grundlagen für eine maschinelle Mesoverkapselung erarbeitet. Dies beinhaltet die Untersuchung und Anpassung eines Trägermaterials, erste Tests zu Befüllung, Ummantelung und Performance im Labormaßstab sowie die Eruierung von möglichen Prüf- und Herstellungsverfahren für eine maschinelle Mesoverkapselung. Dadurch soll ein umfassender Einsatz von Salzhydraten in verschiedenen Bereichen ermöglicht werden. Zu Beginn wird vom ZAE Bayern eine Modellierung der Wärmeübertragungsmechanismen im Kältekreislauf zur Kühlung eines Raumes mit Kühlflächen mittels neuartiger Wärmeträgermedien durchgeführt. Der zweite große Themenbereich ist die PCM-Entwicklung, hierbei werden sich Rubitherm und das ZAE Bayern auf die langjährige Erfahrungen und Vorkenntnisse im Bereich PCM Entwicklung beziehen und geeigneten Materialkombinationen identifizieren, thermisch charakterisieren und optimieren. Der nächste Themenpunkt ist die Anpassung der Makroverkapselung an die entwickelten PCM gefolgt von Versuchen der Firma Promat eine Mesoverkapselung für anorganische PCM zu entwickeln.
Das Projekt "Teilvorhaben: Charakterisierung und Bewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Im Projekt KOLAN Phasenwechselfluiden (engl. Phase Change Slurry, PCS) auf Basis von emulgierten Paraffinen oder auf Paraffin basierenden Materialien als Kühlmedium im Gebäudebereich und für technisch-industrielle Anwendungen entwickelt. Es wird im Vergleich zum Medium Wasser die 4-5fache Speicherdichte bei einer Temperaturdifferenz von 6 K angestrebt. Dies soll zum einen durch die Verwendung von hochreinen Paraffinen mit höheren Schmelzenthalpien und zum anderen durch einen hohen Paraffinanteil im PCS erreicht werden. Durch die hohe Speicherdichte können Speichervolumina und Volumenströme in hydraulischen Systemen im Vergleich zu Wasser verringert werden. Die Emulsion soll etwa 5000 - 10000 thermischen und mechanischen Zyklen standhalten. Ein weiteres Ziel des Projektes KOLAN ist die Entwicklung einer Speicheranwendung unter Verwendung neuartiger 3D-Strukturen für makroverkapseltes PCM. Hierdurch soll die in dem vorangegangenen Forschungsvorhaben (FKZ 0327427A) erreichte Speicherdichte von 1,5 auf Werte von ca. 2,5 (Bezugstemperaturdifferenz: 10 K) gesteigert werden. Die bisher erreichten guten Entladeleistungen von 0,4 bis 0,45 W/Wh der Gesamtkapazität bei einer Entladezeit von 2 h sollen dabei möglichst beibehalten werden. Die Entladeleistung stellt ein Maß für die Güte des Wärmetransportes vom PCM in das Wärmeträgermedium oder umgekehrt dar. Das Hauptpotential der Weiterentwicklung liegt aber nicht nur in der angestrebten Kapazitätserhöhung um ca. 66 %, sondern vor allem in der Möglichkeit einer Kostenreduzierung durch die Verwendung von marktüblichen Speicherkonstruktionen. Anders als bei den bis dato verwendeten PCM-Speicherplatten können durch flexible 3D-Strukturen (z. B. Schüttungen) einfache druckstabile zylindrische Speichergeometrien gewählt werden. Ein zusätzliches Augenmerk der Weiterentwicklung liegt hier vornehmlich auf der hydraulischen Einbindung des PCM Materials in das Speicherkonzept zur Erzielung einer optimalen und effektiven Nutzung der Speicherkapazität sowie in der praxisgerechten Bestückung des Speichers mit dem PCM-Material.
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