Ziel des Verbundprojektes 'LeiMot' ist die Entwicklung eines Verbrennungsmotors mit einer Verringerung des Gesamtmotorgewichts bei verbessertem Betriebswirkungsgrad, Betriebsverhalten, Thermomanagement und reduzierter Geräuschentwicklung.
Neue Konstruktions-, Auslegungs- und Herstellungsverfahren werden in Zukunft stärker auf den Produktentwicklungsprozess Einfluss nehmen. Ziel des vorliegenden Vorhabens ist es, den Verbrennungsmotor auf zukünftige Herstellungsverfahren zu untersuchen und neue Potentiale zu nutzen. Die heutigen, konventionellen Herstellverfahren (z.B. Gießen) lassen mittelfristig kaum größere Entwicklungsschritte erwarten. Der Ansatz des Vorhabens ist, frei von Herstellungsrestriktionen wie Gusskernen oder Entformungen, die einen erheblichen Einfluss auf die Gestaltung von z.B. Kurbelgehäuse und Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren haben, konstruieren und entwickeln zu können. Zur Erreichung dieses Ziels wird das sogenannte selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) bzw. Laser Powderbed Fusion (LPBF) für metallische Motorkomponenten, neben hochbelastbaren Kunststoff-Komponenten aus Faserverbundkunststoff (FVK), eingesetzt. Ziel ist es, durch den intelligenten Einsatz von neuer Gestaltung und Auslegung den Verbrennungsmotor für zukünftige Entwicklungen auf ein neues Ausgangsniveau zu heben.
1. Vorhabenziel: In zunehmendem Maße werden Wärmepumpen (WP) mit Leistungsregelung angeboten. Die bisher vorhandenen Prüfverfahren für WP, z.B. die EN 14511 und die EN 14825, sind nicht geeignet das Betriebsverhalten von leistungsgeregelten WP realitätsnah abzubilden. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Teillastbetrieb ihre höchste Leistungszahl (COP) erreichen. Die Prüfungen werden jedoch alle stationär unter Volllast durchgeführt, wodurch die leistungsgeregelten WP unterbewertet werden. Deshalb soll im beantragten Verbundprojekt (mit TU Dresden und RWTH Aachen) ein instationäres, dynamisches Prüfverfahren entwickelt werden, das es ermöglicht mit vertretbarem Aufwand eine realitätsnahe Jahresarbeitszahl für leistungsgeregelte WP zu bestimmen. 2. Arbeitsplanung: Die Arbeitsplanung (AP) sieht vor, in AP 1 zuerst die leistungsgeregelten WP stationär zu vermessen. Mit diesen Ergebnissen wird ein Simulationsmodell für leistungsgeregelte WP entwickelt, welches zur Verifizierung des zu erstellenden Prüfverfahrens benötigt wird (AP2). Anschließend werden verschiedene Heizlastgänge ermittelt. Durch Analyse der Häufigkeitsverteilung werden typische Tageslastgänge extrahiert, welche die Eingangsgröße für das dynamische Prüfmodell darstellen (AP3). Der vorhandene Prüfstand wird so umgebaut, dass das neu entwickelte Prüfverfahren getestet (AP4) und anhand von vergleichenden Simulationen verifiziert werden kann (AP5). Das erstellte Prüfverfahren für leistungsgeregelte WP des IGE Stuttgart wird zum Schluss definiert und dokumentiert (AP6). Die Arbeiten werden mit den Verbundpartnern TU Dresden und RWTH Aachen abgestimmt.
Mittelfristig erfordert die Integration großer Mengen fluktuierender Erzeugungs-anlagen zusätzliche Speicheranlagen. Zur Verbesserung der Konkurrenzfähigkeit von Speichersystemen müssen zusätzliche Erträge im Regelenergiebereich erwirtschaftet und Investitionskosten gesenkt werden. Im Rahmen des Verbundvorhabens soll ein adiabater Niedertemperatur-Druckluftenergiespeicher in Modulbauweise auf Basis von umkehrbar einsetzbaren Maschinen entwickelt werden. Durch Kombination umkehrbarer Turbo- und Kolbenmaschinen wird eine große Kostenreduktion generiert. Die Kolbenmaschinen sorgen für eine große Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Enddrücke im Speichervolumen. Modular aufgebaute Anlagen mit niedrigem Stückpreis können flexibler den aktuellen Standortanforderungen angepasst werden oder ggf. auch geografisch versetzt werden. Das Verbundvorhaben verfolgt die Entwicklung eines Gesamtkonzeptes für einen LTA-CAES® in Modulbauweise mit umkehrbar betreibbaren Kolben- und Turbomaschinen, Leistungen von 2-10 MWel und Speicherkapazitäten von 5-100 MWhel, einer hohen Anfahrgeschwindigkeit und einem thermischen Nutzungsgrad von 55-65%.BOGE engagiert sich bei der technischen Entwicklung und beim Test der umkehrbaren Kolbenmaschinen und arbeitet bei der Gesamtkonzeption, wirtschaftlichen Bewertung und Optimierung des modularen LTA-CAES® mit. Vorentwicklung - Bei BOGE wird die Entwicklung und der Test der umkehrbaren Kolbenmaschinen durchgeführt. Hierzu werden Funktionsmuster mit allen relevanten Teilkomponenten entwickelt, konstruiert, gebaut und im Testfeld getestet und optimiert. Zuletzt ist ein Langzeittest zur Einschätzung der Verschleißeigenschaften vorgesehen. BOGE arbeitet an der Diskussion des Gesamtkonzepts der Speicheranlage mit und liefert für die Speichersystemmodellierung die Eigenschaften der eingesetzten Kolbenmaschinen zu und definiert gemeinsam mit UMSICHT realitätsnahe Betriebsszenarien für eine wirtschaftliche Bewertung des Speichersystems.