Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg, Fachbereich Maschinenbau, Institut für Thermodynamik, Professur für Thermodynamik durchgeführt. Am Ende des InnovA2-Projekts sollen Kriterien für eine Potenzialabschätzung zum Einsatz von Multistream-Kondensatoren im konkreten Anlagenverbund zur Verfügung stehen, es sollen experimentell validierte Auslegungsmethoden für Multistream-Apparate verfügbar sein, es soll das Vorgehen an zwei industriellen Referenz-Anlagen beispielhaft zum Einsatz gekommen sein und es sollen Bewertungsmethoden zum Quantifizieren des ökologischen und ökonomischen Beitrages dieser Maßnahmen verfügbar sein. AP A5.1 Entwurf eines Versuchsapparates im Technikumsmassstab und Integration des Apparates als Kondensator in den vorhandenen Plattenwärmeüberträger-Teststand. AP A5.2 Erarbeitung von Dimensionierungs- und Auslegungsalgorithmen für Kondensatoren mit 3, 4 oder 5 Fluidströmen (zusammen mit TP C2). AP A5.3 Erweiterung bekannter Pinch-Analysemethoden zur schnellen Identifizierung potenzieller Anwendungen von Multistream-Kondensatoren in vorhandenen Anlagenverbünden (zusammen mit TP C1). AP A5.4 Umsetzung eines industriellen Referenz-Anwendungsfalls für einen 3-Strom-Apparat (Kondensatstrom mit zwei Kühlfluid-Strömen). AP A5.5 Umsetzung eines industriellen Referenz-Anwendungsfalls für einen 4-Strom-Apparat (drei Kühlfluid-Ströme). AP A5.6 Ökologische und ökonomische Bewertung der Referenzanlagen (zusammen mit TP C3 und TP C4). Durch eine Multistream-Schaltung ist es möglich, das Kühlfluid für die Teilapparate getrennt auszulegen. Hierdurch kann eine energieeffiziente optimierte Betriebsweise des Kondensators erfolgen.
Das Projekt "Nutzung industrieller Abwärme durch die Stadtwerke Karlsruhe GmbH zur Wärmeversorgung der Stadt Karlsruhe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadtwerke Karlsruhe GmbH durchgeführt. Niedertemperaturabwärme der Raffinerie, die im Raffinerieprozess nicht weiter nutzbar ist und derzeit an die Umgebung abgegeben wird, wird über neuartige Wärmeüberträger 'eingesammelt' und über eine ca. 5 km lange Transportleitung in die Heizzentrale der Stadtwerke Karlsruhe zum Heizkraftwerk-West geleitet. Von dort erfolgt Verteilung über Fernwärmenetz.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bau, Test und Vermessung des Demonstrators" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EAW Energieanlagenbau GmbH Westenfeld durchgeführt. Thermisch angetriebene Absorptionskälteanlagen werden zur effizienten dezentralen Kraft-Wärme-Kältekopplung sowie zur solaren Kühlung eingesetzt. Die AKM sind überwiegend heizwasserbeheizt, erzeugen Kaltwasser und werden mit Kühlwasser rückgekühlt. Zur Rückkühlung werden überwiegend Verdunstungskühler verwendet, deren Einsatz jedoch im kleinen und mittleren Leistungsbereich aufgrund neuer Hygienerichtlinien und geplanter gesetzlicher Verordnungen zunehmend erschwert wird. Verdunstungskühler können durch trockene Rückkühler ersetzt werden, damit steigen jedoch die Rückkühltemperaturen und die Effizienz der Kälteerzeugung sinkt. bzw. die Betriebsgrenzen werden stark eingeschränkt. Eine direkte Rückkühlung des kältetechnischen Prozesses entschärft die letztgenannte Problematik. Wasser-Lithiumbromid-AKM mit direkt luftgekühltem Absorber und Kondensator sind jedoch nicht am Markt verfügbar. Mit dem Verbundvorhaben soll die Technologie und Gestaltung direkt luftgekühlte 'AKM' weiterentwickelt werden. Eine bedarfsgerechte adiabate Luftvorkühlung zum Betrieb der AKM mit KWKK- typischen Antriebstemperaturen sowie zur Minimierung des Strom- und Wasserverbrauchssoll unter Einhaltung der Hygienerichtlinien in der Kälteanlage integriert werden. Weiterhin sollen asymmetrische Plattenwärmeübertrager hinsichtlich einer Verbesserung der Anlagenkompaktheit und Reduzierung der Anlagenkosten verwendet werden und eine Betriebsweise 'Freie Kühlung' möglich sein. EAW ist schwerpunktmäßig an den Arbeitspaketen (AP) 3, 5, 6, und 9 beteiligt.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Entwicklung effizienter Leistungselektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siqens GmbH durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Steigerung der Energie-, Volumen- und Kosteneffizienz eines Brennstoffzellensystems ab, das sich bei Siqens aktuell in Entwicklung befindet. In dem Vorhaben wird hauptsächlich ein auf innovativer Plattenwärmeüberträger- und Katalysatortechnik basierender Reformer für ein Brennstoffzellensystem entwickelt. Durch die Kombination eines externen Reformers mit einem in dem Brennstoffzellen-Stack integrierten Reformer wird erstmalig das Konzept einer effizienten Reformierung mithilfe der Abwärme der Brennstoffzellen realisiert. Um auf dem Freizeit- und Industriemarkt bestehen zu können, wurde für das Projekt ein ganzheitlicher Ansatz gewählt, der die für die Steigerung der Effizienz wichtigsten Komponenten des Systems erfasst. Konkret werden dabei folgende Komponenten behandelt: Reformer auf Basis der Fraunhofer ICT-IMM Mikroreformertechnologie; Stack und Systembeheizung mittels Heißgas; Effiziente Leistungselektronik mit passiver Kühlung.
Das Projekt "WÄRMER: Wärmeübertrager mechanisch effizient reinigen - Entwicklung und Validierung eines innovativen Dienstleistungspaketes für die effektive chemikalienfreie Reinigung von Wärmeübertragern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hammann GmbH durchgeführt. Reinigung von Plattenwärmeübertragern im eingebauten Zustand mit dem COMPREX®-Verfahren, welches für die effektive Anwendung bei Wärmeübertragern weiterentwickelt werden soll. Im Rahmen des Forschungsprojektes entwickelt Hammann gemeinsam mit zwei kooperierenden Forschungseinrichtungen ein innovatives Dienstleistungspaket für die effektive Reinigung von Wärmeübertragern im eingebauten Zustand. Das Dienstleistungspaket wird Vorbereitungsmaßnahmen, Reinigung und Monitoring umfassen. Als Basis dient das COMPREX®-Verfahren von Hammann, welches speziell für den wirkungsvollen Einsatz bei Wärmeübertragern weiterentwickelt werden soll. Das Verfahren arbeitet lediglich mit Wasser und Luft - ohne Chemikalien. Es soll in zu bestimmenden Anwendungsfeldern vorwiegend bei Plattenwärmeübertragern gegenüber anderen Verfahren eine besonders effiziente Reinigung ermöglichen. Die Reinigung ohne Ausbau der Wärmeübertrager bedeutet besonders kurze Stillstandszeiten und geringeren Aufwand. Durch den Verzicht auf Chemikalien verringern sich Entsorgungsaufwand und -kosten für den Anlagenbetreiber signifikant. Besonders innovativ ist ein Monitoring während der Reinigung als Voraussetzung für eine automatische Regelung und Überwachung des Reinigungsvorgangs. Das IWW entwickelt Modellablagerungen, charakterisiert und quantifiziert Beläge und prüft Biofilme und gemischte Beläge auf ihre Abreinigung. Es begleitet Fallbeispiele und Versuchsreihen in den Pilotanlagen und validiert die Leistungsfähigkeit des COMPREX®-Verfahrens. Die TUBS beschäftigt sich mit einer Bewertung der Einsatzmöglichkeiten und den apparativen Anforderungen. Sie wertet die durchgeführten Versuche wärmetechnisch aus.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Kondensation in Plattenwärmeübertragern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Thermodynamik durchgeführt. Plattenwärmeübertrager finden in energie- und verfahrenstechnischen Anlagen zunehmend auch als Verflüssiger Anwendung, obwohl belastbare Modelle zur Auslegung dieser Apparate zumindest in der freien Literatur fehlen. Erst durch Kenntnis der phänomenologischen Zusammenhänge wäre eine energieeffiziente Integration und eine weitere Optimierung dieser Wärmeübertrager möglich. In diesem Vorhaben soll die Kondensation in Plattenwärmeübertragern grundlegend untersucht werden, um durch zu entwickelnde phänomenologische Ansätze deren thermohydraulische Vorausberechnung zu ermöglichen. Im hier beantragten ersten und zweiten Projektjahr stehen experimentelle Untersuchungen im Vordergrund. Mit zwei unterschiedlichen Versuchsständen soll zum einen die Strömungsform und der lokale Wärmeübergangskoeffizient im Plattenspalt, zum anderen der quasi-lokale und der integrale Wärmeübergangskoeffizient sowie der Druckverlust am technischen Apparat ermittelt werden. Durch Verwenden derselben Plattengeometrie und derselben Arbeitsfluide in beiden Versuchsanlagen soll die Übertragbarkeit der Daten gewährleistet werden. Die eigenen Daten, die an Platten mit einem Prägewinkel von 30 und von 60 mit den Arbeitsfluiden R134a, NH3 und Wasser vorgesehen sind, sollen zusammen mit Literaturdaten in einer Datenbank für den nachfolgenden Aufbau der Modelltheorie im 3. und 4. Projektjahr zusammengestellt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Untersuchung unter Verwendung neuartiger Baugruppen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. In dem Verbundvorhaben soll die Technologie und Gestaltung direkt luftgekühlte 'AKM' weiterentwickelt werden. Eine bedarfsgerechte adiabate Luftvorkühlung zum Betrieb der Kälteerzeugungsanlage mit KWKK-typischen Antriebstemperaturen (86/71 °C) sowie zur Minimierung des Strom- und Wasserverbrauchs soll unter Einhaltung der Hygienerichtlinien in der Kälteanlage integriert werden. Weiterhin sollen asymmetrische Plattenwärmeübertrager hinsichtlich einer Verbesserung der Anlagenkompaktheit und Reduzierung der Anlagenkosten verwendet werden und eine Betriebsweise 'Freie Kühlung' möglich sein. Die Demonstration, Erprobung und praxisgerechte Vermessung eines Funktionsmusters innerhalb eines dezentralen KWKK-Systems bildet den Abschluss. ILK Dresden ist schwerpunktmäßig an den Arbeitspaketen (AP) 1-4, und 6 beteiligt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Simulation des Strömungs- und Wärmeübergangsverhaltens von Flüssigeisströmungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Bitzer-Stiftungsprofessur für Kälte-, Kryo- und Kompressorentechnik durchgeführt. Flüssigeis, eine pumpfähige Mischung aus Wasser und Eis, wird zur Kältespeicherung und als Kälteträger zur Kälteverteilung eingesetzt und kann die Effizienz von Kälteversorgungssystemen steigern. Zudem ist eine zeitliche Entkopplung von Kälteerzeugung (Energieverbrauch) und Kältenutzung, z.B. zur Integration erneuerbarer Energien, möglich. Erfahrungen aus ausgeführten Flüssigeisanlagen zeigen, dass eine breite Anwendung von Flüssigeis unter Nutzung beschriebener Vorteile bisher durch das Fehlen geeigneter und gleichzeitig kostengünstiger Wärmeübertrager behindert wird, die dauerhaft betriebssicher mit hohen Eisanteilen (größer als 25 %) beaufschlagt werden können. Wesentliche Zielstellungen des geplanten Verbundprojektes sind deshalb: 1) Verbesserung der Möglichkeiten zur modellhaften Beschreibung von Strömungs- und Wärmetransportvorgängen mit Flüssigeis (Zweiphasenströmung) als Hilfsmittel zur optimierten Auslegung und konstruktiven Gestaltung von Wärmeübertragern 2) Weiterentwicklung und Erprobung der Schlüsselkomponente Wärmeübertrager für die betriebssichere und platzsparende Anwendung von Flüssigeis innerhalb von Kälteverteilnetzen sowie in Flüssigeis-Kältespeichern Für die Erreichung der aufgeführten Zielstellungen müssen Fragestellungen zum Durchströmungsverhalten von Flüssigeis untersucht werden. Auf Basis fundierter Vorbetrachtungen werden rechnergestützte Simulationen (CFD) eingesetzt. In der ersten Versuchsphase werden einzelne Geometrien unter Variation verschiedener Parameter an einer Modellversuchseinrichtung untersucht. Im nächsten Schritt werden vorausgewählte Geometrien in einem Modellplattenwärmeüberträger zusammengeführt. Die TTZ GmbH & Co. KG, ein mittelständischer Hersteller von Plattenwärmeüberträgern, wird die gesammelten Erkenntnisse in die Entwicklung eines Funktionsmusters einfließen lassen. Für die Erprobung stehen Flüssigeisspeichersysteme des ILK Dresden sowie die Cooltech GmbH und die Sachsen-Kälte GmbH zur Verfügung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Erprobung eines Flüssigeiswärmeüberträgers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. Flüssigeis, eine pumpfähige Mischung aus Wasser und Eis, wird zur Kältespeicherung und als Kälteträger zur Kälteverteilung eingesetzt und kann die Effizienz von Kälteversorgungssystemen steigern. Zudem ist eine zeitliche Entkopplung von Kälteerzeugung (Energieverbrauch) und Kältenutzung, z.B. zur Integration erneuerbarer Energien, möglich. Erfahrungen aus ausgeführten Flüssigeisanlagen zeigen, dass eine breite Anwendung von Flüssigeis unter Nutzung beschriebener Vorteile bisher durch das Fehlen geeigneter und gleichzeitig kostengünstiger Wärmeübertrager behindert wird, die dauerhaft betriebssicher mit hohen Eisanteilen (größer als 25 %) beaufschlagt werden können. Wesentliche Zielstellungen des geplanten Verbundprojektes sind deshalb: 1) Verbesserung der Möglichkeiten zur modellhaften Beschreibung von Strömungs- und Wärmetransportvorgängen mit Flüssigeis (Zweiphasenströmung) als Hilfsmittel zur optimierten Auslegung und konstruktiven Gestaltung von Wärmeübertragern 2) Weiterentwicklung und Erprobung der Schlüsselkomponente Wärmeübertrager für die betriebssichere und platzsparende Anwendung von Flüssigeis innerhalb von Kälteverteilnetzen sowie in Flüssigeis-Kältespeichern Für die Erreichung der aufgeführten Zielstellungen müssen Fragestellungen zum Durchströmungsverhalten von Flüssigeis untersucht werden. Auf Basis fundierter Vorbetrachtungen werden rechnergestützte Simulationen (CFD) eingesetzt. In der ersten Versuchsphase werden einzelne Geometrien unter Variation verschiedener Parameter an einer Modellversuchseinrichtung untersucht. Im nächsten Schritt werden vorausgewählte Geometrien in einem Modellplattenwärmeüberträger zusammengeführt. Der Verbundpartner TTZ GmbH & Co. KG, ein mittelständischer Hersteller von Plattenwärmeüberträgern, wird die gesammelten Erkenntnisse in die Entwicklung eines Funktionsmusters einfließen lassen. Für die Erprobung stehen Flüssigeisspeichersysteme des ILK Dresden sowie der Verbundpartner Cooltech GmbH und Sachsen-Kälte GmbH zur Verfügung.
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