Das Projekt "Feste Wärmequellen im Grundwasser - F & E SERDP - USA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Aufbauend auf den Erkenntnissen im F&E Projekt THERIS und dem erfolgreichen Einsatz dieses thermischen In-situ-Sanierungsverfahrens in der Praxis bei der Sanierung der ungesättigten Bodenzone, wurden durch das SERDP-Projekt die Grundlagen geschaffen für den Einsatz Fester Wärmequellen (elektrisch betrieben Heizelemente) zur thermischen Sanierung der gesättigten Bodenzone (Grundwasserleiter). Hierzu wurden Experimente auf kleiner und technischer Skala (u.a. Küvetten- und Großbehälterexperimente) aber auch begleitende numerischer Simulationen (durch den Projektpartner aus USA) durchgeführt, die u.a. zu einem guten Verständnis der Prozesse führten. Für die Untersuchungen im Technikumsmaßstab wurden zwei VEGAS-Großbehälter in Anlehnung an frühere Untersuchungen (THERIS) mit einer ungesättigten und gesättigten Bodenzone aufgebaut. Der Aufbau realisierte einen zweischichtigen, gespannten, mitteldurch-lässigen Aquifer (kf 10-6 bis 10-5 m/s), der von einer gut durchlässigen ungesättigten Zone überlagert wurde. Für die Sanierungsuntersuchungen wurden definierte Schadstoffquellen von Tetrachlorethen (PCE) eingebracht. Durch die Untersuchungen wurden die Sanierungsrandbedingungen und -möglichkeiten quantifiziert. Es wurde gezeigt, dass mit festen Wärmequellen eine gesättigte, gering durchlässige Schicht (Aquitard) effizient gereinigt werden kann, wenn der infolge der Erwärmung in situ erzeugte Dampfraum so gestaltet wird, dass der Schadstoffherd von außen nach innen aufgeheizt wird und dieser Bereich von der Bodenluftabsaugung erfasst wird. Zudem sollte ein besonderes Augenmerk auf eine angemessen hohe Energiedichte, z.B. mind. 8 kW je m3 behandelten Bodens gelegt werden. Je zügiger die Erwärmung erfolgt, umso gesicherter erfolgt der gasförmige Schadstofftransport. Befindet sich der Schadensherd allerdings vor der Dampffront, kann es zu einer unerwünschten Verfrachtung der auskondensierenden, flüssigen Schadstoffe durch die Kumulation des kondensierten Schadstoffs an der Dampffront kommen. Die organische Phase wird dann von der Dampffront verdrängt, anstatt den Schadstoff zu verdampfen. Über die Bodenluftabsaugung kann dann nicht mehr zwangsläufig eine effiziente Reinigung gewährleistet werden. Allerdings wurde dieser Effekt unter den Randbedingungen im technischen Maßstab nur in geringem Maße beobachtet. Bei Feldanwendungen ist zudem zu beachten, dass der thermisch zu sanierende Bereich deutlich größer ist und Effekte am Rand des Sanierungsbereichs daher einen geringeren Einfluss auf den gesamten Sanierungserfolg haben. Wichtig sind daher die Planung der Randlage der Heizelemente und die zügige Erwärmung des Bereichs außerhalb der eigentlichen Schadensquelle. Insgesamt zeigten die Untersuchungen, dass ein Einsatz fester Wärmequellen zur Quellensanierung in der gesättigten Zone vielversprechend sein kann.
Das Projekt "Passive Solarenergie fuer die Beheizung von Wohn- und Gewerberaeumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro Welker durchgeführt. Objective: The aim of the project is to demonstrate the reduction of energy need of a mixed building complex (commercial use and dwellings) by strict application of advanced energy saving construction principles. The remaining energy requirement of the dwellings will be met by use of waste heat from the commercially used part of the building with the help of a gas driven heat pump and by intensive use of passive solar energy. General Information: The project provides the construction of a building covering a surface of 3 000 m2, comprising different floors: three sub-basement floors for parkings, ground-floor and 1-floor for commercial use, 2. and 3. floor comprising 42 social dwellings. The building is situated in the center of Heppenheim, a small town on the Westside of the Odenwald (Hessen). The reduction in energy requirement is mainly obtained by the reduction of heat-transfer coefficients for walls, windows and roofs which are more severe than these imposed by the official German regulations in this field. The average in values are: outside wall: 0,3 W/m3 K - roof: 0,3 W/m3 K - windows day: 2,6 W/m3 K - windows night: 1.3 W/m3 K - walls to the solar courtyard: 0,6 W/m3 K. The back-up heating system of the building is based on gas-fired conventional boilers of a total capacity of 915 kW feeding into a hot air heating system. The heat of the exhaust air of this part of the building is used, by the means of gas driven heat pump to heat the dwellings with a maximum heating capacity of 471 kW. The use of passive solar energy takes place by increased glass surfaces of the dwellings to the south and a large common patio on the level of the dwellings covered by an important glass structure. The heat captured by this kind of greenhouse is partly (if the temperature is high enough) used for space heating or serves as a heat source for the heat-pumps. Shadowing facilities for high insolation periods are provided. It is expected that the energy need for space-heating of the dwellings for the months of October till March will be reduced by 50 per cent. An extensive 2-years monitoring programme will be carried out considering the energetic aspects of the project as well as the acceptance behaviour of the inhabitants of the dwellings. Achievements: The Fraunhofer Institute Freiburg is responsible for the monitoring campaign. A first study of the results of the solar passive system has been submitted by the Technische Universität Darmstadt, Insitute for Thermal Systems Prof. Dr.-Ing. W. Kast, reporting period March 15th to April 14th 1987. The gas driven heat pump was unfortunately not performing during this period. The passive solar impact of the solar courtyard on the adjacent dwellings is minimal and is smaller than the impact of the individual heating patterns of the tenants. Further monitoring results are needed to investigate the solar contribution to space heating. The building is finished; all space used for commercial purposes and as ...
Das Projekt "Cloud-scale Uncertainties - B4: Radiative heating and cooling at cloud scale and its impact on dynamics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maxililians-Universität München, Meteorologisches Institut, Lehrstuhl für Experimentelle Meteorologie durchgeführt. Clouds are important sources and sinks of diabatic heat, not only in terms of latent heat release but also with respect to absorption of solar radiation as well as absorption and emission of thermal radiation. Additionally, cloud shadows on the ground modify surface heating and thus sensible and latent heat fluxes. Although it has been demonstrated that cloud top cooling may reach values of several 100 K/day and that this may have a strong impact on cloud microphysics and local cloud evolution, it has not been demonstrated that there is actually an effect on weather, larger scale dynamics, and on atmospheric flow. This is even more true for radiative cooling from cloud sides which has been shown to reach values comparable to cloud top cooling but is completely neglected by any (one-dimensional) radiation scheme in current NWP or climate models. Radiation firstly affects the growth of cloud droplets, increasing (in case of thermal cooling) or decreasing (in case of solar heating) the rate by which they dissipate the energy released by latent heat. Secondly, the surrounding air is cooled or heated which directly feeds back on dynamics. The aim of the project is to study the question if realistic, three-dimensional radiative heating rates have an impact on cloud formation, and if there is an impact on atmospheric flow beyond cloud scale. To answer these questions, a reasonably fast but accurate representation of radiative heating rates in clouds will be developed for a cloud scale (EULAG) and an NWP model (COSMO). The project builds upon our previous work on three-dimensional heating and cooling rates and on development of reasonably fast approximations. A parameterization of heating rates depends strongly on the scale. For a cloud-resolving model like EULAG with a 100 m grid size and smaller, different approaches are needed compared to a numerical weather forecast model like COSMO: A cloud-resolving model allows properly resolving the radiation processes, but three-dimensional radiation transport requires interaction between many grid columns in the calculation which is a challenge for parallelization. The resolution of COSMO, on the other hand, requires parameterization of un-resolved cloud edge effects and sub-pixel cloudiness, but would need less interaction between individual grid columns. As a first step, we will study the impact of radiative heating and cooling in clouds on local circulation at cloud scale. For that purpose, an accurate yet fast approximation for 3D solar and thermal heating and cooling rates will be developed for the EULAG model in order to systematically study effects for a set of cloud-resolving simulations. (abridged text)
Das Projekt "In-situ Spannungen und Bohrlochhydraulik im Europaeischen HDR Projekt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MeSY-Geo-Meßsyteme GmbH durchgeführt. Seit 1987 war MeSy gemeinsam mit den deutschen Partnern BGR, NLfB, RUB, Stadtwerke Urach, GTC Kappelmeyer und den franzoesischen Partnern BRGM, Socomine S.A. an der Entwicklung des Europaeischen Hot-Dry-Rock Projekts Soultz sous Forets beteiligt. Die 2 Bohrungen bis 3,6 m Tiefe liefern z.Z. eine thermische Leistung von ca. 10 MW (140 Grad C). Nach einem 4 Monate Zirkulationstest soll das System bis 5 km erweitert werden. Bei der Erweiterung des Systems bis 5 km Tiefe wird MeSy folgende Leistungen erbringen: (I) Geraeteentwicklung zur Erfassung von Temperatur-, Spannungs- und Hydraulikdaten des Untergrunds, (II) Windenservice zur Bestimmung geophysikalischer Bohrloch-Logs, (III) Frac- und Stimulationsversuche bis 5 km Tiefe zur Erfassung des Spannungsfelds im Untergrund, (IV) Teilnahme an Langzeit-Zirkulationstests und deren Auswertung zur Ableitung der Hydraulikeigenschaften bis 5 km Tiefe als Beitrag fuer die Machbarkeitsstudie fuer ein zukuenftiges erstes wirtschaftliches HDR Pilotprojekt.
Das Projekt "Phase 2: Feldtest" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DeVeTec GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projektes ORCent Feldtest soll der im Projekt ORCent entwickelte Dampfexpansionsmotor an vier weiteren Anwendungsinstallationen in den Anwendungsfeldern Biogas, feste Biomasse und Industrieabwärme getestet und weiterentwickelt werden. Ziel ist es dabei, die Laufzeiten für den Motor und die ORC-Anlage auf die notwendige Dauer von mehr als 7000 Betriebsstunden zu optimieren und die Dauerfestigkeit der Komponenten und des eingesetzten Arbeitsmediums nachzuweisen. Außerdem sollen entsprechende neue organische Arbeitsmedien für den Hochtemperaturbereich in einem Verbundprojekt mit Evonik Degussa entwickelt und getestet werden. Folgende Arbeitsplanung ist vorgesehen: Optimierung der Demonstrationsanlage in Fenne im zweiten Halbjahr 2009; Planung und Installation von bis zu 4 weiteren Anlagen mit Wärmeströmen unterschiedlicher Charakteristik in den Jahren 2010 bis 2013; Entwicklung von Wärmetauschern auf Basis von Standardmaterialien für die Verwendung von schadstoffbelasteten Abgasen; Entwicklung neuer Arbeitsfluide für Prozesstemperaturen von 350-500 C. Dabei soll eng mit entsprechenden Zulieferern und Technologiepartner zusammengearbeitet werden, um am Ende der Feldtestzeit die Technologie wettbewerbsfähig produzieren und zur Anwendung bringen zu können. Dazu ist in der Phase ein anwendungsnahes Arbeiten notwendig und sinnvoll.
Das Projekt "BI-Net: The Baltic Innovation Network for District Heating" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Hannover, Fakultät II Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. BI-Net, das Baltic Innovation Network für Fernwärme verbindet Wissenschaftler aus Deutschland, Skandinavien und den baltischen Staaten und verfolgt die Ziele der deutschen und europäischen Energiepolitik aus der Perspektive des Fernwärmesektors. Fernwärme ist ein energieeffizienter Weg zur Gebäudebeheizung und Trinkwassererwärmung. In vielen Prozessen, beispielsweise bei der Stromerzeugung oder in industriellen Prozessen, werden große Energiemengen als Überschusswärme freigesetzt. Moderne Fernwärmesysteme basieren deshalb auf der grundsätzlichen Idee, Abwärme zu nutzen, die ansonsten verloren ginge. Darüber hinaus sind Fernwärmesysteme dazu geeignet, verschiedene regenerative Wärmequellen zu nutzen (Biomasse, Geothermie, Solarthermie). Das Forschungsnetzwerk BI-Net hat zum Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit der Fernwärme zu stärken, indem Best-Practice-Erfahrungen insbesondere aus den baltischen und skandinavischen Ländern verbreitet werden. Indem neue und innovative Technologien entwickelt werden, soll der Übergang hin zu einer zukünftigen Generation von Fernwärmeversorgungssystemen gefördert werden. Zur Einrichtung und Unterstützung des neuen Netzwerkes, werden im Rahmen des BI-Net Projektes vier Experten-Workshops in Deutschland sowie in Litauen und in Estland durchgeführt.
Das Projekt "(Phase 2) - Teilprojekt 4.3.8B: Wirtschaftliche Nutzung von stark transienten Wärmequellen im Wasser-Dampf-Kreislauf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT) durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist es, zu untersuchen, wie diskontinuierlich anfallende überschüssige Wärme aus verfahrenstechnischen Prozessen zur Speisewasser- und Kondensatvorwärmung in Dampfkraftwerken wirtschaftlich genutzt werden kann. Dabei ist auch zu klären, welche regelungstechnischen Maßnahmen zu treffen sind, um das komplexe Zusammenspiel der Kraftwerkskomponenten nicht negativ zu beeinflussen. Die Ergebnisse fließen in laufende Arbeiten des industriellen Projektpartners zum instationären Dampfkreislauf- und Komponentenverhalten ein. Hierzu sollen nach einer Analyse möglicher Prozesswärmequellen und nach der Auswahl eines für die Zielsetzung geeigneten Prozesssimulationspakets zunächst Struktur- und Arbeitspunktoptimierungen durchgeführt werden. Im nächsten Schritt sind dynamische Simulationen vorgesehen, mit denen die Auswirkung von transienten Vorgängen bei der Wärmeeinkopplung erfasst werden. Die resultierenden Änderungsgeschwindigkeiten der Prozessgrößen fließen dann in die instationäre Komponentenanalyse und die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen des Anlagenherstellers ein. Ein Vergleich mit Anlagendaten soll dazu dienen, die Güte der Simulationen abzuschätzen.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von K-UTEC AG Salt Technologies durchgeführt. Derzeit fallen jährlich mehr als 2,5 Mio. m3 salinarer Sickerwässern aus Rückstandshalden in Deutschland an. Zu deren Entsorgung stehen derzeit lediglich die Salzlast-gesteuerte Einleitung in Gewässer und die Flutung von geeigneten Gruben oder Gaskavernen zur Verfügung. Etablierte Aufbereitungsmethoden wie die Umkehrosmose oder die Eindampfung scheiden aus technischen bzw. ökonomischen Gründen aus. Die Membrandestillation (MD) ist eine relativ neue Technologie zur Aufkonzentrierung von Lösungen, welche auch für hochkonzentrierte Salzlösungen geeignet ist. Die Möglichkeit niederkalorische Wärmequellen zu verwenden und zu erwartende, niedrige Investitionskosten sind vielversprechende Aspekte für die Aufbereitung von Haldensickerwässern. Allerdings steht die Entwicklung eines an die Anforderungen angepassten geeigneten Verfahrens einschließlich geeigneter Vakuum-MD (VMD) Module noch aus. Dies gilt sowohl für die bereits eher etablierten Polymermembranen als auch für Neuentwicklungen keramischer Membranen, die weitgehend noch höhere chemische, thermische und mechanische Stabilitäten bieten. Im Projekt soll durch Kombination der Verfahren VMD und Kristallisation ein optimierter Gesamtprozess entwickelt und vor Ort im Pilotmaßstab demonstriert werden. Anschließend soll das Verfahren einer technisch-ökonomischen Bewertung unterzogen werden. Um dies zu erreichen ist eine Weiterentwicklung der Technologie der Membrandestillation notwendig. Das Projekt soll von 5 Partnern mit unterschiedlichen Arbeitsschwerpunkten durchgeführt werden. An der Forschungseinrichtung IKTS werden keramische MD-Membranen weiterentwickelt und charakterisiert. Darauf aufbauend wird ein an verschiedene Anwendungsfälle angepasstes Verfahren mit Membrandestillation und gesteuerter Kristallisation von Salzen entwickelt um salzfreies Wasser, Salze und eine konzentrierte Lösungen zu erhalten. Die Prozessausgänge sollen vorrangig verwertet, und damit die Salzfracht in Vorfluter reduziert werden.
Das Projekt "Gasmotorgetriebene Waermepumpe mit Waermeextraktion aus dem Boden fuer die Raumheizung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kreis Warendorf, Kreisdirektor durchgeführt. Objective: The aim of the project is to demonstrate the use of a gas compression heat pump with the soil as heat source in the heating range power above 1 000 kW. Energy savings of 50 per cent compared with a conventional boiler plant are envisaged. General Information: The heating plant of the district building in Warendorf consists of a combination of two gas heat pump units with three gas boilers to cover the peak load and produce hot water. The heat pumps are dimensioned for coverage of the transmission heat demand of 1 150 kW, two soil heat exchangers (6 800 m2, 2 100 m2) are used as heat source for the heat pumps, the heat exchangers consist of pe-tubings in parallel one besides the other in plane, they are installed in 2 depths of 0.8 and 1.8 beneath the soil surface. The building under consideration having 17.700 square m. of heated area, was designed to have a K value of 0.2 W/square m.K. and the load was calculated under 21 Deg. C inside and 12 Deg. C outside design temperatures. The infiltration coefficient was taken as 9,4 cubic m/h sq. m. of window surface, corresponding to an air charge of 1 time per hour. At present energy price levels the heat pump heating capacity was designed to be about 60 per cent of the total transmission heat demand. The construction of the plant implies the combination of both heat pumps connected to a common evaporator and condenser. Each screw compressor used, being slide valve regulated, is directly coupled to gas-Otto 6 cylinder drive engine rated at 13 kW output. The refrigerant R-12 is evaporated in a flooded type evaporator of 440 kW capacity, at 10 Deg. C evaporating temperature. The condenser is an ordinary bundle type condenser, rated as 680 kW, at 55 Deg. C condensing temperature. Heat is extracted from soil and rain water using a brine circuit operating at 2 to 5 Deg. C lower than corresponding soil temperature, and 5 Deg. C temperature differential across the evaporator. The maximum heat absorption coefficient amounts to 49 W/sq. m. of soil area. Heating water flows first through a low temperature circuit operating at 50.9 Deg. C, and consisting of the oil-coolers, condenser and gear coolers. A partial flow of the heating water is then passed through the high temperature circuit operating at 63.5 Deg. C, consisting of the motor jacket heat exchanger and waste gas heat exchangers. A buffer store integrated into the heat pump system stores the high temperature heat and supplies the impulses for switching on and off the heat pumps and the boiler. A special characteristic of this installation is that the mechanical room is located in the attic of the building and sound proofing is ascertained by a proper design. Saving of 51.5 per cent versus 55 per cent expected. Achievements: During the heating periods 1982/83 and 83/84 there were longer non-availability periods of the plant mainly due to damage of the soil heat exchangers, corrosion problems in motor heat exchangers, motors failures etc. ...
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von K+S AG durchgeführt. Derzeit fallen Derzeit fallen jährlich mehr als 2,5 Mio. mN salinarer Sickerwässern aus Rückstandshalden in Deutschland an. Zu deren Entsorgung stehen derzeit lediglich die Salzlast-gesteuerte Einleitung in Gewässer und die Flutung von geeigneten Gruben oder Gaskavernen zur Verfügung. Etablierte Aufbereitungsmethoden wie die Umkehrosmose oder die Eindampfung scheiden aus technischen bzw. ökonomischen Gründen aus. Die Membrandestillation (MD) ist eine relativ neue Technologie zur Aufkonzentrierung von Lösungen, welche auch für hochkonzentrierte Salzlösungen geeignet ist. Die Möglichkeit niederkalorische Wärmequellen zu verwenden und zu erwartende, niedrige Investitionskosten sind vielversprechende Aspekte für die Aufbereitung von Haldensickerwässern Ziel dieses F&E-Vorhabens für K+S ist es, ein Aufbereitungsverfahren zur Wasser- und Salzgewinnung aus salzbeladenen Haldensickerwässern auf der Basis eines gekoppelten Verfahrens bestehend aus Wasserentzug durch Membrandestillation und anschließender Kristallisation als Alternative zur klassischen Eindampfung und Kristallisation zu entwickeln. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob durch alternative Verfahren, wie der Membrandestillation, eine effiziente Entsalzung von Haldensickerwässern im industriellen Maßstab erreicht und die dabei gewonnen Salze und das Wasser einer weiteren Verwertung oder Nutzung zugeführt werden kann. In HaSiMem sollen daher die Potenziale Membrandestillation in Verbindung mit anschließender Kristallisation systematisch untersucht und mögliche aussichtsreiche Einsatzbereiche ermittelt werden.. Hauptzielsetzung des Teilprojektes der K+S ist die Bewertung des Verfahrens der Membrandestillation im Vergleich zur klassischen Eindampfung, um eine fundierte Entscheidungsgrundlage für die Implementierung von Aufbereitungsanlagen für Haldensickerwässer im industriellen Maßstab zu erhalten. Hierfür plant K+S, das Verfahren der Membrandestillation zu validieren und für einen Anwendungsfall a (Text abgebrochen)
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