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Geologische und verfahrenstechnische Möglichkeiten der Erdwärmenutzung am Standort der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH)

Für die Medizinische Hochschule Hannover hat das GeothermieZentrum Bochum gemeinsam mit der GeoDienste GmbH (Garbsen) im Zeitraum von August 2007 bis März 2008 eine Vorstudie zur Einbindung der Geothermie in das Energiekonzept des Klinikums erstellt. Im Anschluss an diese Vorstudie wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse erstellt, welche die petrothermale und hydrothermale Versorgung betrachtete. Vorstudie: Die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) wird derzeit von den Stadtwerken Hannover mit den Medien Gas, Strom und Fernwärme zur Erzeugung ihrer dreigliedrigen Energieversorgung, bestehend aus Dampf, Raumwärme und Klimakälte, versorgt. Aufgrund der hydrogeologischen Situation am Standort der MHH in Hannover wird eine Einbindung der Geothermie sowohl in den Heizkreislauf (direkte Integration über Wärmetauscher) als auch in den Kälteklimakreislauf (modular betriebene Absorptionskältemaschinen) vorgeschlagen. Ziel der Einbindung ist es konventionelle, preislich fluktuierende und primärenergetisch nachteilige Energieträger, wie in erster Linie elektrischen Strom und nachrangig Fernwärme oder Gas, durch den Einsatz der Geothermie vollständig, oder im Rahmen der Leistungsfähigkeit des geothermischen Reservoirs teilweise, zu ersetzen. Wirtschaftlichkeit, CO2-Bilanz und Versorgungssicherheit stehend dabei im Vordergrund. Die Grundlastfähigkeit der Geothermie wird in der vorgeschlagenen Anlagenkonfiguration vollständig ausgenutzt. Im Bereich der Spitzenlastdeckung spielt die Geothermie daher keine Rolle. Die geothermisch unterstützte Dampferzeugung findet im betrachteten Szenario keinen Eingang. Dies liegt in der internen Wärmerückgewinnung im Dampferzeuger durch den Economizer zur Vorwärmung des Speise- und Verbrauchswassers begründet. Da die Geothermie bei der Dampfherstellung nur einen geringen energetischen Beitrag leisten kann und Investitionen für ihre Anbindung an das Dampferzeugersystem entstehen, wird von der Betrachtung dieser Systeme abgesehen. Übersteigt die Bereitstellung von geothermischer Energie im Heiz- oder Kühlfall die Energienachfrage, lassen sich Pufferspeicher integrieren um diese überschüssig Energie effizient zu speichern. Bei Lastspitzen kann die Energie zurückgewonnen werden. Somit erhöht sich der geothermische Anteil an der Gesamtenergiebereitstellung. Wirtschaftlichkeitsanalyse: Hier wurden 9 verschiedene Szenarien untersucht, welche sich aufgrund ihrer Art (petrothermal / hydrothermal), der Bohrtiefe (4500 / 3000 m), ihrer Schüttung (15-50 l/s), Temperatur (115 / 160 Grad C) oder Bereitstellung (Wärme / Strom+Wärme) unterscheiden. Die höheren Investitionskosten für die petrothermalen Systeme werden durch die höhere Energieausbeute (Schüttung und Temperatur) abgefangen und diese somit wirtschaftlicher als die hydrothermalen Systeme, welche sich in der Amortisationsrechnung nur aufgrund der steigenden Energiepreise nach einigen Jahren rechnen.

Wärmerückgewinnung bei Betrieb und im Rüstprozess von Spritzgusswerkzeugen, Teilvorhaben: Systemmodellierung und thermische Auslegung des Wärmespeichers

Heizungs-, Kälte- und Klimatechnik

Das Arbeitsgebiet Heizungs-, Kälte- und Klimatechnik umfaßt neben den meteorologischen, energietechnischen, energiewirtschaftlichen und umweltschutztechnischen Grundlagen die Behaglichkeitskriterien, Wärme- und Kälteerzeugung und Verteilung, Systeme der Luftführung, Luftbehandlung sowie die Raumströmung, Betriebsbedingungen bei verschiedenen Nutzungs- und Einsatzarten sowie Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieaufwandes durch Wirkungsgradverbesserung, Nutzung von Umgebungswärme und Wärmerückgewinnung aus Abluft und Abwasser. Schwerpunkte sind Wärmepumpen (zur Nutzung von Abwärme und freier Umgebungsenergie) und die Nutzung der Sonnenenergie (passiv und aktiv, zur Teil- und Vollheizung) etc.

COHP: Aufbau eines Niedertemperatur-Warmwassersystems mit 45 Grad Celsius Vorlauftemperatur aus industrieller Abwärme

Die Roche-Gruppe mit Hauptsitz in Basel, Schweiz, betreibt am Standort im oberbayrischen Penzberg auf einer Fläche von 590.000 Quadratmetern (83 Fußballfeldern) eines der größten Biotechnologie-Zentren Europas mit ca. 7.500 Mitarbeitenden. Hier werden für den Weltmarkt diagnostische Proteine, Reagenzien und Einsatzstoffe sowie therapeutische Proteine biotechnologisch hergestellt. Roche Penzberg hat im Rahmen dieses Projekts ein innovatives Konzept zur nachhaltigen Wärmeversorgung umgesetzt. Kern ist der Ausbau eines bestehenden Wärmerückgewinnungsnetzes zu einem flächendeckenden Niedertemperaturnetz mit 45/20°C (NT45-Netz). Als Wärmequelle dienen eine Vielzahl werksinterner Abwärmequellen, z.B. von Energieerzeugungsanlagen, Produktionsprozessen. Die Vorlauftemperatur von 45 Grad Celsius wird durch den Umbau elektrisch betriebener Kompressionskältemaschinen zu Niedertemperatur-Wärmepumpen sichergestellt. Roche Penzberg nutzt seit ca. 30 Jahren Abwärme von zentralen Energieerzeugungsanlagen mit ca. 30 Grad Celsius. Diese dient zur Vorwärmung der Zuluft in raumlufttechnischen Anlagen. Funktionsweise: Wärmequellen: Abwärme aus Verdichtungsprozessen (Druckluft, Kälte) und Kondensationskühlern von Dampfkesseln. Wasserkreislauf: Der Rücklauf des Niedertemperatur Mediums dient zur Kühlung der Anlagen und wird im Kalt - Becken vorgehalten. Kaltwasser wird aus dem Rücklaufbecken zu den Anlagen gepumpt, dort erwärmt und anschließend in ein Vorlaufbecken zur weiteren Nutzung vorgehalten. Verteilung: Das erwärmte Wasser wird durch Pumpen und Rohrleitungen zu Gebäuden transportiert, deren Lüftungsanlagen die Niedertemperatur zur Lufttemperierung nutzen. Problemstellung: Das bisherige WRG-System kann bis max. 32 Grad Celsius betrieben werden. Das nutzbare Potenzial ist aufgrund der geringen Vorlauftemperatur beschränkt. Die Erhöhung der Vorlauftemperatur von ca. 30 Grad Celsius auf 45 Grad Celsius mit nachhaltigen Wärmeerzeugern ist das Ziel. Mit der Nutzung des zur Verfügung stehenden Potenzials nachhaltiger Wärme aus unvermeidbarer Abwärme und Reduzierung bzw. Substitution von Erdgas erzeugtem Dampf werden: vorhandener Abwärmepotenziale genutzt und Grundlagen für CO 2 -neutrale Wärmeversorgung mit dem Medium 45-grädiges Wasser geschaffen. Durch die umgesetzten Projektmaßnahmen wird die Temperatur der Wärmerückgewinnung mit zwei modifizierten Kältemaschinen von 30°C/20°C auf 45°C/20°C Niedertemperatur angehoben. Die erhöhte Temperaturspreizung ermöglicht es, die doppelte Energiemenge über die Bestandsleitungen zu transportieren. Zwei Kältemaschinen erhöhen die Temperatur WRG von ca. 30 Grad Celsius auf 45 Grad Celsius. Die Leistung der beiden Wärmeauskopplungen beträgt jeweils 1,65 Megawatt (Primärbetrieb Kälteerzeugung). Bei Überschusswärme wird der Pufferbehälter (100 Kubikmeter) geladen. Das 45-grädige Wasser wird über Rohrleitungsnetz verteilt. Durch die Temperaturerhöhung von 30 Grad Celsius auf 45 Grad Celsius können Gebäude nachhaltig beheizt werden. Durch die Nutzung des 45-grädigen Wassers wird der Erdgasverbrauch reduziert. Neben der sofortigen Reduzierung des CO 2 -Ausstoßes und der wirtschaftlichen Abwärmenutzung schafft dieses Projekt mit dem 45-grädigen Wasser die Basis für eine werkweite CO 2 -neutrale Wärmeversorgung. Von Oktober 2024 bis Mai 2025 wurden 6.979 Megawattstunden Wärme rückgewonnen. Hierdurch wurden ca. 50.000 Kilowattstunden Strom und ca. 15.000 Kubikmeter Wasser durch Vermeidung des Betriebs der Kühltürme eingespart. Wenn man diese Werte auf ein Jahr hochrechnet, erhält man eine Einsparung von 2.280 Tonnen CO 2 pro Jahr. Die Nutzung von Abwärmepotenzialen aus der Kälteerzeugung stellt eine innovative und effiziente Methode dar, Energie nachhaltig zu verwenden und Wärmesenken mit Niedertemperaturwärme zu versorgen. Diese Technologie ist branchenübergreifend anwendbar und eignet sich für Unternehmen jeder Größe, in denen ein simultaner Bedarf an Kälte und Wärme besteht. Durch die effiziente Nutzung beider Energiesenken kann die Effizienz des Erzeugerequipments maximiert werden. Insbesondere durch die gleichzeitige Erzeugung von Kälte und Wärme (Combined Heating and Cooling) wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: Roche Diagnostics GmbH Bundesland: Bayern Laufzeit: 2022 - 2024 Status: Abgeschlossen

Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme, Teilvorhaben: Verbesserung des Wärmetransfers aus dem Erdreich

Im Projekt lnnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. Ein Herzstück der Neuentwicklung der WKG Energietechnik GmbH ist ein zertifizierter, erdeinbaufähiger, doppelwandiger, wärmegedämmter, skalierbarer und in der Handhabung unkomplizierter Latentwärmespeicher, der gegenüber handelsüblichen Fabrikaten 30 % mehr Leistungskapazität aufweist. Als zusätzliche Komponente wird hierzu auch ein neuartiger Erdwärmemanteltauscher konzipiert, der um die erdeinbaufähige Außenwand des Latentwärmespeichers angebracht wird. Als weitere Komponente zur Optimierung des Gesamtsystems wird von der WKG Energietechnik GmbH zur Leistungsoptimierung über verbesserte Wärmeleiteigenschaften des Bodens und zur Verhinderung starker Geländeveränderungen im Zuge einer möglichen Eisbildung bei zu hohem Wärmeentzug aus dem Boden ein kostengünstiges Be- und Entwässerungssystem entwickelt werden. Zudem übernimmt die WKG Energietechnik GmbH in enger Zusammenarbeit mit dem SIJ und der GeoCollect GmbH die Neuentwicklung eines zwangsdurchströmten Trennwärmetauschers zur Wärmerückgewinnung aus Oberflächen-, Ab- und Grundwasser bis zu einem Funktionsmuster. Eine weitere Neuentwicklung stellt der vertikale WKG-Rohrschlangenabsorber dar, der als Rollenware mäanderförmig im Erdreich ohne Schweißverbindungen verlegt werden kann. Dieses System wird von der WKG Energietechnik GmbH an einem noch festzulegenden Standort eingebaut und getestet.

Luftqualität und Energieeffizienz mit einfacher win-win Technik beispielhaft für den Musiksaal der Hochschule für Kirchenmusik Diözese Rottenburg

Energieoptimierung in der Produktion von Ferrolegierungen - Entwicklungen von Bandgießprozessen, Teilprojekt: Entwicklung und Ertüchtigung eines Bandgießverfahrens für die energieeffiziente Herstellung von Ferrochrom

Weiterentwicklung und Erprobung eines Hochtemperaturwärmespeichers mit innovativer Füllkörpertechnologie und Luft als Wärmeträger in der Keramikindustrie

Im Projekt LuftBlock soll die Hochtemperatur-Wärmespeicherlösung der Firma Kraftblock weiterentwickelt und bei hohen Temperaturen mit gasförmigem Wärmeträger bei der Firma Comet in industriellem Maßstab demonstriert werden. Damit wird einerseits die Rückgewinnung einer großen Menge gespeicherter Wärme für einen Batch-Prozess, und andererseits gleichzeitig die damit verbundene Möglichkeit der kosteneffizienten Teilelektrifizierung eines Gasheizprozesses in der Anwendung realisiert. Herausforderungen, die dabei im Projekt adressiert werden, sind: - Direkte Nutzung der Abluft aus industriellen Prozessen, die u.U. mit Stäuben oder Kondensaten beaufschlagt ist - Verständnis der plastischen Verformung der Speicherwände in Schüttgutspeichern durch zyklische thermische Belastung. Ableitung von Auslegungsregeln zur Vermeidung von Materialversagen bei gleichzeitigen Materialeinsparungen - Optimale Integration in den bestehenden Prozess im Bezug auf Auslegung/Dimensionierung der einzelnen Komponenten und Betriebsführung des Speichers Ziel des geplanten Vorhabens ist es daher, Hindernisse zu überwinden, die bisher eine breite kommerzielle Einführung von Schüttgutspeichern verhindert haben oder kostentreibende Konstruktionslösungen und Überdimensionierungen erforderlich machten.

Ressourcenschonender SB-Waschpark

Die Firma FAWA Fahrzeugwaschanlagen GmbH ist seit über 30 Jahren in der Fahrzeugreinigungsbranche tätig. Aktuell betreibt das Unternehmen zwei maschinelle Fahrzeugwaschanlagen im Stadtgebiet der Universitätsstadt Gießen. Beim Betrieb von Autowaschanlagen werden dem Waschwasser verschiedene Stoffe zugefügt, beispielsweise Tenside, Säuren oder Laugen zur Erhöhung der Reinigungsleistung. Außerdem gelangen bedingt durch den Reinigungsprozess selbst organische und anorganische Substanzen in den Wasserkreislauf. In Deutschland wird die Behandlung von Abwässern aus Autowaschanlagen im Rahmen der Abwasserverordnung geregelt. Zudem wird darin zwar auch festgelegt, dass Waschwasser weitestgehend im Kreislauf zu führen ist, allerdings greift diese Regelung nicht für SB-Waschplätze, da es sich hierbei nicht um eine maschinelle, sondern um eine manuelle Fahrzeugreinigung handelt. Standard-SB-Waschplätze haben allgemein folgenden Aufbau: Die Bodenabläufe der SB-Waschplätze enthalten selbst separate Schlamm- und Sandfänge, oder werden über Rohrleitungen in einen zentralen Schlammfang geführt. Danach ist ein Leichtflüssigkeitsabscheider installiert. Das verbrauchte Waschwasser wird dann in die Kanalisation eingeleitet, da die Qualität des Abwassers für eine Kreislaufführung nicht ausreicht. Im Rahmen dieses UIP-Projekts ist ein Kfz-Waschpark mit SB-Waschplätzen geplant, der mit Regenwassernutzung und einer membranbasierten Wasseraufbereitung ausgestattet ist und so fast komplett ohne Frischwasser auskommt. Darüber hinaus wird ein CO 2 -neutraler Betrieb mit Energieversorgung durch PV-Anlage und Energiespeicher sowie eine innovative Wärmerückgewinnung aus dem Betrieb von speziellen SB-Staubsaugern angestrebt. Durch die Realisierung des Vorhabens werden regenerative Energien effizient genutzt, Regenwasser verwendet und der Einsatz von Chemikalien minimiert. Durch Kreisläufe wird Grauwasser wieder zu Nutzwasser. Anfallende Wärme wird in den energetischen Kreislauf eingebunden und minimiert damit den energetischen Aufwand. Die Nutzung von Regenwasser reduziert im Projekt die projizierte notwendige Menge von Frischwasser auf null, wenn Niederschläge, wie in den vergangenen Jahren fallen. Wenn kein Regenwasser zur Verfügung steht, kann die nötige Qualität auch mittels Umkehrosmose erzeugt werden. Das Wasser, welches normalerweise aufgrund seiner hohen Salzfracht ins Stadtnetz eingeleitet werden würde, kann hier einfach zurück in den Entnahmebehälter geleitet werden. Dort vermischt es sich im Betrieb wieder mit dem Osmosewasser und kann so ohne Weiteres erneut aufbereitet werden. Der Bedarf an Osmosewasser beträgt etwa 20 Prozent des Gesamtbedarfs. Die Bereitstellung des Wassers durch die Aufbereitungsanlage folgt einfachen Regeln, welche in der Steuerung über die Zeit in Abhängigkeit vom Nutzungsverhalten, Wetterdaten und damit u.a. dem PV-Strom Aufkommen optimiert werden. Im weiteren Betrieb optimiert sich die Anlage bezüglich genauerer Vorhersagen, was die täglichen Bedarfsmengen betrifft. Gegenüber einer herkömmlichen Anlage werden voraussichtlich mindestens 1.050 Kubikmeter, gegenüber einer effizienten Anlage immer noch ca. 350 Kubikmeter Frischwasser eingespart. Regenwasser hat eine geringere Härte, dadurch und durch eine Erhöhung der Prozesswassertemperatur um ca. 5 Grad Celsius kann eine Reduzierung von bis zu 35 Prozent der schaumbildenden Chemie erreicht werden. Es können ca. 440 Liter Chemikalien eingespart werden. Trotz der 100-prozentigen Einsparung von Frischwasser kann die innovative Anlage mit dem gleichen Energiebedarf wie eine herkömmliche Anlage betrieben werden. Der Gesamtenergiebedarf reduziert sich bei der Projektanlage um ca. 6.800 Kilowattstunden auf 11.503 Kilowattstunden pro Jahr, was einer Reduktion von etwa 40 Prozent gegenüber einer effizienten Anlage entspricht. Besonders an der Anlage ist vor allem die sehr gute Übertragbarkeit der einzelnen Technologien in der Branche. Die Komponenten können fast alle, teilweise in abgewandelter Form, einfach in bereits bestehende SB-Waschanlagen, Portalanlagen und Waschstraßen integriert und nachgerüstet werden. Branche: Grundstücks- und Wohnungswesen und Sonstige Dienstleistungen Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: FAWA Fahrzeugwaschanlagen GmbH Bundesland: Hessen Laufzeit: seit 2023 Status: Laufend

wesentliche Änderung des bestehenden Schlachthofes nach § 16 BImSchG

Am 22.09.2021 wurde die wesentliche Änderung der Anlage zum Schlachten von Schweinen mit einer Leistung von 50 t Lebendgewicht oder mehr je Tag beantragt. Das Vorhaben umfasst den Austausch der Anlagentechnik sowie Anpassung diverser Anlagenteile an den Stand der Technik. Es ist die Modernisierung der Anlagentechnik, die Steigerung der Energieeffizienz sowie die Reduzierung der Abfälle und des Abwassers angestrebt. Zur Erhöhung der Lagerkapazitäten ist die Aufstellung von zwei neuen Lagertanks für Eisen(III)-Chlorid und für CO2 mit 25 m³ und 30 t beantragt. Die Lüftung in den Bereichen Schlachtung, Konfiskat und Abwasserbehandlung soll durch neue raumlufttechnische Anlagen erneuert sowie eine UV/Ozon-Abluftreinigungsanlagen installiert werden. Die vorhandene Druckluftzentrale wird verlegt. Zudem werden Änderungen in den Bereichen Abwasserbehandlung, Blutbehandlung und –lagerung, Schlachttechnik Reinbereich, Wasseraufbereitung und Wärmerückgewinnung beantragt.

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