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Kleintechnische Vergärungsversuchsanlage (KTVA)

Das Institut für Abfall- und Kreislaufwirtschaft verfügt seit dem Jahr 2010 über eine 'Kleintechnische Vergärungsversuchsanlage' (KTVA) zur Durchführung langfristiger, anaerober Vergärungsversuche im kontinuierlichen Vergärungsverfahren. Hauptbestandteil ist ein Edelstahlreaktor (Vol. = 1.100 l), welcher beheizbar, durchmischbar und kontinuierlich beschickbar ist. Zusätzlich verfügt die KTVA über einen Vorlage- bzw. Hydrolysebehälter und einen Nachgärbehälter. Derzeit befindet sich die KTVA im Probebetrieb und wird zeitnah für orientierende Versuche genutzt. Mit Hilfe kontinuierlicher Messungen der Zusammensetzung des produzierten Biogases können die Vergärungsprozesse überwacht und optimiert werden.

Solares Bauen: GreenEnergyFirst: Energieeffizienzassistent für die dezentrale Energieerzeugung in Wohngebäuden, Teilprojekt: Definition von Gebäudeanforderungen zur Nutzung von Energieeffizienzassistenten sowie Entwicklung von Abrechnungsstrukturen zur einfachen Darstellung des Energiemanagements

Bis zum Jahr 2050 soll der Wärmebedarf in Gebäuden nahezu klimaneutral gestaltet sein. Dieses Ziel soll durch die Entwicklung eines Energieeffizienzassistenten in dem Projekt 'GreenEnergyFirst' unterstützt werden. Bisher besteht ein wesentliches Hindernis für den Einsatz derartiger Assistenten in Gebäuden in der Vielfalt und Dimensionierung der verschiedenen Anlagenkombinationen und Wohngebäuden. Die medl GmbH soll dieses Hindernis durch die Definition von Gebäudeanforderungen beseitigen, welche die Voraussetzungen der Nutzung des Energieeffizienzassistenten berücksichtigen. Die medl ist als Generalunternehmen für den Bau und Betrieb der notwendigen Anlagentechnik bis hin zur Gebäudetechnik verantwortlich. Weiterhin wird medl Abrechnungsstrukturen entwickeln, die aus Sicht von Energieversorgungsunternehmen und Wohnungsbaugesellschaften das Energiemanagement auf Quartiersebene möglichst einfach darstellen und die Energieverbräuche mit möglichst geringem Aufwand mieterscharf visualisieren können. Für die durch medl durchgeführte Betriebsführung der Heizzentrale kommen für eine optimierte Fahrweise während der Projektphase die von der UNI DUE und dem EBZ entwickelte Strategien zum Einsatz.

Transferprojekt zur Verbreitung von Forschungsergebnissen der ETA-Fabrik

Im Projekt 'ETA-Transfer' sollen Erkenntnisse aus dem Vorgängerprojekt 'ETA-Fabrik' bei ausgewählten Unternehmen als Leuchtturmprojekte in der Praxis angewendet werden. Hierbei werden Prozesse der industriellen (Stückgut-)-Produktion zusammen mit dem Gesamtsystem (d.h. des Zusammenwirkens von Maschinenpark, Versorgungstechnik und Gebäudehülle) betrachtet und daraus sinnvolle technische Energieeffizienzmaßnahmen abgeleitet. Die TU Darmstadt wird hierzu in ausgewählten Unternehmen jeweils zuerst Potenzialanalysen durchführen, an die sich dann ebenso begleitete Umsetzungsphasen mit Investitionen in die vorgeschlagenen energieeffizienten Maschinen/Technologien anschließen.

Solares Bauen: GreenEnergyFirst: Energieeffizienzassistent für die dezentrale Energieerzeugung in Wohngebäuden, Teilprojekt: Erfassung des Nutzerverhaltens von Wohneinheiten durch Smart Home Systeme zur Entwicklung und Erprobung von Betriebsführungsstrategien mit dem dezentralen Energiesystem

Bis zum Jahr 2050 soll der Wärmebedarf in Gebäuden nahezu klimaneutral gestaltet sein. Dieses Ziel soll durch die Entwicklung eines Energieeffizienzassistenten in dem Projekt. GreenEnergyFirst' unterstützt werden. Bisher besteht ein wesentliches Hindernis für den Einsatz derartiger Assistenten in Gebäuden in der Vielfalt und Dimensionierung der verschiedenen Anlagenkombinationen, Wohnimmobilien und der dadurch bedingten aufwendigen Modellierung. Viessmann unterstützt das Projekt durch die Planung der Geräteausstattung sowie bei der Anpassung der Schnittstellen und der Datenerfassung. Viessmann liefert die Daten für die Analyse der Effizienzpotenziale der Gebäude- und Anlagentechnik und steuert eigenes Fachwissen bei. Hierzu wird der Istzustand der Anlage hinsichtlich Energiemanagement-Optionen unter Verwendung von Data-Mining und Expertenwissen genutzt. Weiterhin müssen die Schnittstellen der Smart Home Systeme erweitert und angepasst werden, um die geplanten Feedback Mechanismen zu ermöglichen. Für die konkrete Anlage müssen weiterhin Schnittstellen an den Geräten zum Energiemanagement angesprochen werden.

Solares Bauen: GreenEnergyFirst: Energieeffizienzassistent für die dezentrale Energieerzeugung in Wohngebäuden, Teilprojekt: Entwicklung von Data-Mining Verfahren zur Analyse von Gebäudedaten sowie Identifikation von Modulen und Schnittstellen zur Betriebsführung für Wohnimmobilien

Bis zum Jahr 2050 soll der Wärmebedarf in Gebäuden nahezu klimaneutral gestaltet sein. Dieses Ziel soll durch die Entwicklung eines Energieeffizienzassistenten in dem Projekt 'GreenEnergyFirst' unterstützt werden. Bisher besteht ein wesentliches Hindernis für den Einsatz derartiger Assistenten in Gebäuden in der Vielfalt und Dimensionierung der verschiedenen Anlagenkombinationen, Wohnimmobilien und der dadurch bedingten aufwendigen Modellierung. Dieses Hindernis soll von der EBZ Business School (EBZ-BS) durch die Entwicklung von Data Mining Verfahren zur Analyse der Gebäudedaten auf der Basis der Betriebsdaten, der Implementierung von Feedback Mechanismen in den EEA sowie der Entwicklung von Data Mining Verfahren zur Identifikation von Zusammenhängen beseitigt werden. Neben der Projektkoordination übernimmt die EBZ Business School (EBZ BS) die Analyse des Nutzerverhaltens des lokalen Energieverbrauchs sowie die Identifikation des Potenzials durch sektorkopplungsbasierte Optimierung. Hierfür wird eine Datenplattform aufgesetzt, welche die Daten wie Verbrauch, Wetter, Anlagendaten, Energiespeicher aber auch die Daten aus dem Demand Side Management analysiert und Handlungsempfehlungen generiert. Hierzu zählt die Entwicklung eines Verfahrens für das Nutzerfeedback sowie Eingriffsmöglichkeiten des Nutzers zur Lastverschiebung des Energieverbrauchs. Vorzugsweise sollen aufgrund der Datenmengen Data Mining Verfahren Anwendung finden und bei der Erstellung von Feedbackfunktionen helfen. Für die Einbindung der Mieter und eine damit einhergehende Feedbackfunktion wird eine Social-Media Plattform errichtet. Zusätzlich ist die EBZ BS an der Analyse des Gebäudes und der eingesetzten Anlagen, sowie am Last- und Einspeisemanagement beteiligt, welches Betriebs- und Anlagenzeiten berechnet. In einem letzten Arbeitsschritt beteiligt sich die EBZ BS sowohl an Vorschlägen für Hybridinfrastrukturen zukünftiger Wohngebäude sowie an der Übertragung des Konzepts auf Bestandsgebäude.

CLEAN, Energiegewinnung durch die anaerobe Behandlung organischer Reststoffe an Bord von Kreuzfahrtschiffen - Vorhaben: Untersuchung an einer Biogasanlage an Bord eines Kreuzfahrtschiffes

Carnival-Maritime (CMG) wirkt im Forschungsprojekt CLEAN bei der Entwicklung und Optimierung des Anaerob-Reaktors mit und setzt die Rahmenbedingungen und Zielsetzung für die Technologieanwendung. Der Fokus liegt dabei auf dem maritimen Umweltschutz. CMG verfügt über langjährige Erfahrungen im Betrieb von Passagierschiffen und den daraus resultierenden Anforderungen an maritime Technologien. Das Verfahren muss so spezifiziert werden, dass es an die Platzverhältnisse, Betriebsmöglichkeiten, Umgebungsbedingungen und die vorhandenen Stoffströme angepasst ist. Ein besonderer Schwerpunkt muss dabei auf der Umsetzung des Designs entsprechend der geltenden Vorschriften erfolgen. Die Nutzung von brennbaren Gasen an Bord von Passagierschiffen erfordert die Einhaltung hoher Sicherheitsstandards, die zum Erreichen einer Anlagenzertifizierung nachzuweisen sind. Das entwickelte Verfahren soll dann in einem Demonstrator noch zu definierender Größe an Bord eingesetzt werden. Die Größe soll so gewählt werden, dass das Verfahren realistisch abgebildet wird, aber eine Nachrüstung an Bord eines im Betrieb befindlichen Schiffes problemlos möglich ist. CMG wird den Einbau des Demonstrators organisieren, wobei die durchzuführenden Arbeiten für ein Fundament und die Anschlüsse an die Schiffssysteme von CMG Bordpersonal oder Unterauftragnehmern durchgeführt werden. Der Anlagenbetrieb wird durch CMG Bordpersonal betreut. Die Parameter und Betriebszustände sollen dabei so variiert werden, dass das Verfahren wissenschaftlich analysiert werden kann. Ein optimiertes und marinisiertes Verfahren zur anaeroben Nutzung organischer Reststoffe bietet dann Möglichkeiten, die Energieflüsse an Bord aller Schiffe in der CMG-Flotte zu verbessern.

Teilvorhaben 3: Wissenschaftliche Begleitung des Vorhabens und ökologische Bewertung des Verfahrens^Teilvorhaben 2: Konstruktion und Bau der großtechnischen Beta-Linie nach TRL 8^r+Impuls: STRATEGO: Bau und Betrieb einer HMVA-Aufbereitungsanlage zur Maximierung der Rückgewinnung von strategischen Metallen unter Optimierung der Verwertbarkeit der dabei erzeugten Mineralikfraktionen, Teilvorhaben 1: Projektierung und Entwicklung der großtechnischen Beta-Linie nach TRL 8

CHEOPS - Nasschemische Prozesse in hochfunktionalen Prozessanlagen, Teilvorhaben: Entwicklung einer autarken Dosiereinheit auf Basis eines Ultraschall-Volumendurchflussmessgerätes

Im Zuge des Verbundprojektes CHEOPS entstand die Forderung nach multifunktionaler Messtechnik. Das heißt, nach einem präzise messendem Durchflussmessgerät auf Ultraschallbasis, das die Funktionalität einer autarken Dosiereinheit bereitstellt; inklusive der pneumatischen Ansteuerung für die Ventile. Wünschenswert ist ein System, das den gesamten Nennweitenbereich, der in einer hochfunktionalen Produktionsanlage für nasschemische Prozesse, abdeckt. Damit sind kleine Nennweiten, die Durchflüsse wie sie beim Nachspiken der Prozessbecken auftauchen, als auch große Nennweiten wie sie in den Zirkulationsleitungen erforderlich sind, gemeint. Hinzu kommen weitere Forderungen wie Temperaturerfassung und Konzentrationsmessung der in den Prozessen verwendeten Medien. Moderne Kommunikationsanbindung für die bidirektionale Übertragung von Prozess- und Zustandsdaten ist notwendig. Das Konzept Industrie 4.0 mit intelligenten Selbstdiagnosefunktionen ist konsequent zu verfolgen. Das Gerät muss hinsichtlich des Preis- Leistungsverhältnisses preiswert sein, um seinen Beitrag zu einer sparsamen und wettbewerbsfähigen Produktionsanlage zu leisten.

Instationäre energetische Bewertung von Wärmepumpen- und Mikro-KWK Systemen, Teilprojekt RWTH: Testszenarien und Versuchsstand Wärmepumpensysteme

Zur energetischen Versorgung von Gebäuden werden zunehmend Wärmepumpensysteme und Systeme auf Basis der KWK-Technologie eingesetzt. Feldtests zeigen jedoch, dass die durch Rechenverfahren prognostizierten Nutzungsgrade nicht erreicht werden. Ziel des Verbundvorhabens (mit TU Dresden, IGE Stuttgart) ist es daher, realitätsnahe Testszenarien zu entwickeln, mit denen die genannten Technologien realistisch eingeschätzt werden können. Das Forschungsvorhaben zielt dabei besonders auf das im 6. EFP-Programm formulierte Ziel der 'Effizienzsteigerung' innerhalb der energetischen Versorgung von Gebäuden ab. Die Arbeiten sollen als Grundlage für die Entwicklung einer späteren normativen Anwendung gesehen werden. Die Arbeitsplanung (AP) sieht vor, in AP 1 und 2 an der TU Dresden sowie an der RWTH Aachen zwei funktional identische Versuchsstände zur Nutzungsgradbestimmung von Wärmepumpen und KWK-Systemen aufzubauen. Die Versuchsstände werden dabei so konstruiert, dass sie mit einem numerischen Simulationsprogramm gekoppelt werden können. In einem zweiten Schritt (AP2) erfolgt die Inbetriebnahme, die gleichfalls eine Ringmessung zwischen den beiden Institutionen beinhaltet, um sicherzustellen, dass die Einrichtungen unabhängig von der Versuchseinrichtung vergleichbare Ergebnisse erzielen. Im dritten Schritt (AP3) werden Testszenarien und Gebäudemodelle / Nutzerprofile entwickelt, wobei die Gebäudegröße, das Nutzerverhalten sowie die wärmetechnische Ausstattung der Liegenschaften mit betrachtet werden und mit dem Prüfverfahren des IGE Stuttgart abgestimmt. AP4 umfasst die messtechnische Analyse, AP5 die Entwicklung eines energetischen Berechnungsverfahrens zur Bewertung von Wärmepumpen und Mikro-KWK Systemen. Am Beispiel ausgewählter Geräte sollen das Konzept der umgesetzten Emulation und die Vorteile der Vorgehensweise bei der Nutzungsgradbestimmung aufgezeigt werden. Der Schwerpunkt der Arbeiten der RWTH Aachen liegt in der Untersuchung und Bewertung von Wärmepumpensystemen.

EnOB: Fmopt - Verfahren zur Ressourcenminimierung im technischen Gebäudebetrieb, Teilvorhaben: Facility Management

Für sektorübergreifende Effizienzmaßnahmen zur Reduktion des Energieverbrauchs im Gebäudebereich sind präzise Vorhersagemodelle zur Berechnung des zukünftigen Verbrauchs als Kurzfrist-/Langfristprognose notwendig. Durch die Visualisierung zukünftiger Verbräuche und What-if-Analysen werden TGA-Betreiber bei der Eigenverantwortlichkeit für Energieeffizienz unterstützt. In dem Verbundvorhaben wird mit der Erforschung und Entwicklung von Grey-Box-Modellen für die Modellierung des Verhaltens von Gebäude und Energiesystem ein erfolgversprechender Ansatz favorisiert, die Lücke zwischen modellbasierter Vorhersage und tatsächlichem Verbrauch zu schließen. Erstmalig wird dabei auch der Einfluss der Alterung von technischen Anlagen und dessen Einfluss auf die Energieeffizienz berücksichtigt. Es entsteht eine Softwareumgebung als Mehrwertdienst für bestehende Gebäudeleittechnik. Mit der Einbettung in BIM-Prozesse folgt das Vorhaben dem Trend zur Digitalisierung von Prozessen im Baugewerbe. Dabei lassen sich vorhandene BIM-Daten vorteilhaft in die Parametrisierung der Grey-Box-Modelle einbeziehen. Aufgaben decon: AP1 - Anforderungen TGM- (Technisches Gebäudemanagement) Prozesse/Datenerfassung/GA- (Gebäudeautomation) System; AP2 - Datenanalyse/Zustandsdaten TGA- (Technische Gebäudeausrüstung) Verschleiß; AP3 - Energiebilanzmodelle für die TGA, Alterungsmodelle für TGA-Komponenten; AP 4 - BIM- (Building Information Modeling) Prozesse für Domäne TGM; AP 5 - Prognose/Optimierung Betriebsszenarien, Parameteridentifikation: Wilsdruffer Kubus/SPK-Gebäude, Modellvalidation; AP 6 - Integration in Gebäudemanagementsystem 'Qanteon/DDC4000, decon.fm'; AP 7 - Instrumentierung, Anschluss an GLT (Gebäudeleittechnik), Gebäudebetrieb, Konfiguration des FMopt-Mehrwertdienstes (alle Demonstratoren); AP 8 - wiss.-techn. Ergebnisbewertung. Die Bearbeitungsschwerpunkte von decon liegen in AP7 und AP3.

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