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Solarthermische Raumluftentfeuchtung in Wasserwerken und anderen Anwendungen, Teilvorhaben: Messung und Modellierung

Beim Forschungsvorhaben Solarthermische Raumluftentfeuchtung in Wasserwerken und anderen Anwendungen (dx-Wasser) handelt es sich um ein Verbundvorhaben der Universität Kassel, Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik als Koordinatorin in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Munters GmbH und Enertracting GmbH. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Strombedarf von Luftentfeuchtungsanlagen mit Sorptionsrotoren durch die Einbindung von thermischen Solaranlagen zur Beheizung der Regenerationsluft deutlich zu reduzieren. Im Forschungsvorhabens erfolgt eine Bestandsaufnahme des Istzustandes von Wasserwerken in Deutschland. Im Zuge dessen sollen Energieeffizienzmaßnahmen bzgl. Betrieb und Regelung von Luftentfeuchtungsanlagen entwickelt und anschließend bewertet werden. Im Rahmen von Langzeitmessungen werden mehrere Gebäude von Wasserversorgern messtechnisch untersucht. Die Einbindung solarthermischer Wärme zur Regeneration von Sorptionsrotoren wird umfassend im Labor des Fachgebiets analysiert. Hierzu werden Sorptionsrotoren der Munters GmbH in eine teils bestehende Messumgebung integriert. Im Vorhaben sollen zwei Testanlagen an unterschiedlichen Standorten (Hochbehälter und eine Gasdruckregelanlage) geplant, errichtet und vermessen werden. Um das System abbilden zu können, wird zuerst ein Modell eines Sorptionsrotors in der Simulationsumgebung Dymola aufgebaut und mit den Messdaten validiert. Anschließend wird ein Systemmodel in TRNSYS bestehend aus Sorptionsrotor, Wärmeübertrager, Nachheizregister und thermischer Solaranlage erstellt. Dieses wird ebenfalls mit den Messergebnissen validiert. Durch das Modell soll die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Anwendungen gewährleistet sein. Zusätzlich dient das Modell zur Entwicklung eines Vor-Auslegungstools für die Dimensionierung von solarthermisch beheizten Sorptionsrotoren. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden in einem Leitfaden zusammengefasst und der interessierten Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Technologien für innovative schaltbare Folien als Nachrüstlösung für energiesparende Fenster und Glasfassaden

Gegenstand des Verbundvorhabens FLEX-G 4.0 ist die Erarbeitung einer kostengünstigen Nachrüstlösung innovativer schaltbarer Folien, die möglichst einfach auf bereits installierte Fenster laminiert werden können und zur Senkung des Gesamtenergiedurchlassgrades (g-Wert) der Fenster und damit des Energiebedarfs des Gebäudes beitragen. Das Hauptziel des Projektes ist die Erforschung geeigneter Systemdesigns und Fertigungstechnologien für großflächige elektrochrome Folien als Halbzeug zur Verarbeitung auf der Baustelle sowie die Erforschung von robusten Verfahren für eine 'einfache' Vor-Ort Applikation dieser Folien auf Fenster und Fassaden in Bestandsgebäuden. Als integraler Bestandteil des Systemdesigns sollen Lösungen für die netzunabhängige Energieversorgung und geeignete Schaltparameter und Sensortechnologien für die kabellose, automatisierte Steuerung des Schaltzustands der Folien erforscht werden. Ein weiteres Ziel beinhaltet die Demonstration und experimentelle Quantifizierung des Energie-Einsparpotentials an zwei operativen Gebäuden im öffentlichen Sektor. Das Teilvorhaben der Fraunhofer Institute erforscht robuste Rolle-zu-Rolle Verfahren zur Herstellung der Elektroden, Elektrolyten und elektrochromen Schichten sowie der Schutzschichten. Weiterhin werden Methoden zur Charakterisierung der Qualität, Defekte und Materialalterung erarbeitet.

Energieforschungsplan EVUPLAN, Ermittlung geothermischer Wärme- und Kälteversorgungspotenziale (Greta)

a) Zielstellung, fachliche Begründung: Geothermie kann einen wichtigen Beitrag bei der Dekarbonisierung der deutschen Energieversorgung leisten. Die Optionen zur Wärmespeicherung im Untergrund und die hohe Effizienz der geothermischen Wärmeversorgung in der direkten Nutzung und bei der Aufwertung durch Wärmepumpen machen sie zu einer tragenden Säulen der Wärmewende. Darüber hinaus kann über die geothermische Nutzung des Untergrund der absehbar steigende Energiebedarf für Kühlungsanwendungen bedient werden. Diese Beiträge gilt es, aufbauend auf bisherigen Untersuchungen, verlässlicher zu quantifizieren und gerade die Ressourceneffizienz, die Sektorenkopplungseigenschaften sowie die Wirtschaftlichkeit in vergleichenden Zusammenhang mit anderen Wärmequellen zu stellen. Zur Bewertung der Ressourcenverfügbarkeit ist das erschließbare Potenzial der geothermischen Wärme- und Kältebereitstellung und -speicherung genauer zu bestimmen. b) Output: Im Vorhaben werden oberflächennahe und tiefe Geothermie wegen der Überschneidung der Nutzbarkeitsbereiche bei der Wärmespeicherung, bei Aufwertungsoptionen und dem Vorliegen von Potenzialen für eine leitungsgebundene Wärmenachfrage gemeinsam adressiert. Um eine belastbare Datenbasis zu erhalten, werden eine Vielzahl von Daten zu den Eigenschaften der untertägigen Ressourcen zusammengestellt und ergänzt. Mit dem erzielten Ergebnis wird eine Bewertung des wirtschaftlichen Potentials der Geothermie auf dem Gebiet der Bundesrepublik Deutschland möglich sein.

De-Methanisierung von Flüssigmist, Teilvorhaben 1: Verfahrensoptimierung und Gesamtevaluierung

In DEMETHA soll eine Pilotanlage zur zweistufigen, hocheffizienten Vergärung von Wirtschatsdüngern für die energetische Nutzung und THG-Minderung in der Landwirtschaft aufgebaut und optimiert werden. Zusätzlich soll eine vorbildhafte MSR-Technik und ein Datenmanagement nach FAIR-Regeln entwickelt werden. Die zu entwickelnde Güllekleinanlage stellt mit ihrer hochgradig standardisierten und automatisierten Technik ein innovatives und kostengünstiges Verfahren zur Vergärung von Wirtschaftsdüngern tierischer Herkunft dar. Es eignet sich insbesondere für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 150 Großvieheinheiten (GV). Das Konzept hinter dieser Güllekleinanlage ist die Hohenheimer zweistufige Güllevergärung, die einen Rührkessel- und einen nachgeschalteten Festbettreaktor nutzt, wobei nicht abgebaute Faserstoffe in der ersten Prozessstufe zurückgehalten werden. Die Standardisierung der Anlage gewährleistet eine hohe Übertragbarkeit auf eine Vielzahl verschiedener landwirtschaftlicher Betriebe, auch über die Grenzen Deutschlands hinaus. Der nachgeschaltete Festbettreaktor zeichnet sich durch eine hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität aus, wodurch die kontinuierliche Biogasproduktion dem momentanen Bedarf an Strom und Wärme angepasst werden kann. Durch den Einsatz einer innovativen Sensorik in Zusammenarbeit mit einer intelligenten MSR-Technik sollen der Energiebedarf der Anlage, der Methanertrag und die THG-Minderung optimiert werden. Bei dem hier vorgestellten Forschungsvorhaben handelt es sich um ein Verbundvorhaben, bei dem eine intensive Zusammenarbeit der beteiligten Partner erfolgt.

Souveräne und nachhaltige Lieferketten für zentrale Energiewendetechnologien - Tools und Analysen für On-/Friendshoring, Materialsubstitution, Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: SOUVERÄN-Energiesystem

De-Methanisierung von Flüssigmist

In DEMETHA soll eine Pilotanlage zur zweistufigen, hocheffizienten Vergärung von Wirtschatsdüngern für die energetische Nutzung und THG-Minderung in der Landwirtschaft aufgebaut und optimiert werden. Zusätzlich soll eine vorbildhafte MSR-Technik und ein Datenmanagement nach FAIR-Regeln entwickelt werden. Die zu entwickelnde Güllekleinanlage stellt mit ihrer hochgradig standardisierten und automatisierten Technik ein innovatives und kostengünstiges Verfahren zur Vergärung von Wirtschaftsdüngern tierischer Herkunft dar. Es eignet sich insbesondere für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 150 Großvieheinheiten (GV). Das Konzept hinter dieser Güllekleinanlage ist die Hohenheimer zweistufige Güllevergärung, die einen Rührkessel- und einen nachgeschalteten Festbettreaktor nutzt, wobei nicht abgebaute Faserstoffe in der ersten Prozessstufe zurückgehalten werden. Die Standardisierung der Anlage gewährleistet eine hohe Übertragbarkeit auf eine Vielzahl verschiedener landwirtschaftlicher Betriebe, auch über die Grenzen Deutschlands hinaus. Der nachgeschaltete Festbettreaktor zeichnet sich durch eine hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität aus, wodurch die kontinuierliche Biogasproduktion dem momentanen Bedarf an Strom und Wärme angepasst werden kann. Durch den Einsatz einer innovativen Sensorik in Zusammenarbeit mit einer intelligenten MSR-Technik sollen der Energiebedarf der Anlage, der Methanertrag und die THG-Minderung optimiert werden. Bei dem hier vorgestellten Forschungsvorhaben handelt es sich um ein Verbundvorhaben, bei dem eine intensive Zusammenarbeit der beteiligten Partner erfolgt.

EnOB: Technische Standards und KI-basierte Tools zum Planen und Betreiben von raumlufttechnischen Anlagen von Laboren mit erneuerbaren Energien und Abwärme

Das Projekt zielt darauf ab, technische Standards und KI-basierte Tools für den Einsatz in raumlufttechnischen Anlagen (RLT) von Laboren mit erneuerbaren Energien und Abwärme zu entwickeln. Dabei steht die Reduktion des Energiebedarfs sowie die Einbindung erneuerbarer Energien im Mittelpunkt. Die Ergebnisse sollen nicht nur auf Laborgebäude beschränkt bleiben, sondern auch auf andere Gebäudetypen übertragbar sein.

ELCH

Reallabor zur Herstellung von FT-Treibstoffen und SNG aus Biomasse und biogenen Reststoffen für die Land- und Forstwirtschaft (FT/SNG-Reallabor)

Bedeutung des Projekts für die Praxis: Der fortschreitende Klimawandel macht es unabdingbar, möglichst rasch konkrete und wirk-same Maßnahmen einzuleiten, um weitergehende Folgen für Mensch und Natur zu verhin-dern. Dabei sind alle Branchen gefordert, entsprechende Konzepte zu erarbeiten und auch rasch umzusetzen. Für die Land- und Forstwirtschaft heißt das kompakt zusammengefasst 'Raus aus dem Öl'. Der Energieverbrauch der Landwirtschaft ist mit 22 PJ vergleichsweise gering und entspricht auch nur etwa 10 % der derzeit bereits eingesetzten Bioenergie. Umso mehr stellt sich die Frage, warum sich nicht die Land- und Forstwirtschaft selbst die nötigen Treibstoffe und synthetisches Erdgas aus Holz bzw. aus biogenen Reststoffen und Abfällen produziert? Wesentliche Kernkomponenten der dafür erforderlichen Technologien wurden in Österreich entwickelt und sind nun - auch weitgehend industriell erprobt - großtechnisch verfügbar. Die erforderlichen Ressourcen in Bezug auf Holz und biogene Rest- und Abfallstoffe sollten vorhanden sein, wenn man davon ausgeht, dass die Wärme- und Stromerzeugung aus Biomasse künftig keine großen Wachstumsmärkte darstellen. Einerseits, da der Wärmebedarf in künftigen Gebäuden abnehmen und andererseits Strom aus anderen erneuerbaren Quellen kostengünstiger herstellbar sein wird. Für die Umstellung der kompletten Landwirtschaft auf Bioenergie wären etwa 1-2 Millionen Tonnen Biomasse bzw. biogenen Reststoffe und Abfälle erforderlich. Der dadurch von der Land- und Forstwirtschaft erzielbare Beitrag zur Reduktion des CO2-Ausstosses wäre beispielgebend für andere Branchen und auch die damit verbundene Reduktion des CO2 Footprints der Produkte könnte mittelfristig auch Wettbewerbsvorteile ergeben. Die Land- und Forstwirtschaft könnte damit ein erster Wirtschaftszweig mit voll-ständiger Energieversorgung aus erneuerbarer Energie sein. Mit einer derartigen Umstellung wird weiters die Abhängigkeit von zugekauften Treibstoffen (fossil als auch erneuerbar) minimiert und damit die Krisensicherheit erhöht. Aktuelle Ausgaben für den Diesel in der Land- und Forstwirtschaft liegen bei ca. 300 Millionen Euro bei Gesamtausgaben für die Energie in diesem Sektor von 500 Millionen Euro. Würde die Produktion der Treibstoffe und des Erdgases unter Einhaltung bestimmter Mindestgrößen für die Produktionsanlagen regional verteilt in Österreich erfolgen, würde zusätzlich eine maxi-male Wertschöpfung in den Regionen erzielt werden.

Saale Energie GmbH - wesentlichen Änderung der Kraftwerksblöcke zur Kraft-Wärme-Kopplung Strom und Prozessdampf in zwei konventionellen Dampfkraftwerksblöcken durch eine Gas- und Dampfturbinen-Anlage (GuD) inklusive einer Ersatzstromanlage und einer Industriegasturbinenanlage (IGT) am Standort Schkopau

Das Kraftwerk (KW) Schkopau befindet sich im Süden des Bundeslandes Sachsen-Anhalt, zwischen den Städten Halle und Merseburg, in der Gemeinde Schkopau im Saalekreis, Gemarkung Korbetha. Es liegt direkt neben einem Chemiepark mit Industriebetrieben (z. B. der DOW Olefinverbund GmbH) mit erhöhtem Energiebedarf, in ca. 700 m Entfernung zur Saale. Das Kraftwerk wurde im Juli 1996 offiziell in Betrieb genommen. Nach dem aktuellen Stand wird der Kohleausstieg für das Kraftwerk Schkopau im Dezember 2034 erwartet. Die Saale Energie GmbH (SEG) ist Eigentümer und führt den Betrieb des Braunkohlekraftwerks Schkopau mit zwei braunkohlebefeuerten Blöcken (Blöcke A und B) mit einer elektrischen Gesamtbruttoleistung von ca. 915 MW. Die Saale Energie GmbH beabsichtigt, im Zuge der Energiewende das Kraftwerk Schkopau von einem ausschließlich mit Braunkohle betriebenen Kraftwerk, das in Kraft-Wärme-Kopplung Strom und Prozessdampf in zwei konventionellen Dampfkraftwerksblöcken erzeugt, zu einem flexiblen und schnell auf Laständerungen reagierenden Kraftwerk auszubauen. Zukünftig soll die Herstellung von Prozessdampf, Wärme und Strom auch in einer Gas- und Dampfturbinen-Anlage (GuD) sowie einer Industriegasturbinenanlage (IGT) erfolgen. Das Projekt wird unter der Bezeichnung „Zukunft Ener-gieversorgung Sachsen-Anhalt“ (ZESA) geführt. Die Errichtung der Neuanlagen soll auf vorhandenen, unbebauten Flächen südwestlich neben der Hilfskesselanlage (Baufeld 1 für das IGT-Kraftwerk), südwestlich von Kohleblock B (Baufeld 2 für das GuD-Kraftwerk) sowie in geringem Maße neben den Maschinentransformatoren Block A und B (Baufeld 3 für Schaltanlagen der IGT) erfolgen.

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