Das Forschungsvorhaben untersucht die Praxistauglichkeit von Einzelraumregelsystemen für die Heizung, Lüftung und Beleuchtung bei ausgewählten Bundesbaumaßnahmen. Dabei sind Fragen hinsichtlich der Energieeffizienz, der Wirtschaftlichkeit und der Nutzerzufriedenheit zu beantworten. Im Ergebnis sind Empfehlungen für den praktischen Einsatz der Einzelraumregelung zu erwarten. Das Zusammenwirken zunehmend innovativer und komplexer Anlagen zur Heizung, Kühlung, Klimatisierung und Beleuchtung insbesondere von Nichtwohngebäuden unter Berücksichtigung eines von Betreibern und Nutzern gleichermaßen formulierten und ständig steigenden Anspruchs an den energieeffizienten Betrieb der Anlagen und des Gebäudes ist ohne den Einsatz von Raum- und Gebäudeautomationssystemen immer schwieriger zu leisten. Ein übergeordnetes Energie- und Lastmanagement zur Betriebsoptimierung unter den jeweils gegebenen spezifischen Nutzungsbedingungen erfordert darüber hinaus den Einsatz eines Energiemanagementsystems. Die Hersteller und Anbieter entsprechender Systeme propagieren signifikante Energieeinsparungen, die sich aber erfahrungsgemäß nicht in jedem Fall realisieren lassen. Darüber hinaus sind höhere Investitionskosten und ein Mehraufwand bei Inbetriebnahme und Unterhaltung zu berücksichtigen. Insgesamt gesehen bestehen uneinheitliche und bisweilen widersprüchliche Aussagen zum Energieeinsparpotenzial von Einzelraumregelsystemen. Aus Sicht des Investors ist dies ein höchst unbefriedigendes Ergebnis, müssen doch die zum Teil erheblich höheren Investitionskosten vorrangig (d. h. ungeachtet des Komfortgewinns) durch die energetischen Einsparungen gegenfinanziert werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll daher eine weitestgehend produkt- und technikneutrale Bewertung von Einzelraumregelsystemen in ausgewählten Bundesbauten erfolgen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, - am Beispiel von typischen Anwendungen in Verwaltungsgebäuden praktische Erfahrungen aus dem Betrieb zu erheben, - den mit dem jeweiligen System erzielten Energieverbrauch im Hinblick auf mögliche weitere Einsparungen hin zu untersuchen, - Daten zur Betreiber- und Nutzerzufriedenheit zu erheben und zu bewerten, - die untersuchten Systeme hinsichtlich der Investitions- und Betriebskosten zu bewerten, - die untersuchten Systeme hinsichtlich der Praxistauglichkeit mit modernen innovativen Lösungen zu vergleichen, - eine Empfehlung für den Einsatz von Systemen der Raumautomation in Verwaltungsgebäuden zu erarbeiten, - Erkenntnisse über diese Systeme aus der Praxis zu erhalten.
Um bis zum Jahr 2050 ein treibhausgasneutrales Deutschland zu erreichen müssen auch Gebäude und Quartiere treibhausgasneutral gestaltet werden. Die Digitalisierung der Energieversorgung kann zu einer Optimierung der Energienutzung in Quartieren beitragen. Eine nachhaltige Energieversorgung erfordert eine Optimierung von Energiebereitstellung und Wärmedämmung unter Berücksichtigung der Umweltverträglichkeit des Gesamtsystems einschließlich der dafür verwendeten Anlagen und Ressourcen. Aufbauend auf einer Studie zum THG-neutralen Gebäudebestand untersucht das Forschungsprojekt bestehende und in Entwicklung befindliche Techniken sowie deren Kombinationen hinsichtlich Effektivität, Kostensenkungspotenziale, Praktikabilität, Umweltwirkungen etc. und ihre Anwendbarkeit in Quartieren. Ihr Einsatz für eine nachhaltige Energieversorgung soll in geeigneten Szenarien analysiert werden. Der Einfluss nationaler rechtlicher Rahmenbedingungen soll im Hinblick auf diese Ziele untersucht werden. Ergebnis des Projektes ist eine Entscheidungshilfe für den nachhaltige Gestaltung der Energieversorgung in Quartieren und Handlungsempfehlungen für die entsprechende Orientierung staatlicher Instrumente. Die relevanten Facetten des Problems sollen in Fachworkshops diskutiert und die Ergebnisse im Rahmen einschlägiger Fachtagungen und durch Fachveröffentlichungen präsentiert werden.
Zur Förderung feststoffbeladener Fluide wie z.B. Abwässer oder Schlämme werden Pumpen mit nur wenigen (z.B. 1 oder 2) Schaufeln verwendet, um Verstopfungen der Pumpenhydrauliken zu vermeiden. Während die Aggregate mit Priorisierung auf höchste Verfügbarkeit im Betrieb ausgelegt werden, ist eine gleichzeitige Verbesserung ihrer Energieeffizienz mangels geeigneter Methoden aktuell noch nicht machbar. Daher sollen in diesem Projekt 3D CAE-Methoden für numerische Strömungs- und Schwingungsuntersuchungen auf Basis von OpenFOAM weiterentwickelt werden. Die Methoden werden experimentell validiert und für 1- und 2-Schaufelpumpen allgemein anwendbar gemacht. Die Ergebnisse dienen einem verbesserten Verständnis der Wirkzusammenhänge zwischen Pumpendesign, Betriebsverhalten und Verstopfungsneigung und eröffnen die Möglichkeit zur systematischen Erhöhung des Wirkungsgrades unter Berücksichtigung einer geringen Verstopfungsanfälligkeit. In dem Vorhaben wird ein kombinierter numerisch-experimenteller Ansatz verfolgt. Ein entscheidender Schritt zur möglichst vollständigen Ausschöpfung des vermuteten Wirkungsgradpotentials in 1- und 2-Schaufelpumpen ist die Erhöhung der Treffsicherheit der verfügbaren CFD-Methoden. Einen großen Hebel vermuten die Antragsteller aufgrund der starken zeitlichen Schwankungen der Strömungsgrößen in der Vorgabe realistischer transienter Randbedingungen für das numerische Modell. Diese werden in einem ersten Schritt aus zeitauflösenden Messungen der Druck- und ggf. Volumenstrompulsationen einer Versuchspumpe gewonnen. Im zweiten Schritt ist die gekoppelte Simulation der Pumpe mit der gesamten Anlage vorgesehen, wodurch Ein- und Ausströmränder im Modell wegfallen und damit auch die Notwendigkeit der Messung von Randbedingungen entfällt. Im Weiteren liegt das Augenmerk neben der Bewertung konventioneller statistischer Modelle auf der Erprobung skalenadaptiver Turbulenzmodelle.
Zur Förderung feststoffbeladener Fluide wie z.B. Abwässer oder Schlämme werden Pumpen mit nur wenigen (z.B. 1 oder 2) Schaufeln verwendet, um Verstopfungen der Pumpenhydrauliken zu vermeiden. Während die Aggregate mit Priorisierung auf höchste Verfügbarkeit im Betrieb ausgelegt werden, ist eine gleichzeitige Verbesserung ihrer Energieeffizienz mangels geeigneter Methoden aktuell noch nicht machbar. Daher sollen in diesem Projekt 3D CAE-Methoden für numerische Strömungs- und Schwingungsuntersuchungen auf Basis von OpenFOAM weiterentwickelt werden. Die Methoden werden experimentell validiert und für 1- und 2-Schaufelpumpen allgemein anwendbar gemacht. Die Ergebnisse dienen einem verbesserten Verständnis der Wirkzusammenhänge zwischen Pumpendesign, Betriebsverhalten und Verstopfungsneigung und eröffnen die Möglichkeit zur systematischen Erhöhung des Wirkungsgrades unter Berücksichtigung einer geringen Verstopfungsanfälligkeit. In dem Vorhaben wird ein kombinierter numerisch-experimenteller Ansatz verfolgt. Ein entscheidender Schritt zur möglichst vollständigen Ausschöpfung des vermuteten Wirkungsgradpotentials in 1- und 2- Schaufelpumpen ist die Erhöhung der Treffsicherheit der verfügbaren CFD-Methoden. Einen großen Hebel vermuten die Antragsteller aufgrund der starken zeitlichen Schwankungen der Strömungsgrößen in der Vorgabe realistischer transienter Randbedingungen für das numerische Modell. Diese werden in einem ersten Schritt aus zeitauflösenden Messungen der Druck- und ggf. Volumenstrompulsationen einer Versuchspumpe gewonnen. Im zweiten Schritt ist die gekoppelte Simulation der Pumpe mit der gesamten Anlage vorgesehen, wodurch Ein- und Ausströmränder im Modell wegfallen und damit auch die Notwendigkeit der Messung von Randbedingungen entfällt. Im Weiteren liegt das Augenmerk neben der Bewertung konventioneller statistischer Modelle auf der Erprobung skalenadaptiver Turbulenzmodelle.
Die Kläranlage besitzt eine Ausbaugröße von 195.000 EW bei einer tatsächlichen EW-Belastung von 150.000 (CSB-Fracht, 60.000 kommunal und 90.000 industriell). Aufgrund des Industriewasseranteils von ca. 60 Prozent ist die CSB-Konzentration im Zulauf höher als üblich. Der mittlere Primär- und Überschussschlammanfall ist kleiner als der Durchschnittswert, woraus eine unterdurchschnittliche Faulgasproduktion resultiert. Für eine bessere Faulgasausbeute werden Abwässer aus der Biodieselproduktion als Co-Substrate mit behandelt. Das Hauptziel des Projektes liegt darin, das Klärwerk der Stadt Lingen als den größten Fremdenergieverbraucher (1,4 Mio. kWh/a Strom) in einen Energielieferanten (ca. 0,4 Mio. kWh/a Strom) zu verwandeln. Erreicht werden soll dies mit folgenden Einzelmaßnahmen: - Steigerung der Faulgasproduktion (ca. 50 Prozent) durch Hydrolyse und die verfahrensbedingte Kapazitätserhöhung für Co-Substrate - Verbesserung des Wirkungsgrades des Blockheizkraftwerkes um ca. 20 Prozent - verfahrensbedingte Einsparungen im Stromverbrauch (u.a. Belüftung, Anpassung des Belebtschlammalter) Darüber hinaus wird eine Phosphorrückgewinnung von mindestens 30 Prozent bezogen auf den Zulauf angestrebt. Für die Rückgewinnung des gelösten Phosphats mittels der vorgesehenen MAP-Fällung reicht die theoretisch minimale Fällmittelmenge aus. Der Fällmittelbedarf ist damit ca. 30 Prozent niedriger als bei konventionellen P-Fällungsverfahren. Durch den um ca. 50 Prozent verbesserten Abbau von Überschussschlamm wird eine äquivalente Reduzierung der Klärschlammmenge erwartet.
Im Rahmen des Teilvorhabens wird die HS-OWL als unabhängiger Partner das Projekt in Systemfragestellungen des DC-Netzes begleiten. Neben der wissenschaftlich/technischen Projektkoordination wird die HS-OWL sowohl grundlegende Untersuchungen bezüglich des Aufbaus von DC-Netzen durchführen, als auch Geräte aufbauen, die am DC-Netz betrieben werden können. Außerdem sollen zwei neuartige Versorgungsmodule aufgebaut werden, mit denen das DC-Netz versorgt werden soll. Weiterhin wird soll ein Netzsimulator für die unabhängige Qualifizierung von Geräten aufgebaut werden. Die HS-OWL wird in AP1 und AP2 an einem Konzept für DC-Netze mitarbeiten, hierbei wird der Fokus auf den Bereich EMV und den Anschlussbedingungen von Geräten liegen. Insbesondere sollen verschiedene Versorgungskonzepte untersucht werden, da sich daraus unmittelbar Kriterien der EMV, wie beispielsweise Gleichtaktspannungen gegen Erdpotential, ableiten. Ziel ist die Minimierung von Filtern und die Vermeidung von Schirmung des DC-Netzes. Auf Basis dieser Erkenntnisse wird die HS-OWL in AP3.1 zwei Versorgungsmodule als Demonstratoren aufbauen. In dem ersten Versorgungsmodul soll ein ungesteuerter Gleichrichter in Kombination mit einer an der HS-OWL entwickelten Rückspeiseschaltung.
Ziel des Vorhabens ist die Erhöhung der Leistungsdichte der Geräte zur Energieversorgung von Antrieben sowie die Steigerung der Energieeffizienz der gesamten Anlage und die Reduzierung von netzbedingten Produktionsausfallkosten. Der zur Zielerreichung geplante Wegfall von dezentraler AC/DC Wandlung in den Geräten führt zusätzlich zu einer Kostensenkung. Die Offenheit und die sichere, einfache, zentrale Bereitstellung des neuen DC-Netzes in der Anlage ermöglicht es jedem Leistungselektronikhersteller für den Maschinen- und Anlagenbau die Geräte kompakter, kostengünstiger und energieeffizienter zu gestalten. Durch Auftritte auf Messen, Seminare und Workshops partizipiert jedes interessierte Unternehmen an den Ergebnissen. So verbessert das Projekt die Wettbewerbsfähigkeit der Elektronikindustrie in Deutschland. Zentrales Element ist das zu entwickelnde offene DC-Versorgungsnetz 'DC-INDUSTRIE' innerhalb einer Produktionsanlage. Anhand zweier Anlagenapplikationen werden die Anforderungen an das DC-Netz erfasst und in einem umfassenden Systemkonzept umgesetzt. Das Systemkonzept bildet den Entwicklungsrahmen für die Überwindung der technologischen Hindernisse. In diesem Bereich fokussiert das IPA das Themenfeld des Netzmanagements. Aufbauend auf dem Systemkonzept entwickelt das IPA DC-Netzmodelle, die die Struktur und den Energieaustausch der einzelnen Komponenten wiedergeben. Auf dieser Basis werden Gestaltungsregeln und planungsunterstützende Werkzeuge konzipiert, entwickelt und prototypisch umgesetzt. Dabei sollen neben technischen Aspekten auch ökologische und wirtschaftliche Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Abschließend werden die Ergebnisse anhand realer Versuchsträger anwendungsnah evaluiert.
In der ersten Projektphase wurden Energieoptimierungspotentiale der Kläranlage Eversburg ermittelt und bewertet. In dieser zweiten Phase wurden insbesondere die nicht oder noch nicht wirtschaftlichen Maßnahmen noch einmal vertieft betrachtet. Mittels einer Sensitivitätsanalyse konnten Randbedingungen ermittelt werden, unter denen eine Wirtschaftlichkeit gegeben wäre. Zur Ermittlung der ökologischen Auswirkungen der Maßnahmen wurde ein Carbon-Footprint der Anlage ermittelt. Anhand einer ökonomischen und ökologischen Bewertung der Energieeffi-zienzmaßnahmen sowie durch das Aufzeigen perspektivischer Maßnahmen und Verfahren (Vierte Reinigungsstufe) wurde ein ganzheitliches Zukunftskonzept für die Abwasserreinigung auf der Kläranlage Eversburg erstellt. Zunächst wurden die im Rahmen der ersten Projektphase ermittelten Stromverbräuche durch detaillierte Messungen validiert und korrigiert. Anschließend wurden die bereits identifizierten Maßnahmen mittels einer Sensitivitätsanalyse hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit bewertet. Durch eine Variation der Eingangsparameter Strompreisindex, Verbraucherpreisindex und Zinssatz konnten jeweils Grenzwerte für eine maßgebliche Änderung des Kosten-Nutzen-Verhältnis bestimmt werden. Dabei ist ein deutlich über dem Verbraucherpreisindex liegender Strompreisindex bei niedrigen Zinssätzen, wie es in den letzten Jahren der Fall war, ausschlaggebend für eine bisher nicht erkannte Verbesserung der Wirtschaftlichkeit. Eine ökologische Bewertung der vorgeschlagenen Energieeffizienzmaßnahmen erfolgte über die Abschätzung des Potentials zur Reduktion der Treibhausgasemissionen. Dabei konnte auf Grundlage einer CO2-Bilanz ein Carbon Footprint von ca. 40 kg CO2,äq/(E*a) (10.500 t CO2,äq /a) ermittelt werden. Die durch den Strombezug verursachten Emissionen liegen mit 15 kg CO2,äq/(E*a) unerwartet niedrig und in ähnlichen Größenordnungen wie die direkten Emissionen (vor allem durch Methan) aus dem Kläranlagenbetrieb. Dadurch wird deutlich, dass neben der Reduktion des Treibhausgaspotentials durch Umsetzung von Energiesparmaßnahmen eine Minimierung der direkten Emissionen notwendig wäre. Unter Berücksichtigung des Umsetzungszeitpunktes und der Entwicklung des deutschen Strommix (Anteil der erneuerbaren Energien) konnte ein wirtschaftliches Einsparpotential von lediglich 3 kg CO2,äq/(E*a) ermittelt werden. Vor dem Hintergrund zukünftiger Anforderungen an die Qualität der Reinigungsleistung und Energieeffizienz der Abwasserbehandlung wurde ein Zukunftskonzept mit weiteren Maßnahmen entwickelt. So könnten durch eine Umstellung der Filtratwasserbehandlung auf Deammonifikation Betriebskosteneinsparungen von bis zu 50% sowie eine Verringerung der Treibhausemissionen erzielt werden. Als Verfahren zur Minimierung von Mikroschadstoffen im Abwasser wurden oxidative und absorptive Maßnahmen identifiziert. (Text gekürzt)
Ziel des Forschungsprojektes 'DC-INDUSTRIE' ist die bedarfsorientierte Verteilung von Energie innerhalb von Produktionsanlagen mit einem Höchstmaß an Energiewiederverwendung und einer Minimierung von Wandlungsverlusten. Dabei soll die Möglichkeit bestehen, regenerative Energiequellen und Energiespeicher einfach und flexibel einzubinden. So wird die Energieeffizienz in der Produktion deutlich gesteigert und die Erschließung weiterer Potenzialfelder über die isolierte Optimierung von Einzelgeräten hinausgehend ermöglicht. Eine über das DC-Netz versorgte Produktion ist robust hinsichtlich schwankender Netzqualität und kann flexibel auf schwankende Energieangebote reagieren. Das trägt zu einer Stabilisierung des Energienetzes bei. Wichtige Schritte zur Zielerreichung sind standardisierte Schnittstellen, die Erhöhung der Leistungsdichte innerhalb der elektrischen Antriebe sowie der Wegfall dezentraler AC/DC Wandlung in den Umrichtern. Lenze konzentriert sich im Rahmen des Teilvorhabens auf die Erforschung optimierter Mehrachswechselrichter und dezentraler Antriebe mit DC-Kopplung (besonders kleine und besonders große Leistungen), für die bisher keine DC-Industriekonforme Technik am Markt vorhanden ist. Lenze arbeitet an allen Arbeitspaketen AP1-AP6 mit und fokussiert sich speziell im Arbeitspaket 3 auf die Erstellung von Machbarkeitsstudien, die Entwicklung und Konzipierung von Demonstratoren und im Arbeitspaket 5 auf deren Evaluierung in Modellanwendungen.
Ziel des Forschungsprojektes 'DC-INDUSTRIE' ist die bedarfsorientierte Verteilung von Energie innerhalb von Produktionsanlagen mit einem Höchstmaß an Energiewiederverwendung und einer Minimierung von Wandlungsverlusten. Dabei soll die Möglichkeit bestehen, regenerative Energiequellen und Energiespeicher einfach und flexibel einzubinden. So wird die Energieeffizienz in der Produktion deutlich gesteigert und die Erschließung weiterer Potenzialfelder über die isolierte Optimierung von Einzelgeräten hinausgehend ermöglicht. Eine über das DC-Netz versorgte Produktion ist robust hinsichtlich schwankender Netzqualität und kann flexibel auf schwankende Energieangebote reagieren. Das trägt zu einer Stabilisierung des Energienetzes bei. Wichtige Schritte zur Zielerreichung sind standardisierte Schnittstellen, die Erhöhung der Leistungsdichte innerhalb der elektrischen Antriebe sowie der Wegfall dezentraler AC/DC Wandlung in den Umrichtern. Das Ziel des EEP ist eine versorgungssichere, energieflexible und -effiziente Steuerung der Produktion zu entwickeln. Ziel soll es sein, die Flexibilität und Effizienz der Nutzung von DC-Technologie für die Antriebstechnik zu erhöhen. Zusätzlich soll ein Tool zur Auslegung von Energiespeichern für die Produktion entwickelt werden. Zur Veranschaulichung soll am EEP eine Simulations- und Experimentierumgebung für ein Smart-DC-Grid aufgebaut werden.
| Origin | Count |
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| Bund | 159 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 159 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 159 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 157 |
| Englisch | 9 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 18 |
| Webseite | 141 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 133 |
| Lebewesen und Lebensräume | 55 |
| Luft | 49 |
| Mensch und Umwelt | 159 |
| Wasser | 36 |
| Weitere | 159 |